MyPhotometrics: Photodiodenverstärker Pro-Versiyonu: 6 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Ölüler Werk ist lizenziert daha önce Creative Commons Namensnennung - Weitergabe, gleichen'de Bedingungen 4.0 International. Eine für Menschen lesbare Zusammenfassung dieser Lizenz findet sich hier.

Sauron Plus mıydı?

Sauron Plus Pro-Version des 4-Kanal Photodiodenverstärkers Sauron, daha fazla bilgi için Photodioden daha fazla bilgi edinin Lichtquelle erfassen kann. Sein Eingangsstrombereich von 20 nA- 5120 nA reichte alerdings nur für Lichtquellen geriinger Intensitäten aus. Messung von Lasern savaşları için en iyi şeyler. Profesyonel Zwecke ist diese Lösung nicht optimal.

Die Pro-Version Sauron Plus, 50mA'ya uygun 1000-fache Erhöhung des Eingangstrombereichs. MyPhotometrics Photo-Rack realisierbar'ı benimseyen Diese Versiyonu, Anschluss'tan nur einer Diode vor, jedoch ist eine Messkanalerweiterung mit dem. Mit Sauron Plus, en iyi sonbahar günlerini yaşıyor.

Önemli Noktalar:

• Eingangsstrombereich 20 nA – 50mA ·
• Auflösung 10-20 Bit
• Entegrasyonlar 1 - 1024 ms

Anwendungen:

• Niteliksel kontrolör
• Bileşen testleri
• Lebensdauer testleri
• fotometre
• Güç ölçer
• …

Die Messung der Strahlungsintensität erfolgt Weiterhin über eine Photodiode, die einfallendes Licht içinde einen messbaren Strom umwandelt. Ölmek Verarbeitung ölmek Stromsignals demek Bausteine, ölmek zusammen ein oszilatorisches Messverfahren erlauben, das einen deutlich höheren Eingangsstrombereich liefert. Durch die spezielle Verschaltung eines Kondensatörler, oszilliert die über ihn abfallende Spannung içinde einer Frequenz, die je nach Eingangsstrom variiert. Frekans Dönüştürücüsüne Ein Gerilimi wandelt die sonuçierenden Genişletilmiş spitzen zu einem Sinyal mit en iyi Frekans um. Diese Frequenz kann von dem Mikrodenetleyici erfasst werden werden. Je höher die aufgenommene Frequenz ist, desto höher ist auch der Eingangsstrom, und somit auch die gemessene Lichtintensität.

Instructable zeigen wir die Herstellung der Hardware ve die Anbindung an einen geeigneten Mikrodenetleyici. Wir liefern eine funktionsfähige Firmware für einen (hızlı) beliebigen Arduino (Pinbelegung beachten) ve Beispiel-LabVIEW™-Programm als Nutzeroberfläche. Hiermit steht de Einsatz von Sauron PLUS im Labor nichts mehr im Weg.

Hadi başlayalım…

Adım 1: Aufbau Und Funktion Des Boards

Die goldfarbene Buchse(1), welche an der Platinenkante befestigt is, dient als Anschluss einer Fotodiyot eldivenleri Koaxialkabel. Folgend dient ein Relay (2) dazu zwischen den Varianten Sauron (Eğitim) ve Pro-Variante Sauron Plus tarafından sağlanmaktadır. Mithilfe des hier verwendeten Arduino Nano (3) ist dieser Schalter ansteuerbar. Der Aufbau der Education Version ist bereits in dem Instructable erklärt und befindet sich in dem grün markierten Bereich.

Verwendung von Photodioden mit Signalstärken von mehreren mA ist es notwendig das Signal der Diode noch vor der eigentlichen Messung zu dämpfen. Dazu dient der Transimpedanzverstärker (TIA)(4). Er schwächt das Messsignal mithilfe einer Widerstandskaskade(5) insoweit ab, dass an seinem Ausgang maksimum 100uA uçuş. Die Ansteuerung des TIA (und damit auch die Wahl des Messbereichs) erfolgt wiederum durch den Arduino ve einen CMOS Multiplexer(6).

Sauron Plus mist die Strahlungsintensität mithilfe eines oszilatorischen Messverfahrens. Dazu dient der VFC (Voltajdan Frekansa Dönüştürücü, zu deutsch auch U/f- Wandler)(7). Als Referenzspannung dient die Spannungsquelle (8), die man als schwarzen Block auf der Platine erkennen kann. Sie liefert 15V, durch einen 1:1 Spannungsteiler auf die Hälfte abgesenkt werden. Sonuçlar 7, 5V dienen im folgenden Verlauf der Signalverarbeitung als„Triggerpunkt“ve Bestandteil des VFC ist. Die Spannung liegt am „Eşik“-Eingang an. Der Komparator vergleicht diese mit der Spannung, „Comp_Input“-Eingang anliegt'de ölür.

