Comment rendre le détecteur de proximité infrarouge insensible à la lumière du jour?

J'essaie de fabriquer un appareil de mesure de proximité infrarouge.

Je veux qu'il soit dans la plage de 10 cm ou 4 "(peut-être 15 cm?). La fréquence que j'utilise est de 10 KHz. Voici le circuit que j'ai utilisé, sauf que j'ai utilisé des condensateurs et résistances 1 nF qui leur conviennent pour la bande -passant 10 KHz. J'ai utilisé LM358A pour l'OP-AMP et je ne connais pas l'ID de pièce de ma diode IR.

Pour augmenter la sensibilité et supprimer le décalage, j'ai ajouté un amplificateur différentiel avec un gain de 10 en utilisant l'autre OP-AMP à l'intérieur du LM358A. J'ai utilisé un potentiomètre pour régler la tension à soustraire de la sortie du circuit ci-dessous.

Ça marche! Avec une linéarité raisonnable. Cependant, les niveaux de tension changent avec l'intensité de la lumière du jour.

Existe-t-il un moyen de rendre cet appareil insensible à la lumière du jour en utilisant un LDR? J'ai essayé de connecter le LDR en parallèle avec le potentiomètre de suppression de décalage, mais comme cela était évident, cela n'a pas donné de bons résultats logiques. Je n'ai pas de filtres IR et c'est vraiment cher de les obtenir de Farnell ou autre en Turquie.

D' ici .

Éditer:

Voici mon schéma:

Je ne pense pas que l'utilisation du signal d'un LDR puisse faire beaucoup car le circuit a déjà une sorte de suppression de la lumière ambiante: c'est le filtre passe-haut au condensateur C8.

Je suis d'accord avec MikeJ-UK que le signal est probablement saturé par la lumière ambiante.

Si vous voulez simplement que le capteur de proximité fonctionne avec plus de lumière ambiante, je suggère de placer un filtre infrarouge devant le détecteur.

Si cela est trop facile (ou si vous avez également beaucoup de lumière infrarouge ambiante, par exemple parce que le soleil brille sur le détecteur):
vous devez résoudre le problème du signal totalement bloqué par la lumière ambiante.

Supposons que le photocourant provoqué par le signal soit de quelques micro ampères ou moins et que la lumière ambiante vous donne déjà quelque 0,1 mA, il n'y a qu'une très très petite tension de signal au niveau du diviseur de tension d'entrée (D1 / R10). Plus le courant (causé par la lumière ambiante) circule dans le diviseur de tension, plus votre chant sera petit.

Augmenter simplement l'amplification n'aide pas, car le bruit sera également amplifié et je pense que vous arrivez dans des régions où le rapport signal / bruit est ce dont vous devez faire attention.

Ainsi, au lieu d'avoir un diviseur de tension au niveau du détecteur, une meilleure approche serait d'utiliser un amplificateur à transimpédance:

Sa tension de sortie est linéaire par rapport au photo-courant. Cela vous donnera donc un niveau de signal au moins constant, peu importe la quantité de lumière ambiante dont vous disposez (voir également cet article sur ce problème par Bob Pease).

Bien sûr, cela n'est vrai que dans certaines limites: si votre amplificateur est coincé, vous ne pouvez pas faire grand-chose.

L'amplification avant filtrage passe-bande ne doit donc pas être trop importante. Mais si vous rendez votre filtre passe-bande suffisamment étroit, vous pouvez faire une énorme amplification par la suite (comme dans les récepteurs radio).

Vous voulez extraire l'amplitude d'une fréquence connue de votre signal de diode. Cela peut, comme vous l'avez déjà essayé, être fait avec un filtre passe-bande très étroit, mais il y a des limites. Une autre option consiste à utiliser un amplificateur à verrouillage . Ils peuvent être de plusieurs ordres de grandeur meilleurs que les filtres passe-bande analogiques.

Un amplificateur de verrouillage multiplie fondamentalement votre signal d'entrée avec un signal de référence de la fréquence souhaitée. La sortie est ensuite filtrée passe-bas. Dans ce processus, toutes les composantes de fréquence qui ne correspondent pas à la référence ne génèrent pas de sortie CC significative car les valeurs de différentes périodes se compensent de manière destructive.

