Оптопара?

rambler87 · 03.02.2014, 20:45

Наиболее часто, скажем в медицинской технике, можно встретить следующую технологическую схему (упрощённо):
источник какого-либо излучения -› исследуемая система -› приёмник излучения (преобразователь сигнала оптика - ток)-› усилители, оцифровка, передача сигнала на PC и т.д.

1. могли бы вы посоветовать литературу касающуюся именно этого типа электронных схем?

2. Имеем следующие три элемента схемы:
-Лазерный модуль (на основе светодиода) - необходимо правильно организовать питание и настройку интенсивности излучения
-Кювета с электродами, содержащая исследуемую систему биотестирования - необходимо организовать подачу и стабилизацию напряжения на электродах - полярность электродов необходимо менять (автоматизированно) через заданные промежутки времени.
- фотоприёмник (скорее всего представлен фототранзистором) - необходимо организовать стабильное питание и снятие данных - сохранение данных в формате таблиц.
С чего бы Вы порекомендовали начать?

кустомер · 03.02.2014, 22:11

Если по данной задаче никаких знаний нет, то посоветовал бы начать с Гугля.
Однако конструкция обещает быть не очень легкой для человека далекого от электроники как таковой.
Если Вы радиолюбитель, возможно начинающий, то - паяльник Вам в руки; если сварганите такое - многому научитесь и поднимете свою квалификацию.
Если Вы медик, то посоветовал бы пригласить в помощь специалистов-электронщиков, так как едва ли Вам самому надо вдаваться так далеко от Вашей основной специальности.

Касательно же конструкции, могу сказать следующее.
1. Лазерные диоды питают от стабилизатора тока. Какого тока - зависит от того, какой именно лазерный диод будет использован. Смотреть на него документацию и по ней проектировать стабилизатор питания.

2. С гальванической ванной вопрос поставлен неясно.
- Неясен прядок величины тока и напряжения на электродах.
- С какой частотой должна меняться полярность?
- Имеет ли значение форма получающихся импульсов?
- Должна ли постаянная составляющая быть непременно равна нулю?
- Должна ли постоянная составляющая регулироваться?
От всего этого будет зависеть выбор конструкции для питания электродов.

3. Питание фотоприемника - простой стабилизатор напряжения. А вот оцифровка - здесь возможно много вариантов:
- Использовать микроконтроллер с АЦП и связать его с компом по RS-232
- Использовать одну только микросхему АЦП с последовательным интерфейсом и попытаться управлять ею от компа непосредственно.
- Подсоединить фототранзистор напрямую к микрофонному входу звуковой карты компьютера и обрабатывать данные программно.
В любом случае, потребуются и навыки программирования.
Для такого рода работы со звуковой картой подходит язык Flow Stone.

Если дадите определенные ответы на выше озвученные вопросы, то Вам наверняка здесь смогут помочь.

С уважением,
кустомер.

rambler87 · 08.02.2014, 12:05

Спасибо за рекомендации!
Касаемо второго пункта - питания электродов:
-Форма сигнала - не суть важна - лучше прямоугольная.
Однако необходимо поддерживать постоянное напряжение на электродах.
-Частота смены полярности электродов 40 или 60 секунд (то есть желательно, чтобы была возможность менять его)
-напряжение на электродах максимум 8 В и возможность подстройки. то есть в пределах 2 - 10 вольт.
...
PS С практической точки зрения в качестве источника питания для этих трёх элементов схемы: лазерный светодиод, питание электродов, фототранзистор - лучше использовать отдельные питающие элементы?
+ где можно посмотреть примеры использования компьютера как источника постоянного тока?

кустомер · 08.02.2014, 15:25

Компьютер лучше в качестве питания не использовать, поскольку при какой-нибудь ошибке или замыкании его нетрудно спалить.

Предлагаю следующее построение схемы. (Пока на уровне концепции, дальше будем детализировать).

Базовое питание - от самостоятельного преобразователя. Можно например использовать блок питания для ноутбуков, его легко приобрести на любом компьютерном рынке.
Всё зависит от нужного Вам тока. Какой ток будет через электроды и лазер в сумме?

Далее:
Для питания лазерного диода делаем стабилизатор тока. Конструкция зависит от того, какой мощности лазерный диод, и какой ток ему нужен. И какую точность поддержания мощности Вы хотите получить..
Для высокй точности стабилизатор надо делать на ОУ, для большой мощности - импульсный.