(Hinweis: Wo genau sich diese Eingänge befinden, lässt sich im SauronPlus.sch nachvollziehen.)

Sobald eine höhere Spannung als 7, 5V anliegt, Schaltet der VFC einen konstanten Strom, der den Kondensator C5 (9) auflädt. Zusammen mit einem Operationsverstärker (10) bildet C5 einen Entegratör. Fließt jetzt Strom aus dem TIA, wechselt die Eingangsspannung des Integrators die Polarität und der Kondensator entlädt sich. Die Ausgangsspannung, welche gleichermaßen der "Comp_Input" des VFC ist, lavabo. Ausgangsstrom ab'den VFC'ye giriş. Durch diesen Vorgang oszilliert die Spannung, gazoz Ladungsspitzen erkennbar sind. Diese lassen sich mit dem Arduino Nano zählen. 100kHz frekanslı VFC ve -10V Entegratörleri tarafından sağlanan maksimum Giriş (Tam Aralık) Stromstärke das Entladen des Kondensators beschleunigt wird, spiegelt sich die Stromstärke in der resultierenden Frequenz wieder.

Einige der übrigen Bauteile dienen zur Verbesserung des Messignals, wie beispielsweise Pi-Filter (11) zum Glätten der Referenzspannung ve Potansiyometer (12) zum Entfernen von Offsets, sonuç olarak Kriechströme. Außerdem befinden sich mehrere Schutzvorrichtungen auf der Platine, wie beispielsweise Dioden (13), die vor zu hohen Strömen schützen. Step-Aşağı Dönüştürücü (14) ve Arduino için 15V'den daha fazla sürüme sahip IO-Genişletici (15) ve Arduino'dan bağımsız IO-Pins ve Ansteuerung der zahlreichen Baute.

Yardımcı bilgiler: Diese Funktionsbeschreibung ist Grob zusammengefasst, tam olarak oluşturulmuş Funktionen den Umfang kalıpları Instructables überschreiten würde. VFC daha fazla bilgi için bkz.

• U/f_Wandler
• Datenblatt LM331AN

Adım 2: Benötigte Bauteile, Platine ve Zubehör

Zunächst werden einige Bauteile benötigt, büyük ölçüde anbieter Farnell erhältlich sind. Für das Hochladen des bereitgestellten Warenkorbs ist eine Kayıt auf der Seite www.farnell.de notwendig. "Meine Bestellungen" - "Stückliste hochladen" ausgewählt werden içinde Datei BOMPLUS.xlsx heruntergeladen ve unter muss die. Der Warenkorb wird automatisch zusammengestellt.

Der Warenkorb enthält die exakten Bauteilmengen, Sauron Plus'ın hiçbir önemi yok. Wir empfehlen jedoch die Stückzahl einiger Komponenten zu erhöhen. Teilen, die bei der Verarbeitung schnell verloren gehen können (Widerstände, Kondensatoren) yaldızlı kalıplar.

Unter OSH Park ist die Bestellung der Platine mit dem Button Şimdi sipariş verin. Alternatif einfach das Sauron+.brd dosyası runterladen und bei einem beliebigen anderen PCB-Fertiger in Auftrag geben.

(Hinweis: Diese Platine kann auch für das Laserleistungsmessgerät als Stand-Alone-Lösung genutzt werden, da die Anschlüsse für das Display ve den Joystick, her şeyden önce.)

Weitere notwendige Bauteile günahı:

• Der AS89010 der Firma asm Sensors Germany wird bislang direkt vom Hersteller geordert. Der Verkaufspreis (Stand Mai 2017) 6, 97€ ve Einheit. Aufgrund firma interner Umstellungen gibt es den AS89010 alerdings schon bald bei arrow.com veya futureelectronics.com.
• 2x der Arduino Nano (Nano Atmega 328P) z. B. her zaman 5€ (En uygun fiyatlı Pins notwendig sind, sollte das Board keine verlöteten Steckerleisten besitzen.)

(Hinweis: Arduino Nano für das Board verwendet, und ein anderer Controller für die Messdatenaufnahme eingesetzt werden. Arduino'nun hızlı bir şekilde desteklenmesi. Nutzer überlassen. Bei der Erstellung ölür Projekts wurde jedoch auch hier ein Arduino Nano ausgewählt.)

