Wie macht man den IR-Näherungsmelder tageslichtunempfindlich?

Ich denke nicht, dass die Verwendung des Signals eines LDR viel bewirken kann, da die Schaltung bereits über eine Art Umgebungslichtunterdrückung verfügt: Es ist das Hochpassfilter am Kondensator C8.

Ich stimme MikeJ-UK zu, dass das Signal wahrscheinlich durch Umgebungslicht gesättigt ist.

Wenn Sie nur möchten, dass der Näherungssensor mit mehr Umgebungslicht funktioniert, würde ich vorschlagen, einen IR-Filter vor den Detektor zu stellen.

Wenn dies zu einfach ist (oder Sie auch viel Umgebungs-IR-Licht haben, zB weil die Sonne auf den Detektor scheint):
Sie müssen das Problem lösen, dass das Signal durch das Umgebungslicht total gestört wird.

Angenommen, der durch das Signal verursachte Fotostrom beträgt einige Mikroampere oder weniger und das Umgebungslicht liefert bereits einige 0,1 mA. Am Eingangsspannungsteiler (D1 / R10) liegt nur eine sehr sehr kleine Signalspannung an. Je mehr Strom (verursacht durch Umgebungslicht) im Spannungsteiler fließt, desto kleiner wird Ihr Signal.

Nur die Verstärkung zu erhöhen hilft nicht, weil das Rauschen auch verstärkt wird und ich denke, Sie kommen in Bereiche, in denen Sie auf das Signal-Rausch-Verhältnis achten müssen.

Anstelle eines Spannungsteilers am Detektor wäre ein besserer Ansatz die Verwendung eines Transimpedanzverstärkers:

Seine Ausgangsspannung ist linear zum Fotostrom. So erhalten Sie zumindest einen konstanten Signalpegel, egal wie viel Umgebungslicht Sie haben (siehe auch diesen Artikel zu diesem Problem von Bob Pease).

Das gilt natürlich nur bedingt: Wenn Ihr Verstärker klemmt, können Sie nicht viel machen.

Die Verstärkung vor der Bandpassfilterung darf also nicht zu groß sein. Aber wenn Sie Ihren Bandpassfilter schmal genug machen, können Sie danach eine enorme Verstärkung vornehmen (wie in Funkempfängern).

Sie möchten die Amplitude einer bekannten Frequenz aus Ihrem Diodensignal extrahieren. Das kann, wie Sie bereits versucht haben, mit einem sehr schmalen Bandpassfilter erfolgen, jedoch gibt es Grenzen. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Lock-In-Verstärkers . Sie können um viele Größenordnungen besser sein als analoge Bandpassfilter.

Ein Lock-In-Verstärker multipliziert im Grunde Ihr Eingangssignal mit einem Referenzsignal der gewünschten Frequenz. Die Ausgabe wird dann tiefpassgefiltert. Bei diesem Vorgang erzeugen alle Frequenzkomponenten, die nicht mit der Referenz übereinstimmen, keinen signifikanten DC-Ausgang, da sich Werte unterschiedlicher Perioden destruktiv kompensieren.

Ich habe versucht, ein paar gute Illustrationen zu finden und fand einen Hinweis zur LabView-App und eine kurze Funktionsbeschreibung .

Softwareansatz: Mikrocontroller

Fertig Chip: AD630 (es muss günstigere geben)

Nun, obwohl die Ideen hier recht elegant erscheinen ... nun, wenn man es nicht einfach machen kann, ist es vielleicht nicht richtig. Oli Glaser hatte hier vielleicht die beste Idee, auch ich habe es selbst schon mal ausprobiert. Sie müssen die IR-LED ausschalten, um das Umgebungslicht abzutasten, und sie dann wieder einschalten, um Ihren Messwert abzutasten. Durch Subtrahieren dieser Maße erhalten Sie das richtige Maß. Aufgrund der Sättigungspegel des Fototransistors wird es nur wenige Unannehmlichkeiten geben, aber es ist das Beste, was Sie daraus machen können. IR-Kappenfilter werden nicht wirklich empfohlen, wenn Sie eine LED mit geringer Leistung haben.

