Cómo construir un detector de proximidad de infrarrojos que funciona en 20 Pies

infrarroja es una región del espectro conveniente para muchas aplicaciones . Es invisible para el ojo humano , pero la radiación infrarroja funciona por las mismas reglas que la luz visible . Infrarrojos utiliza el mismo tipo general de lentes, espejos , fuentes y detectores como la óptica visibles. Hay algunas diferencias en los materiales , pero los principios son los mismos . Así que si quieres hacer algo como el sentido de la distancia de un objeto , puede utilizar infrarrojos para crear un sistema óptico , pero tienen que ser totalmente discreta para humans.Things que necesitará
1,55 micrómetros láser y la unidad de circuito
fotodiodo InGaAs avalancha y el circuito amplificador
filtro de banda de 1,55 micras
montaje plataforma
diámetro , 100 mm de longitud focal de la lente de infrarrojos de 2 pulgadas de
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Calcular la cantidad de energía necesaria para conseguir una relación señal a ruido de 10 a su detector. Para una aproximación , suponga que el ruido es todo en la corriente oscura , así que busca en la hoja de datos para el detector y encontrar la capacidad de respuesta y la corriente oscura de su detector .
Para fines de ilustración , suponga que tiene un detector con una capacidad de respuesta de 0,95 amperios /watt , y una corriente oscura de 1 nA , que está a 10 ^ -9 amperios. Para obtener el 10 nA de corriente , tendrá 10 nA /0,95 vatios de energía infrarroja, que es igual a 1,1 x 10 ^ -8 W.
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Calcular la cantidad de energía infrarroja necesaria del objeto. Puesto que usted está usando una lente de 2 pulgadas de diámetro , el objetivo parece subtienden un ángulo sólido de (pi x ( 1/12 ) ^ 2 ) /20 ^ 2 = 5,5 x 10 ^ -5 sr ( estereorradián ) . Esto es esencialmente una medida de qué tan grande es el detector se ve desde el objeto que está haciendo la reflexión. Para el sistema de ejemplo , el detector necesita recoger 1,1 x 10 ^ -8 vatios en 5,5 x 10 ^ -5 sr , que es de 2,0 x 10 ^ -4 sr .
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Calcule cuánta energía tiene que dar en el blanco . Suponga que el objeto refleja luz de manera uniforme en la dirección en la que está siendo iluminado. Ese tipo de un objeto se llama un dispersor lambertiana , y refleja la luz que incide en un ángulo sólido de 2 x pi estereorradián .
El sistema de ejemplo, entonces , tiene que poner fuera 2,0 x 10 ^ -4 W /sr sobre todo el ángulo de pi x 2 , lo que significa que refleja 2 x pi x 2,0 x 10 ^ -4 W = 1,3 x 10 ^ -3 W , o 1,3 mW .
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Encontrar un fuente que proporcionará la cantidad correcta de energía para el objeto. Para el sistema de ejemplo, encontrar un láser 1,55 micras - que suministrará una potencia de 1,3 mW para el objeto. Conecte el láser a la plataforma de montaje de manera que apunte hacia afuera.
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Ponga el filtro de paso de banda delante del fotodetector y fijar el conjunto a la lente . Monte que en la plataforma de montaje , alineados en la dirección para recoger la luz del láser y lo puso en el detector .
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Operar el sistema con un objeto a diferentes distancias , la grabación de la tensión en función de la distancia. Utilice estos datos para crear una curva que le dará la distancia en función de la tensión .