• Die SMA- Buchse, Die Stiftleisten (4x) und ein übriger Widerstand (1x)z. B ve mouser.de
• Koaksiyelkabel RG174 zB. bei voelkner.de
• Übrige Kleinteile: 3, 3uF Kondensatör (4x), das Relay und eine 100uH Spule (2x) z. B. bei digikey.de

(Hinweis: Sicher gäbe es einige Bauteile, die hier ekstra aufgeführt sind, auch bei farnell.com. Allerdings sind die Bauteile so gewählt, dass sich der Aufwand bei unterschiedlichen Distribütören zu schungchann Preis-technist. möglicherweise nicht beachtet wird, ist hier die Abweichung eines Bauteils vom angegebenen Messwert in Prozent. Dies ist ein Qualitätsmerkmal, Manchen'deydi Bereichen der Schaltung von Sauron Plus nicht zu umgehen ist.)

Messsystem ile uyumlu Art einer Photodiode. Wir empfehlen die Nutzung von Dioden der Typen

• BPX61 veya daha fazla
• OSD-50-5T

BPX61'in kalıp, kostengünstige Lösung, anwendungen ve Versuche ausreicht için kalıp.

Dioden Typ, OSD-50-5T'yi seçin, en iyi ve en geniş ürün yelpazesi, en iyi ve en kapsamlı ürünlerdir. Es sind häufig Angebote, z. B. bei Ebay, AliExpress usw., zu finden. Eine kurze Recherche dazu lohnt sich. Die Diode eignet sich mit einer aktiven Fläche von 50qmm für Messungen mit einer direkten Einstrahlung der Quelle, auch ohne Messkugel. Allerdings, Diyot, 1mW übersättigt ve übersteuert aus diesem Grund bei der Messung konventioneller Laserpointer altında Leistungen olarak kabul edilir. Die Verwendung der OSD-50 ist deshalb ve aufgrund ihres hohen Profesyonel/yarı profesyonel Laboreinsätze zu empfehlen'in ön değerlendirmeleri.

Adım 3: Anfertigen Der Donanımı

Zum Anfertigen der Platine sollte en son mithilfe des Stencils Lötpaste auf die vorgesehenen Pedler aufgetragen werden. Als Lötpaste empfehlen wir eine bleifreie Variante, z. B. SMD Solderpaste von Chipquik, zu verwenden, ansonsten das Einatmen des entstehenden Rauchs beim Erhitzen gesundheitsschädlich wiken kann. Danach sind die einzelnen Bauteile ve den richtigen Stellen zu platzieren. Daha fazla bilgi için bkz. Zuletzt muss die bestückte Platine erhitzt werden, damit die Lötpaste die Bauteile ve die Platine binden kann. Kleine Ungenauigkeiten in der Platzierung der Bauteile sind akzeptabel, beim Aufschmelzen der Lötpaste "zieht"span die Oberfls Die.

Die Lötung erfolgt ideallerweise mit einem professionalellen Lötofen z. B. einem Dampfphasen Lötofen. Daha fazla bilgi için bkz. Yeniden Akış Kitleri, PCB Pool angeboten wird.

(Hinweis: Inserer Vorgängerversion der Verstärkerplatine bot sich auch die improvisierte Variante der Erhitzung der Platine mit der Verwendung einfachen Herdplatte, zB einer Camping Herdplatte, an. Nach einem stel kurzen "Aufrauierte", "Aufra. eine kleinere Platine handelte, war der Lötvorgang leichter zu beobachten ve zu kontrolieren Deshalb ist diese Variante für Sauron Plus nicht zu empfehlen.)

Danach folgt das Anbringen der Bauteile mit Steckverbindungen. Daha fazla bilgi edinin.

Wie die Fertigung in einzelnen Schritten aussieht, wird im Video vorgestellt

Überschüssige Lötpaste führt bei SMD Bauteilen wie dem AS89010 ve Einem Beinchenabstand, 0,635 mm schnell zu Kurzschlüssen nach dem Löten. Normalerweise en son sich durch kurslar Erhitzen mit dem Lötkolben mit Hohlkehle der überschüssigen Zinn entfernen.

Wie eine Fotodiyot mit einem Koaksiyelkabel verbunden wird, kann im Instructable Sauron nachgelesen werden.

Adım 4: İletişim Zwischen Arduino Un LabVIEW - Yapılandırma LabVIEW

Entwicklungsumgebung LabVIEW™ verwenden için en iyi grafikler. LabVIEW™ ist für Studenten und Schüler kostengünstig zu erwerben. merhaba

(Hinweis: Das UserInterface for Sauron benötigt die Version NI LabVIEW™2016)

Arduino için Modül LabVIEW Arayüzü, Arduino über den JKI VI Paket Yöneticisi zu installieren için. Falls dieser noch nicht installiert ist, ist der Paket Yöneticisi hier zum Download erhältlich. Achte darauf, dass der NI VISA Treiber kurulum ist. Dies ist der Treiber, der für die İletişim mit dem Arduino zuständig ist.

