¿Fototransistores de gran área activa? ¿Y las células solares pueden ser un reemplazo?

Mis amigos y yo estamos tratando de construir un arpa láser impulsada por arduino como un ejercicio de aprendizaje. Actualmente estamos usando un fototransistor para interrumpir la luz láser y reproducir música.

Sin embargo, el área de activación del fototransistor parece ser muy pequeña y requiere que se coloque con bastante precisión en la trayectoria del haz.

No puedo buscar algo así como fototransistores de gran área de activación... si existen.
¿O es posible usar algún tipo de arreglo de lentes (que debería ser económico) para enfocar la luz desde un área más amplia hacia el transistor?

Como otra posibilidad, también me gustaría estudiar las células solares. Dado que el área es bastante adecuada, son perfectos para mi aplicación. Sin embargo, no sé si su tiempo de respuesta sería lo suficientemente rápido (cerca del fototransistor) y, en segundo lugar, ¿de dónde obtengo una sola celda solar?
Dado que el láser es solo un punto en la celda, usar un panel solar es bastante inadecuado para mi propósito.

Más detalles: Perdón por no tenerlos antes.

Tengo un láser verde de 8 mW (la potencia no es precisa, lo saqué de un proyector doméstico... pero está haciendo mi trabajo)

Incidimos el láser sobre un espejo, que está siendo girado por un motor paso a paso. Actualmente 4 pasos en el sentido de las agujas del reloj y luego 4 en el sentido contrario a las agujas del reloj con un retraso de alrededor de 4 ms en cada paso. Esto produce 4 haces de láser a partir de un solo haz.

Como elección, actualmente estoy usando un fototransistor con Vcc. en el colector, y un emisor puesto a tierra a través de la resistencia con base flotante.

Cuando el fototransistor se usa para bloquear uno de esos láseres, si el láser cae sobre el área de activación del fototransistor, entonces se desvía y puedo leer eso. Esto, combinado con el número de pasos del motor paso a paso, me permite determinar qué haz se está interrumpiendo (ten en cuenta que solo hay 1 haz a la vez)

El problema es que, dado que el área de activación del fototransistor es bastante pequeña, es inconveniente colocarlo en línea con el láser. Esto crea una experiencia de usuario no interactiva. Necesito remediar esto.

Seré honesto, no entiendo el problema, ¿tal vez estoy siendo estúpido y tal vez un pequeño diagrama me ayudaría a explicarme el problema? He visto grandes fotodiodos de activación, ¿quizás estos sirvan? ¿Por qué no puedes buscar algo como esto?
He agregado más detalles, no estoy seguro de qué tipo de diagrama necesita. ¿Diagrama de circuito? Y no, no he podido encontrar ningún fotodiodo cortado, ¿puedes dirigirme a un enlace? Mi transistor se ve así: essentialscrap.com/toycar/electronics-phototransistor.jpg
Entonces, ¿estás sosteniendo el fototransistor con la mano, como una foto de guitarra? ¿Y agitarlo donde están los rayos láser?
Sí... exactamente. Actualmente se encuentra en una pequeña placa de pruebas de prototipos enganchada a la placa de pruebas principal a través de cables muy largos.
Todo esto comienza a sonar como un escáner de código de barras con un convertidor de voltaje a frecuencia en el voltaje de escaneo y una ganancia controlada por voltaje en un amplificador alimentado desde la frecuencia generada por el escaneo y la ganancia controlada por la señal del detector. Algo así como un piano de aire con sonido real. Un teléfono inteligente y una cámara pueden tener una aplicación para imitar eso (o alguien se apresurará a hacer uno ahora).

Respuestas (4)

Para un fotodetector un poco más grande, use un LED verde de 10 mm, de orificio pasante, de paquete difuso (no transparente como el agua) como su sensor.

Algo como este :

LED verde difuso de 10 mm

La difusión proporcionará una mejor detección cuando el láser esté fuera del eje del LED, en comparación con uno transparente como el agua.

La razón para usar un LED verde es que los LED, cuando se usan como fotodetectores, son más sensibles a su longitud de onda de emisión predominante o, en realidad, a longitudes de onda ligeramente más cortas.

Vea este enlace para LED como sensor de luz , que toca lo anterior.

Como usted dice, el láser es un punto pequeño, por lo que solo brillará en una pequeña fracción de una celda solar a la vez. Me parece que tienes que arreglar tus problemas mecánicos de todos modos para que los rayos estén donde el jugador espera que estén. Cuando lo haga bien, un detector del tamaño de T1-3/4 LED debería ser lo suficientemente grande. De todos modos, no querrá que el láser esté desalineado más que el radio de uno de estos. Si puede tolerar un poco más de pendiente, agregue un difusor sobre el sensor.

Los problemas mecánicos están prácticamente solucionados. Los láseres están en un punto donde el jugador espera que estén. ¿Y puede darme un enlace a un detector que cree que podría funcionar para mí? Y sí, intentaré agregar un difusor hoy, pero primero tendré que buscar algunos difusores ideales. La última vez usé un polietileno translúcido pero no funcionó bien.
@Dhruv: si se solucionan los problemas mecánicos, entonces debería poder alcanzar los objetivos que tiene. En cualquier caso, un trozo de papel fino podría ser un buen difusor.