Управление электродами:
двуполярный стабилизатор напряжения. Выбор конкретной схемы опять-таки зависит от нужного тока.
При небольших токах можно использовать линейную стабилизацию, при больших - ключевую, но это будет сложнее.

Период переключения полярности у Вас большой. Это можно переключать непосредственно от компьютера.
Я испробовал очень интересную схему связи с компьютером через его звуковую карту.
Звуковой выход и микрофонный вход есть на всех современных компьютерах, включая и ноутбуки, так что не придется ничего переделывать.
Итак, предлагаю полярность переключать от микросхемы-декодера DTMF IL9270.
В нужные моменты компьютер посылает на декодер команды переключения, и микросхема подключает электроды к плюсу или минусу стабилизатора. Таким образом и меняется полярность.
Упомянутый декодер работает очень устойчиво, даже в условиях значительных помех.

Раз уж используем звуковуху, логично и фототранзистор подключить тоже к ней, к микрофонному входу. Согласуется напрямую - без всяких дополнительных схем.
Но звуковой вход не принимает постоянных сигналов. Поэтому для оцифровки сигнала через звуковую карту, световой луч должен быть модулированным.
Это несложно, надо просто промодулировать лазерный диод на частоте около килогерца.

Программу управления, как я уже упоминал, для такой конструкции пишем на языке Flow Stone.
Язык графический, интерфейс по типу LabView. При некотором навыке работать с ним удобно и приятно. Я писал на нем, впечатления весьма положительные.

В целом, при таком решении, конструкция получается по возможности простой и совместимой с любым компьютером, не требующей установки каких-либо дополнительных драйверов.

rambler87 · 08.02.2014, 20:52

Спасибо за рекомендации! буду разбираться) Есть конечно возможность всё это дело заказать или попросить сделать, но раз время терпит хочу набрать опыт в этой области небольшой - всегда пригодиться.
В процессе возникновения вопросов я продолжу эту тему.

Falconist · 08.02.2014, 22:22

rambler87, А что Вы исследуете? Можно чуток подробнее? Имею подозрение, что "смешалис в кучу кони, люди". Тут и оптическое излучение и электроды и фотоприемник - хемолюминисценцию исследуете, что ли?

кустомер · 09.02.2014, 00:36

Сообщение от rambler87

хочу набрать опыт в этой области небольшой

На небольшой это не потянет. Это достаточно серьезная работа.

Кстати, я тут еще подумал - если напряжением на электродах Вы хотите управлять тоже от компа, а не ручкой на коробке, то надо будет использовать ЦАП. Но это даже к лучшему. Берем AD5450 или ему подобный в биполярном режиме, второй ОУ с оконечными каскадами на нужный ток - и никакого двуполярного стабилизатора тогда не надо. В программе сможете непосредственно задать любое напряжение от +9 до -9 вольт. Так что просто периодически меняете его знак, и будет меняться полярность.

rambler87 · 09.02.2014, 11:54

А по процессорам контроллерам Вы чтобы порекомендовали почитать? Искусство схемотехники? Или какую-нибудь статейку где происходит сопряжение какой-нибудь самодельной периферии с PC через апример звуковую плату

Сообщение от Falconist

rambler87, А что Вы исследуете? Можно чуток подробнее? Имею подозрение, что "смешалис в кучу кони, люди". Тут и оптическое излучение и электроды и фотоприемник - хемолюминисценцию исследуете, что ли?

Создать своего рода детектор движения живых клеток (точнее клеточного облака)) То есть что-то по типу цитометра.

akegor · 09.02.2014, 12:08

Сообщение от rambler87

сопряжение какой-нибудь самодельной периферии с PC через апример звуковую плату

Проще через СОМ порт. В этом направлении и ищите.

Меня могут сейчас начать заплевывать адепты STM, но проще всего для старта AVR. Почитайте в эту сторону. Литературы - море.

rambler87 · 09.02.2014, 12:45

Сообщение от akegor

Проще через СОМ порт. В этом направлении и ищите.

Поищу. Но с практической точки зрения сейчас com порт выходит из употребления ведь? На ноутах его вообще нет (( Поэтому мне нужен какой-то универсальный порт который уж точно можно будет найти всегда - на звуковую карту либо usb)
У меня не было com порта и я использовал как-то переходник usb-com - результат не очень. Или я что-то не до настроил или не всегда такая com-usb связь возможно.

А в чём основная простота работы с com и почему он быстро вытесняется тогда usb ?