Lade die.zip Datei LabVIEWPlus.zip herunter. Die darin enthaltene Datei SPLUS_RACK_4_SHUTTER.vi için LabVIEW™ enwickelte erdemlle Enstrüman SauronPlus VI. Die VI stellt die Basisfunktionalitäten für die İletişim ve Yapılandırma von Sauron Plus zur Verfügung.

(Hinweis: Die Datei muss unbedingt in dem heruntergeladenen Ordner mit allen übrigen Dateien verbleiben, da die VI auch auf diese zugreifen muss.)

Adım 5: İletişim Zwischen Arduino ve LabVIEW - Arduino Yapılandırması

Der Arduino mittels USB ve PC angeschlossen werden. Dieser Controller kontrolliert die Messdatenaufnahme.

Arduino'nun Programlanması için Açık Kaynaklı IDE Arduino Yazılımı verwendet werden. Arduino'dan gelen iletişim için temel bilgiler COM - Port (USB) ausgewählt wird.

Die Datei FirmwareForBackplain.zip, Arduino Nano'nun Firmware'i değil Betrieb von Sauron Plus'ı destekler. Diese Firmware erlaubt die Konfigürasyon ve Messdaten das Auslesen der Messdaten mit der ebenfalls bereitgestellten LabVIEW™-VI. Die Datei Sauron.ino wird auf den Controller geladen, der die Messdatenaufnahme kontrolliert.

Der Arduino muss dann, z. B. mithilfe von kadın-dişi Jumper Kabeln, mit de Arduino auf der Platine verbunden werden. Arduino hilfreich'te Dazu ist das Pinout (siehe oben). Der Ausschnitt der Platine (s.o.) zeigt welche Pimler miteinander verbunden werden. Dabei werden die Pins SDA, SCL ve GND dem mücevherleri gleichnamigen verbunden mit. V+ muss mit dem 5V-Ausgang des Arduino Nano ve INT_RDY mit dem INT0 Pin fiilleri.

Arduino Nano için Bellenim, Platine von Sauron Plus için hazır, ArduinoNANO_SPLUS.zip zur Verfügung gestellt içinde wird. Die Datei SauronPLUS.ino Wid jetzt ve Platinencontroller gespielt.

Adım 6: Anwendung Benutzer arayüzü

Nach dem Laden der Sauron PLUS VI Benutzerinterface die Betriebsparameter einstellen.

Fotoğraf Rafı geeignet'i için Diese VI ist auch für die Nutzung. Aus diesem Grund stellt die VI ein Userinterface zur Bedienung von vier Kanälen gleichzeitig bereit.

• Schalter oben: schalten jeweiligen Messkanal für die Messung ein
• CH 1- CH4: schaltet den jeweiligen Messkanal für die Einstellungen mittels der runden Bedienelemente ein oder aus
• Güç: zeigt die auf die jeweilige Photodiode einfallende Leistung in W (Voraussetzung: Die Empfindlichkeit der Photodiode ist bekannt und in der Sauron VI mittels eines Kalibrierfiles hinterlegt.)
• Dalga boyu: Die Wellenlänge der Lichtquelle muss bekannt sein und eingetragen werden
• COM: Auswahl des COM Ports zur Verbindung mit dem Arduino (mikrodenetleyicinin güncellenmesi).
• Seviye dB: dB cinsinden Auswahl der Dämpfung
• ms cinsinden entegrasyon süresi: ms cinsinden Auswahl der Integrationszeit des Messsingals
• Kalibrasyon Dosyası: Jeder Messkanal benötigt ein eigenes Dosyası, welches die Kalibrierung der jeweiligen Diode beinhaltet. Kalıp Dosyaları, Donanım Yazılımı des Sistemleri için Diodentypen'de bulunur.

(Hinweis: Die Datei Yok pd kann ausgewählt werden um eine 1:1 Messung ohne Kalibrierung durchzuführen.)

• Dedektör: zeigt dann den ausgewählten Messkopf an
• Messung: Startet die Messung
• Canlı Mod: startet kontinuierliche Messung

(Hinweis: Diese Nutzeroberfläche ist nur ein Beispiel, wie Sauron Plus angewendet werden kann. Es können auch andere Nutzerinterfaces angepasst werden, um Sauron Plus je nach Bedürfnis zu verwenden.)