Étape 3: Conditionnement de signaux
Générales
Dans la conception du circuit pour le détecteur j’ai traversé de nombreuses itérations et essayé de nombreux types de détecteurs. De photodiodes en mode photovoltaïque et transconductance. Méthodes de télédétection transmittance. Avec beaucoup de différentes sources d’éclairage, y compris rouge 650nm, 535nm vert et 940nm IR.
J’ai finalement opté pour l’utilisation d’un phototransistor avec une source de 940nm IR étant raisonnablement bien appariée spectralement que cela a fait l’électronique la plus simple de « far ».
Comme je le mentionne plus haut, le choix du phototransistor tant source IR était spécifique (s’en tenir à ce qui est sur le schéma) car c’était le meilleur "off the shelf" match, je pouvais obtenir.
Description du Circuit
La source IR led (LED 1) est éclairée par un arrangement courant constant (D1... D3, R5, R6, R18... R21 et T1). Les composants ont été choisis pour donner environ 100 Ma par la led. Pour le TSAL6400, c’est le maximum que vous pouvez conduire ce qui a conduit à. Il s’échauffer au fil du temps si a laissé pendant des périodes prolongées, même si la fiche de données de fabricants indique que cela est acceptable.
Condensateurs C4 et C5 sont présents pour fournir l’alimentation rail découplage.
Comme l’ADC Arduino est unipolaire, à maximiser la balançoire de signal que j’ai créé un faux sol (FG) via IC1A connecté en tant qu’unité gain tampon amplificateur alimenté par une source de tension constante formé avec balaste R8 et 3, 3V diode zener D5 (3,3 v est la valeur optimale à faible coût et faible dérive de donner). Donc, comme pour ne pas charger la R8 un pot de 50K est utilisé pour exploiter au large de la référence se nourrissent à IC1. C1 est là pour empêcher toute transitoires sur R4, donné 50K est tout à fait une grande valeur.
Cette fausse terre alimente la chaîne reliée au capteur IR T2 de conditionnement de signaux.
Pour optimiser la sortie du T2 il est couplé à travers la GND et + 5V rails. La résistance d’émetteur R1 a été choisie de façon empirique (bien que se trouve les fabricants dédié caractéristiques courant lumière collector) afin de donner la meilleure réponse. L’émetteur de T2 est QU'AC couplé à IC1B et amplificateur inverseur via C2 un condensateur céramique 1uF. L’ampli op TL07X a été choisi car il possède un étage d’entrée haute impédance FET et va charger au minimum la sortie du T2. IC1B fournit un gain élevé amplification du signal de la photodiode. C3 est utilisé pour fournir une atténuation des transitoires. La sortie typique de cet ampli est donnée ci-dessus (note du secteur « hum » sur le signal).
R10 et C6 constituent un pôle unique simple filtre passe-bas avec une fréquence de coupure d’environ 3,38 Hz ou 200BPM. Ceci fournit l’anticrénelage pour rejet de ravitaillement de l’ADC et le secteur. La sortie typique pour cela est également donnée ci-dessus (Notez le signal amélioré).
IC2A est un tampon de gain de l’unité non inversé utilisé pour empêcher le chargement de l’étape suivante.
IC2B est un amplificateur inverseur avec un gain d’environ 10. Il ajuste le signal telle qu’elle sera généralement de 20 % du rail d’alimentation permettant de compensation dérive. Elle permet également de faciliter traitement et affichage dans l’Arduino, une fois lu par l’ADC. Un calcul de moins à faire.
Calibration
Pour étalonner le circuit assurer + alimentation 5V est appliquée, T1 est éteint « » et le capteur est protégé contre toute lumière. Ajustez le R4 jusqu'à sortie de IC2B est aussi proche que possible sous 2, 5V.
Notes pratiques sur la construction
Si vous décidez de créer ce projet, alors voici quelques éléments à surveiller ;
- Coaxial permet de connecter à Phototransistor comme dans le schéma ci-dessus. Réduit la perte de signal et le bruit.
- S’assurer il n’y a qu'aucun flux de soudure n’est présent entre l’émetteur et le collecteur de la photodiode, comme cela peut atténuer le signal.
- Fournir par l’intermédiaire d’une batterie haute capacité ou de la bonne alimentation linéaire (bruit gratuite, évitez de fournitures mode commuté).
- Séparés l’Arduino dès le début du signal analogique de conditionnement dans la mesure où est pratiquement possible. Bruit d’horloge haute vitesse du processeur peut induire le bruit sur le trajet du signal.
- Garder des longueurs de fil le plus court possible.
- Carénage de votre source d’illumination et capteur autant que possible.
- S’assurer que la pince du capteur est « suffisante » et pas serré sur le doigt. Trop serré va bloquer la circulation sanguine et atténue les lectures.