J'ai essayé de trouver de bonnes illustrations et j'ai trouvé une note d'application LabView et une brève description fonctionnelle .

Approche logicielle: microcontrôleur

Puce prête à l'emploi: AD630 (il doit y en avoir moins cher)

Eh bien, bien que les idées ici semblent assez élégantes .. eh bien, si vous ne pouvez pas faire simple, cela pourrait ne pas être juste. Oli Glaser avait peut-être la meilleure idée ici, même si je l'ai déjà essayée moi-même. vous devez éteindre la LED IR pour échantillonner la lumière ambiante, puis la rallumer pour échantillonner votre lecture, en soustrayant ces mesures, vous obtiendrez la mesure correcte. Il y aura peu d'inconvénients en raison des niveaux de saturation du photo transistor, mais c'est le meilleur que vous puissiez en tirer. Les filtres à capuchon IR ne sont pas vraiment recommandés si vous avez une LED de faible puissance.

Je soupçonne que l'entrée est saturante. À des niveaux de lumière ambiante élevés avec la diode passant près de 100 uA, il n'y aura plus de biais. Essayez de réduire la résistance de 50k.

Si vous alimentez le signal dans un microcontrôleur, vous pouvez peut-être utiliser une routine d'étalonnage pour ajuster la lumière ambiante.

Par exemple, si vous lisez le niveau lorsque rien n'est transmis, vous pouvez soustraire cette valeur de la lecture "ON" pour obtenir la différence causée par votre émetteur IR.
Quelque chose comme ça devrait aider. Vous pouvez faire de même avec un LDR dans le retour d'opamp pour régler le gain, mais il serait plus difficile de bien faire les choses.

Une autre chose pourrait être d'avoir un filtre passe-bande plus net (par exemple, 2 ou 3 étages décalés) afin que seule la fréquence modulée soit "vue".

En regardant le spectre de la lumière du soleil sur Wikipédia, il y a un plongeon à 940 nm en raison de l'absorption des IR par la vapeur d'eau dans l'atmosphère.

L'utilisation d'une source infrarouge et d'un capteur fonctionnant à 940 nm réduira considérablement la captation de la lumière ambiante.

Le RPR220 en est un, qui a une version 800 nm et 940 nm.

J'accepterais la suggestion d'Oli Glaser d'utiliser un microcontrôleur, mais je suggérerais également quelques changements de circuit:

1. Je suggérerais d'ajouter une deuxième entrée ADC au microcontrôleur pour détecter le niveau DC de la photodiode. Je suppose que la sensibilité de la photodiode est non linéaire. Si votre entrée CA a 100 fois le gain de l'entrée CC, calculez la valeur combinée des entrées (100 fois la valeur CC la valeur CA) et effectuez une transformation (ou interpolez à l'aide d'une table de recherche) pour obtenir une valeur linéarisée.
2. Il peut être avantageux d'ajouter un filtre passe-bande analogique mais de retirer le démodulateur. Demandez au processeur d'échantillonner l'entrée à 40 kHz. Utilisez quatre filtres à moyenne mobile (premier échantillon linéarisé pour filtrer 0, à côté du filtre 1, puis 2, 3, 0, 1, 2, 3, etc.) et calculez le niveau du signal AC comme (f2-f0) * (f2 -f0) + (f3-f1) * (f3-f1). Cette approche offrira une bien meilleure immunité au bruit qu'un détecteur de crête.

J'ai vu quelques variantes de circuits de préampli IR pour contrôler la polarisation de la diode pour éviter la saturation avec, par exemple Cet appareil Elmos et Ce très vieux préampli IR SL480 J'ai utilisé un circuit basé sur le premier exemple pour un capteur de proximité extérieur et cela a très bien fonctionné.

Une solution mécanique est également possible, un "snoot" qui est un tube qui protège le récepteur de la plupart de la lumière ambiante.

Avez-vous essayé d'avoir un capteur supplémentaire comme groupe de contrôle, un capteur qui est exposé à la même lumière ambiante mais qui ne détecte pas l'obstruction que fait votre vrai capteur? Ensuite, vous soustrayez le signal du capteur du groupe de contrôle au capteur de travail.

Cela a fonctionné plusieurs fois pour moi dans des projets universitaires, haha. C'est à ce moment-là que je ne savais pas comment programmer un filtre logiciel.