Ich vermute, dass der Eingang gesättigt ist. Bei hohen Umgebungslichtpegeln, bei denen die Diode nahe an 100 uA vorbeigeht, bleibt keine Vorspannung übrig. Versuchen Sie, den 50k-Widerstand zu reduzieren.

Wenn Sie das Signal in einen Mikrocontroller einspeisen, können Sie möglicherweise eine Kalibrierungsroutine verwenden, um das Umgebungslicht anzupassen.

Wenn Sie beispielsweise den Pegel ablesen, wenn nichts gesendet wird, können Sie diesen Wert von der Anzeige „EIN“ abziehen, um die durch Ihren IR-Emitter verursachte Differenz zu erhalten.
So etwas sollte helfen. Sie könnten mit einem LDR im Opamp-Feedback ähnlich vorgehen, um die Verstärkung anzupassen, aber es wäre schwieriger, es richtig zu machen.

Eine andere Sache könnte sein, einen schärferen Bandpassfilter zu haben (z. B. 2 oder 3 Stufen zu staffeln), sodass nur die modulierte Frequenz "gesehen" wird.

Wenn man sich das Sonnenlichtspektrum auf Wikipedia ansieht, gibt es einen Einbruch bei 940 nm aufgrund der Absorption von IR durch Wasserdampf in der Atmosphäre.

Die Verwendung einer IR-Quelle und eines Sensors, die bei 940 nm arbeiten, reduziert die Umgebungslichtaufnahme erheblich.

Der RPR220 ist einer, der eine 800-nm- und eine 940-nm-Version hat.

Ich würde dem Vorschlag von Oli Glaser folgen, einen Mikrocontroller zu verwenden, aber ich würde auch ein paar Schaltungsänderungen vorschlagen:

1. Ich würde vorschlagen, dem Mikrocontroller einen zweiten ADC-Eingang hinzuzufügen, um den DC-Pegel von der Fotodiode zu erfassen. Meine Vermutung wäre, dass die Empfindlichkeit der Fotodiode nicht linear ist. Wenn Ihr AC-Eingang die 100-fache Verstärkung des DC-Eingangs hat, berechnen Sie den kombinierten Wert der Eingänge (100-mal der DC-Wert der AC-Wert) und führen Sie eine Transformation durch (oder interpolieren Sie mithilfe einer Nachschlagetabelle), um einen linearisierten Wert zu erhalten.
2. Es kann einige Vorteile haben, einen analogen Bandpassfilter hinzuzufügen, aber den Demodulator zu entfernen. Lassen Sie den Prozessor den Eingang bei 40 kHz abtasten. Verwenden Sie vier Rolling-Average-Filter (zuerst linearisiertes Sample zu Filter 0, neben Filter 1, dann 2, 3, 0, 1, 2, 3 usw.) und berechnen Sie den AC-Signalpegel als (f2-f0)*(f2 -f0)+(f3-f1)*(f3-f1). Dieser Ansatz bietet eine viel bessere Störfestigkeit als ein Spitzenwertdetektor.

Ich habe einige Varianten von IR-Vorverstärkerschaltungen gesehen, um die Diodenvorspannung zu steuern, um eine Sättigung mit zu vermeiden, zum Beispiel Dieses Elmos-Gerät und Dieser sehr alte IR-Vorverstärker SL480 es hat sehr gut funktioniert.

Eine mechanische Lösung ist auch möglich, ein "Snoot", eine Röhre, die den Empfänger vor dem größten Teil des Umgebungslichts schützt.

Haben Sie versucht, einen zusätzlichen Sensor als Kontrollgruppe zu verwenden, einen, der dem gleichen Umgebungslicht ausgesetzt ist, aber das Hindernis nicht erkennt wie Ihr echter Sensor? Dann subtrahieren Sie das Signal des Kontrollgruppensensors vom Arbeitssensor.

Es hat bei mir ein paar Mal in wissenschaftlichen Projekten funktioniert, haha. Damals wusste ich noch nicht, wie man einen Softwarefilter programmiert.