Welche Art von Fotosensor / Lichtkombination eignet sich am besten zum Erkennen eines fallenden Wassertropfens?

Zunächst würde ich eine LED mit sichtbarem Licht und einen Fototransistor mit schmalem Winkel ausprobieren und den Fototransistor in „Sichtlinie“ aufstellen, möglicherweise in einer Röhre, um die Wahrscheinlichkeit einer Brechung oder Reflexion durch den Tröpfcheneffekt des Sensors zu verringern. Etwas Billiges und Einfaches wie ein alter Stiftkörper

Die Begründung ist, dass die LED mit sichtbarem Licht die Einrichtung erleichtern würde. Infrarot (IR) kann unangenehm sein, weil es unsichtbar ist. Wenn es gut genug funktioniert, dann ist es in Ordnung. Wenn nicht, wechseln Sie zu IR. Angenommen, Sie machen eine stabile Halterung für eine sichtbare LED, sagen wir ein 5-mm-Loch, sollte ein IR-Emitter an derselben Stelle passen.

Möglicherweise stellen Sie fest, dass die Reflexion des Wassertropfens, entweder über oder unter dem Auslösepunkt, behandelt werden muss.

Ein Fototransistor wäre gut, da die Änderung des Ausgangs mit einem Widerstand in Reihe ausreichen kann, um einen digitalen Pin direkt auszulösen. Der AVR/Arduino ADC ist ziemlich langsam, etwa 10 ksps, also versuchen Sie es zu vermeiden, wenn Sie eine hohe Präzision wünschen.

Ein Fototransistor kann normalerweise in weniger als 20 µs reagieren, also sollte er schnell genug sein, wenn der Tropfen nur wenige Meter gefallen ist. Dies ist deutlich schneller als der AVR/Arduino ADC.

Die meisten AVR/Arduinos enthalten einen Komparator, sodass er verwendet werden kann, um die Änderung der Fototransistoren zu erkennen und sicherzustellen, dass sie für die Erkennung mit einem digitalen Pin ausreichend ist.

Bearbeiten: Einer der Komparatoreingänge würde von der Verbindung zwischen Fototransistor und seinem Widerstand kommen, der andere Komparatoreingang stellt die "Trigger" -Spannung ein. Dies kann mit einem Potentiometer als Spannungsteiler eingestellt werden, sodass die Schwelle manuell angepasst werden kann, um ein gutes Ergebnis zu erzielen.

Das Blitzen des Emitters dient dazu, Umgebungsgeräusche zu vermeiden. Der Sensor wird "abgefühlt", wenn der Emitter ein- und ausgeschaltet ist. Dies ist jedoch am nützlichsten, wenn der Sensor als analoges Gerät verwendet wird. Idealerweise arbeitet der Sensor als digitales Gerät und ist mit etwas Lichtabschirmung etwas unempfindlich gegenüber anderen Lichtquellen.

Wenn sich sichtbares Licht als zu verrauscht erweist, verwenden Sie einen IR-Sender und -Sensor, der sichtbares Licht blockiert.

Die Teile sollten unter 2 $ kosten, also sollten zwei Versuche nicht zu kostspielig sein.

Dies ist ein Absorptionsspektrum von Wasser:

Quelle (Kebes in der englischen Wikipedia [ CC BY-SA 3.0 oder GFDL ], über Wikimedia Commons)

Es zeigt den Absorptionskoeffizienten$\mu$für die Formel der Intensität$I=I_0\cdot e^{-\mu\cdot x}$, Wo$x$ist die "Dicke" der Wasserschicht.

Gängige Laser und LEDs liegen im Wellenlängenbereich von 350nm bis 850nm, wobei 850nm laut Spektrum den höheren Absorptionskoeffizienten von etwa 10/m aufweist. Geht man von einem riesigen Wassertropfen von 1 cm aus, ergibt die Formel 0,9, was bedeutet, dass 90 % des Lichts durchgelassen und nur 10 % absorbiert werden. Für

Für herkömmliche Lichtquellen ist die Absorption also zu gering.

Nutzen Sie stattdessen die Reflexion und Ablenkung von Licht im Wasser. @gbulmer hat dazu schon alles geschrieben, was ich möchte, also höre ich hier auf.

