Conexión de fototransistores o fotodiodos en serie

Estoy diseñando un dispositivo de medición de velocidad y quiero usar 2 cadenas de 30 fototransistores en serie.

Las cuerdas tienen una separación de 15 mm y están iluminadas por fuentes de luz colimadas separadas. La salida de cada cadena es un pulso negativo cuando uno o más de los fototransistores de la cadena están bloqueados. Esta salida va a un comparador y luego a un procesador.

Tengo problemas con la velocidad de transición lenta y variada cuando se bloquean diferentes PD. Esto está afectando la medición de la velocidad. El tiempo de subida puede variar desde unos cientos de microsegundos hasta más de un milisegundo. Estoy considerando colocar un amplificador de transimpedancia en la salida de cada cadena, de modo que pueda crear una salida para el comparador y el procesador tan pronto como se bloquee el primer PD, y para que el tiempo de reacción de las dos cadenas sea igual. O casi igual.

He elegido un dispositivo TI, OPA2380 para los 2 canales. Me gustaría pedir algún comentario sobre el diseño, con suerte para evitar que caiga en un agujero.

Puede agregar su esquema con los números de pieza de las fuentes de luz, los fototransistores y el comparador. También un boceto aproximado con las medidas del diseño y los objetos que se prueban para medir la velocidad. Además, cualquier toma de alcance sería útil. Veo que es nuevo, por lo que aún no puede publicar imágenes, así que enlace a cualquier imagen (por ejemplo, photobucket o similar) y las agregaremos por usted.

Respuestas (2)

Estoy de acuerdo con Oli, pero a falta de más información, aquí hay algunas sugerencias.

La "cadena de fototransistores" sugiere que están conectados en serie. Si todos están normalmente iluminados y, por lo tanto, "encendidos", entonces, cuando uno se interrumpe, la cadena pasa al estado de alta resistencia. ¿Presumiblemente tiene una resistencia o fuente de corriente en serie con esto, y todo esto está conectado a través de un suministro de voltaje para crear un divisor de voltaje que su comparador está monitoreando?

Si ese es el caso, aquí hay algunos posibles problemas:

  • el bloqueo de la fototrans no ocurre tan inmediatamente como crees
  • la transición de baja resolución a alta resolución frente a la posición de la obstrucción no es la misma de una fototransmisión a otra
  • los campos de visión fototrans pueden diferir.
  • Diferentes fototrans pueden estar viendo diferentes cantidades de luz ambiental, lo que significa que la cantidad de corriente que aún fluye cuando aparentemente está "apagada" puede diferir.

Otro problema es que la transición que está viendo es una en la que la resistencia en serie (o fuente de corriente) está cargando la capacitancia del cableado, los fototransistores y la entrada del comparador. Esa es normalmente una capacitancia bastante pequeña (por lo que se cargaría rápidamente). Pero para lograr que la cadena fototrans se sature (conduzca al máximo, produzca una caída mínima) cuando no esté obstruida, es posible que haya elegido una resistencia en serie relativamente alta. Esa alta resistencia que ralentizará esa transición y también la hará sensible a diferentes grados de desfase de la fototrans bloqueada.

El problema más grande es tratar de lidiar con un montón de fototrans en serie. Puede que sea mejor tratar con cada fototrans por separado. Puede conectar un divisor fototrans+resistor individual directamente a una puerta digital (económico y puede incluir histéresis para evitar transiciones ruidosas) como un 74HC14 o 4093 (unir los pares de entrada). Puede Y o O estos juntos para obtener resultados agregados. Es posible que pueda colocar estos componentes de "acondicionamiento de señales" cerca de los fototransistores para evitar tender tantos cables a sus componentes electrónicos principales.

Esta estrategia le permite tratar solo con las características de los fototransistores individuales y aislar anomalías, sin tener que lidiar con el efecto del resto de la cadena en los detectores individuales.

Con suerte, esta respuesta no está demasiado lejos de la base, considerando que realmente no conocemos su configuración. :-)

No puedo adjuntar nada a mi pregunta, así que le envié algunas notas detalladas e historial a Oli. feliz de enviar a usted también, pero no sé dónde enviarlo.
El comentario de Oli dice que agregará sus notas a la pregunta.
>>Es posible que pueda colocar estos componentes de "acondicionamiento de señal" cerca de los LED<< Supongo que quiere decir PD en lugar de LED.
@Curd, correcto, arreglado

Los fotodiodos/fototransistores son fuentes de corriente y no puede colocarlos en serie, al igual que no puede colocar fuentes de voltaje en paralelo. Cada fotodiodo intentará impulsar su corriente a través del cable y diferentes corrientes lucharán entre sí. El resultado es que la corriente neta no está definida y posiblemente varía enormemente.

Normalmente colocaría los fotodiodos en paralelo y los conectaría a una resistencia común. El voltaje a través de esa resistencia depende entonces de la suma de las corrientes individuales.

Tratar los fototransistores como simples fuentes de corriente cuando están en serie no es un modelo adecuado, particularmente si uno o más están saturados. Ciertamente, puede conectarlos en serie (digamos en serie con una resistencia) y se comportarán de tal manera que la cadena PQ conducirá si todos están iluminados, de lo contrario no. Sin embargo, el voltaje resultante a través de los PQ o a través de la resistencia puede no ser conveniente para la interfaz con la lógica, y el aparato tendrá un comportamiento intermedio vago a niveles de luz intermedios, por lo que no es un gran diseño.