Me parece que el rayo láser está en uno de cuatro ángulos, digamos, para simplificar:

0º, 10º, 20º y 30º. Digamos también que tiene una divergencia de haz de 1º.

Ahora, el problema con esto es que hay espacios intermedios donde no sucede nada, así que haría que el motor paso a paso llenara estos espacios con muchas más subdivisiones. Entonces, de -4º a +4º alrededor de cada posición de nota, la nota sería pura. En las 2º zonas entre notas puedes silenciar la nota.

No creo que nadie deba creer que tocar un instrumento musical va a ser fácil, pero si piensas en una guitarra, puedes sostener la nota con un dedo detrás de uno de los trastes y, siempre que estés directamente detrás del traste o casi todo el camino de regreso al traste que dictaría el siguiente semitono más bajo, ¡funciona!

Lo mismo con un piano, no tienes que presionar la tecla exactamente en el centro, puedes estar un poco a la izquierda o a la derecha.

Si desarrolla el posicionamiento del láser de esta manera, tendrá un montón de ángulos que corresponden exactamente a la misma nota y tal vez pueda desarrollar efectos de vibrato dentro de una sola nota al "bambolear" el fototransistor (en la mano) para crear este.

¿Alguna vez buscó en Google qué es un theramin? Utiliza una onda EM para detectar posiciones de las manos y producir notas con un rango de frecuencia decente y un rango de amplitud decente. Una mano controla la frecuencia (tono) mientras que la otra controla la amplitud.

En resumen, se necesitan más posiciones de láser con un poco más de sofisticación en la interpretación de las posiciones. Me gustaría escuchar una demostración cuando la tengas funcionando, ¡en serio!

He usado fragmentos de una celda solar rota, de aproximadamente 1 cm cuadrado, para un captador láser. Fue bueno hasta el audio de rango medio, aunque no tenía motivos para probarlo exactamente. Las células solares sobrantes son bastante populares para fabricar paneles caseros, por lo que no debería ser demasiado difícil de encontrar.

Tendrías que combinar la celda solar con un transistor para duplicar lo que estaba haciendo tu foto-transistor, por supuesto.

¡Sin embargo! .. Acabo de recibir el comentario sobre el láser de 8 mW. Eso es demasiado para estar brillando con trozos de silicio reflectantes de mano, así que omita el fragmento de la célula solar. ¡Tampoco uses anillos cuando juegues!

Por otro lado, si solo desenfoca un poco su láser, de modo que se extienda tan amplio como la incertidumbre de la ubicación de su captación, eso también funcionaría. Con un diodo láser, eso implicaría simplemente empujar (o desenroscar) la lente de colimación hacia adentro (o hacia afuera) un poco.

Finalmente, podrías poner un difusor frente al fototransistor, así:ingrese la descripción de la imagen aquí

No sé el QE de su detector, supongamos que es 0,44 A/W * (Q=200) = 88 A/W, y la apertura del transistor, digamos 3 mm. Con la tarjeta a 100 mm de distancia y 8 mW dispersos en 4 pi estereorradianes, eso da (9e-4/4pi)*8 mW = 0,6 uW o una señal de 4,5 uAmp.

Resulta que el fototransistor que se muestra es probablemente este. BPW14N A 1 mA por mW/cm^2, para obtener la misma corriente de 4,5 uA, necesita 4,5 uW/cm^2. Eso es 8 mW dispersos en una esfera de 12 cm de radio. Así que mi conjetura estaba bastante cerca.

Eso le dará 0.45V con una resistencia de 100K. Lo suficientemente cerca como para considerar configurarlo y probarlo. Creo que 100 mm está demasiado lejos, prueba con 20 mm más o menos.

¿Existen documentos/trabajos de investigación acreditables que prueben las células solares para tales aplicaciones? o puedes decirme mas sobre como lo hiciste? Además, no puedo desenfocar la fuente, aunque en el área del sensor podría tener más sentido. Consulte los detalles adicionales de cómo funciona. Y finalmente, ¿dónde puedo comprar esas células en línea? Gracias :)
Lo sentimos, la actuación no fue grabada. Estaba usando un láser HeNe de 0,5 mW con una parte del haz reflejado en él desde la parte de la celda solar, que también estaba conectada directamente a un conector de micrófono. Produjo sonidos heterodinos sensibles al medio ambiente realmente ingeniosos. Ya que no tiene celdas solares en su kit, ¡no las use! 8mW es un láser bastante fuerte, pero hackearlo para obtener un haz más ancho, como dije, moviendo un poco la lente parece la mejor opción. Lo siguiente mejor es poner un difusor -delante- del detector. Digamos, una pelota de ping pong se deslizó sobre el transistor.
escriba 'células solares rotas' en google.
Supongo que optaré por desactivar el sensor, cuál sería el difusor más ideal. Y cuántas pérdidas puedo esperar... como actualmente, el láser es lo único que polariza el transistor. Me temo que si difumino mal el haz, es posible que no quede suficiente energía y que necesite una polarización de CC usando el tercer terminal y quiero evitar eso.
@DhruvKapur: un poco de cinta adhesiva hace un difusor de dispersión frontal muy agradable.
¿Fototransistores de gran área activa? ¿Y las células solares pueden ser un reemplazo?
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