Ich würde einen Fotounterbrecher bauen, der auf einer IRLED basiert, die auf eine Silizium-Fotodiode über einer Lücke zeigt, durch die das Wassertröpfchen fallen würde.

Die Diode würde im Sperrvorspannungsmodus betrieben und würde den ganzen Kalk von der IRLED beleuchtet, so dass, wenn das Wassertröpfchen durch den Strahl fiel, es das auf die Fotodiode einfallende IR vorübergehend abschaltete und einen Impuls erzeugte, der verwendet werden konnte um Ihren Timer zu starten.

Sie gehen mit Umgebungslicht um, indem Sie eine tageslichtgefilterte Fotodiode und eine IRLED mit schmaler Strahlbreite und einer an die Fotodiode angepassten Ausgangswellenlänge verwenden. Sie könnten das Ding auch in ein Gehäuse einschließen (eine Box mit 2 Löchern darin, durch die der Wassertropfen fallen kann), um zu verhindern, dass Fremdlicht zur Fotodiode gelangt.

Ich glaube nicht, dass die Klarheit des Wassers eine Rolle spielt, da die Geometrie der Tröpfchen die Wechselwirkung des Strahls mit der Fotodiode stört, wodurch Sie die gewünschte Ausgabe erhalten.

Sichtbar oder IR wird keinen großen Unterschied machen, und Sie haben Antworten, die besser in die Elektronik einfließen als ich, aber vergessen Sie nicht die Optik .

Im Grunde muss alles sehr gut aufeinander abgestimmt sein. Wenn Sie eine LED verwenden, möchten Sie wahrscheinlich ein kleines Loch in einer Folie davor haben, damit das Tröpfchen das Loch bedeckt, wenn es vorbeifällt. Ein passendes Loch am Empfänger wäre keine schlechte Idee. Ein Laser benötigt keine Lochblende davor, aber Sie werden es wahrscheinlich schwerer haben, Ihren Erkennungsschaltkreis abzustimmen - ein Loch vor dem Detektor kann dabei helfen. Für eine LED möchten Sie wahrscheinlich alles ziemlich nah beieinander haben, aber für einen Laser ist ein gewisser Abstand zwischen dem Tropfen und dem Detektor eine gute Idee.

Ich würde versuchen, einen Laser einige mm bis einige cm von der Stelle entfernt zu verwenden, an der der Tropfen fällt, und einen Fototransistor einige 10 cm darüber hinaus haben. Wenn der Laser auf dem Tropfen gerade außermittig ist, erhöht dies Ihren Kontrast, ebenso wie eine Röhre um die Fotodiode. Möglicherweise können Sie einen ND-Filter vor der Diode verwenden, der das Umgebungslicht und den Laser gleichermaßen dämpft, aber der Laser ist zu Beginn so viel heller (wenn kein Abfall vorhanden ist), dass Ihr Kontrast steigt.

Ich habe vor etwa 20 Jahren Tropfenfotografie mit einem anderen Ansatz gemacht: Der Tropfen wurde mit einem Photomultiplier-Netzteil auf etwa 2,5 kV aufgeladen und anhand des Spannungsimpulses detektiert, den er in einer Spule gerade außerhalb des Schusses induzierte. Es funktionierte perfekt, was es auch brauchte, da ich 35 mm verwendete, wo Fehler teuer werden.

Alter Thread, aber ich bin erst heute darauf gestoßen. Sweber-Post zum Lichtspektrum löst es für mich.

Für herkömmliche Lichtquellen ist die Absorption also zu gering. Nutzen Sie stattdessen die Reflexion und Ablenkung von Licht im Wasser. @gbulmer hat dazu schon alles geschrieben, was ich möchte, also höre ich hier auf.

IR-LED/IR-Phototransitor erkennt keinen Wassertropfen, wenn diese beiden sich gegenüberstehen. ABER wenn man diese beiden in einem Rohr in einem Winkel von 45 ° zueinander platziert, funktioniert es, indem die Reflexion von IR-Licht im vorbeiziehenden Tröpfchen erkannt wird.

Einfach genial...