Como construir um detector infravermelho de proximidade que funciona em 20 pés

O infravermelho é uma região conveniente do espectro para muitas aplicações. É invisível ao olho humano , mas a radiação infravermelha funciona com as mesmas regras como a luz visível. Infrared usa o mesmo tipo geral de lentes, espelhos, fontes e detectores como óptica visíveis. Há algumas diferenças nos materiais , mas os princípios são os mesmos . Então, se você quer fazer algo como o sentido da distância de um objeto , você pode usar infravermelho para criar um sistema óptico , mas que ele seja completamente discreto para humans.Things Você vai precisar de
1,55 micrômetros laser e unidade de circuito
fotodiodo de InGaAs avalanche e circuito amplificador
1,55 mícrons filtro de banda
plataforma
diâmetro , 100 mm de distância focal da lente infravermelha 2 polegadas de montagem
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Calcula-se a quantidade de energia necessária para conseguir uma relação sinal - para - ruído de 10 no seu detector . Para uma aproximação grosseira , suponha que o ruído é tudo na corrente negra , assim que olhar para a folha de dados para o seu detector e encontrar a responsividade ea corrente de escuro para o seu detector.
Para fins de ilustração , suponha que você tenha um detector com a responsividade de 0,95 ampères /watt, e uma corrente de escuro de 1 nA, que é de 10 ^ -9 amps. Para obter 10 nA de corrente , você vai precisar 10nA /0,95 watts de energia infravermelha, o que equivale a 1,1 x 10 ^ -8 W.
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Calcule a quantidade de energia infravermelha necessária a partir do objeto. Desde que você está usando uma lente de diâmetro de 2 polegadas, a lente parece subtender um ângulo sólido de (pi x ( 1/12 ) ^ 2 ) /20 ^ 2 = 5,5 x 10 ^ -5 sr ( steradian ) . Esta é essencialmente uma medida de quão grande é o detector olha a partir do objeto que está fazendo a reflexão. Para o sistema de exemplo, o detector precisa coletar 1,1 x 10 ^ -8 watts em 5,5 x 10 ^ -5 sr , que é de 2,0 x 10 ^ -4 sr
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Descobrir o quanto de energia precisa acertar o alvo . Suponha que o objeto reflete a luz de forma uniforme na direção em que ele está sendo iluminado . Esse tipo de um objeto é chamado de scatterer Lambertian , e reflete a luz que bate em um ângulo sólido de 2 x pi steradian .
O sistema de exemplo, então , precisa colocar para fora 2.0 x 10 ^ -4 W /sr longo de todo o ângulo pi 2 x , o que significa que ele reflete 2 x pi x 2.0 x 10 ^ -4 W = 1,3 x 10 ^ -3 W, ou 1,3 mW .
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Encontre um fonte que vai fornecer a quantidade certa de energia para o objeto . Para o sistema exemplo, encontrar um laser de 1,55 mícrons , que irá fornecer uma potência de 1,3 MW para o objeto. Fixe a laser para a plataforma de montagem para que ele aponta para fora.
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Coloque o filtro de banda na frente da célula fotoeléctrica e fixe o conjunto da lente. Montá-la em plataforma de montagem , alinhados no sentido de coletar a luz do laser e colocá-lo no detector.
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operar o sistema com um objeto em várias distâncias , registrando a tensão como uma função de distância . Use esses dados para criar uma curva que lhe dará a distância como uma função da tensão .