Ich habe eine BPW-21-Fotodiode wie folgt eingerichtet:
Die Fotodiode wird durch einen oszillierenden Laserstrahl aktiviert. Ich erwartete einen sauberen Übergang von + 5 V zu 0 V am Punkt A, wenn der Laserstrahl auf die Fotodiode fällt, und einen Übergang von 0 V zu + 5 V, wenn sich der Laser von der Fotodiode entfernt. Was ich jedoch tatsächlich auf dem Oszilloskop bekomme, sind mehrere Übergänge von 0 V zu + 5 V, die einige hundert Mikrosekunden dauern, bevor sie sich auf die erwarteten Spannungen einstellen. Einige Beispielspuren sind unten aufgeführt:
Meine Frage: Warum "springt" die Spannung an Punkt A? Was passiert in der Fotodiode, damit die Spannung zwischen + und + 5 V springt, bevor der erwartete Wert festgelegt wird? Irgendwelche Ideen
Abhishek
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Antworten:
Der Halbleiterlasereffekt wird durch zwei gekoppelte partielle Differentialgleichungen der Trägerdichte und der Photonendichte beschrieben, die Geschwindigkeitsgleichungen .
Die Lösung dieser Gleichungen führt zu einer nichtlinearen Strom-Intensitäts-Beziehung, die beim Einschalten der Diode eine Relaxationsschwingung verursacht.
Siehe hier oder folgendes Bild: (Bildquelle: S. 45 dieses Dokuments)
Und was Sie sehen, ist genau diese Schwingung nahe der ansteigenden Flanke des Signals.
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Es könnte Bewegung sein. Wahrscheinlich an der Laserquelle, aber es könnte auch am Ende der Fotodiode sein, sogar ein Lüfter kann irgendwo Empfindlichkeit verursachen.
Wenn Sie jedoch keine oder die falsche Blende haben, können Sie auch Streulaserpfade zum Sensor erhalten, wenn der Laser die Metallabdeckung des Sensors kreuzt oder innerhalb der Anordnung reflektiert.
Wenn Sie eine andere Art von optischen Fensterlasern haben, können diese auch in diesen herumspringen.
Eine Überempfindlichkeit der Detektorschaltung verursacht ebenfalls Kummer. Für beste Ergebnisse möchten Sie, dass die Detektorschaltung Sie bei voller Belichtung und nicht überfüllt irgendwo im 80-90% -Schwungbereich hält . Dies gibt Ihnen eine ausreichende Toleranz, damit es über eine Vielzahl von Geräten und Leistungsbedingungen funktioniert, und bietet Ihnen dennoch einen ausreichenden Signalbereich, um eine geeignete Hysterese zu verwenden.
ALLGEMEINE KOMMENTARE:
Oft denken die Leute, dass sie punktgenaue Laser zur Positionserkennung verwenden müssen, weil sie Laser für wunderbar halten. Die Wahrheit ist, wenn Sie etwas nicht mit einer Genauigkeit von <1 mm in einer Entfernung positionieren möchten, kann die Verwendung eines Lasers tatsächlich mehr Kummer verursachen als die Verwendung einer weniger säulenförmigen Lichtquelle.
Bei Lasern ist es wichtig, beide Enden auszurichten. Mit einer einfachen Lichtquelle und einem entsprechend zugeordneten Empfänger müssen Sie den Empfänger nur genau positionieren.
Laser neigen zum Abprallen. Es gibt Fälle, in denen der Laser tatsächlich um das zu messende Objekt springen kann und dennoch auf dem Sensor landet. Schlimmer noch, sie können tatsächlich in Ihrem Sensor herumspringen.
Wenn Laser und Empfänger Meter voneinander entfernt sind, können thermische Probleme auftreten. Relative Bewegungen zwischen ihnen aufgrund der Wärmeausdehnung dessen, woran sie befestigt sind, können dazu führen, dass der Laser das Ziel vollständig verfehlt. Tatsächlich ist es im Allgemeinen ein Problem, beide Enden mechanisch gekoppelt zu halten.
In vielen Fällen fand ich es ratsam, den Laser tatsächlich zu defokussieren, damit er als viertelgroßer Punkt am Empfängerende ankommt. Die Blende am Detektor war genau genug für die jeweilige Aufgabe, aber die Ausrichtungs- und Vibrationsprobleme verschwanden.
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Es gibt mechanische Bewegung. Das wird wahrscheinlich Vibrationen haben.
Der Fotodiodenausgang ---- was Sie gezeigt haben ---- ist Rail-to-Rail, weil der Laser so intensiv ist. Platzieren Sie einen Filter zwischen Laser und PD und erhalten Sie eine bessere Sicht auf die ankommende Energie.
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Ich vermute, dass der Laserstrahl kleiner sein könnte als die Fläche der PD. Wenn dies der Fall ist, können einige Teile des Strahls, wenn er sich über den Bereich bewegt, leiten und dann nicht leiten, was das scheinbare "Abprallen" verursacht, bis genug PD aktiviert ist, um die Diode einzuschalten. Auf dem Weg nach draußen wird der Effekt wiederholt, bis der Strahl von allen Bereichen der PD entfernt ist. Dies kann überprüft werden, indem der Strahl ruhig gehalten wird und etwas verwendet wird, um seinen Weg zu unterbrechen, anstatt ihn über die PD zu bewegen.
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