Как рассчитать параметры фотодатчика

[Proset]

Есть датчик наличия края бумаги. Работает на отражение сигнал который он ловит модулирован с частотой около 3Кгц. Схема простая. Фотодиод включен в режиме обратного смещения. На схеме не показано но далее коллектор транзистора подтянут к плюсу.
При попытке заменить фотодиод чисто случайно подошел один из имевшихся в наличии. Датчик заработал. Но при попытке поставить любые другие фотодиоды с указанными номиналами схема не работает. На тестовой схеме удалось получить результат при значении сопротивления подтягивающего базу к земле около 1 Мегаома, а в оригинале 1 килоом.
Использовал фотодиоды без маркировки извлеченные из разных датчиков и какие то наши в металл корпусах, результат одинаковый.
В продаже у нас (вблизи) фотодиодов нет. Покупать наудачу смысла мало.
Может я неправильно понимаю как работает эта схема?
Что тут надо подбирать параметры фотодиода или транзистора?

[Yuri222]

Proset, ну так - разная чувствительность + зависимость фототока от длины волны (излучаемой светодиодом).
Как по мне - килоом между э-к - маловатот при применении светодиода. Может быть стоял не фотодиод, а фототранзистор...

[mike-y-k]

Proset, таки проблема может быть в спектральной чувствительности…
Обычно сначала смотрят на совпадение в паре по спектру…
Узкоспектральными таки бывают и излучатели и приемники…
Крутизна характеристики у приемника может быть очень крутой за пределами диапазона чувствительности и в каскаде детектора просто не хватает усиления для получения устойчивого переключения…
Попробуйте с вариантами источников из известных пар в работавших датчиках…
IR спектр совсем не ограничен ≈800nm диапазоном
Как пример - две пары излучатель-приемник в модулях для ВОЛС. Например в технологии PON 1310nm и 1550nm позволяют одновременно вести передачу в одном волокне в обе стороны. Есть варианты и с более близкими длинами волн…

В Вашем случае для теста берете излучатель и приемник, проводите измерение отклика, меняете излучатель, повторяете измерение…
Так Вы сможете на столе достаточно быстро отобрать имеющееся по группам спектральной чувствительности и уже отобранным лечить датчики…
Иногда придется менять и источник, возможно с подбором балластного сопротивления…
Таки от 800nm излучателя отклик у 850nm приемника будет сильно ниже, чем у 820nm и у 800nm…

PS Уважаемый Yuri222 показал еще одно направление движения. В Вашей схеме действительно установка ФТ выглядит более логичной…
Но все написанное про спектр остается в силе…
Кстати у ФТ спектральная чувствительность чаще еще более выражена уже из-за физики процесса…

[Proset]

Фототранзистор пробовал ставить. Предварительно проверив его отдельно (npn) брал несколько разных тоже из датчиков и принтеров. Вставлял эмиттером к базе (анод ФД на схеме) коллектором к +. (катод ФД на схеме) Проверял я своим источником излучения (ИК диод) или просто освещением. Так один из фототранзисторов отлично реагировал на мой источник в тестовой схеме(подключен как обычный транзистор с нагрузкой 10к в коллекторе) и абсолютно не реагировал в оригинальной схеме.

Другие я отдельно не проверял но реакции ноль.

В типичном даташите на ФД указывается фототок около 20-25 мкА хотя у некоторых ФД указан 5-10мкА.
Это тот самый параметр по которому надо отбирать подходящий?

И собственно в каком месте можно что нибудь настроечное вставить что бы настраивать под конкретный фотодиод?

[Yuri222]

Proset, когда-то давно возился с фототранзисторами. Тоже на отражение.
1. совпадение рабочей длины волны излучателя и фотоприемника
2. подбор коэфф-та усиления фототранзистора (выбор по даташитам, но и от экземпляра сильно зависит)
3. очень сильно отклик фототранзистора зависел от его ориентации - небольшое отклонение от нужного направления - и хана...


Я бы попробовал вместо 1 килоома между Б-Э поставить побольше, килоом 5-10.
При 3 кГцах это роли не сыграет, возможные наводки/помехи сильно сильнее ловить вряд ли будет.
Ну и - Вы же нашли подходящий работающий экземпляр как будто, или нужно еще...

В типичном даташите на ФД указывается фототок около 20-25 мкА хотя у некоторых ФД указан 5-10мкА

фототок зависит от освещенности (при одной и той же длине волны).
А сейчас сами посчитайте - при фототоке даже в 100 мкА и резисторе 1 кОм напряжение БЭ транзистора будет всего то 0,1В - есс-но никакой при этом реакции от него не дождаться.

[mike-y-k]

Proset, таки куда идет сигнал от схемы датчика?
И как выглядит выходной импульс в разных вариантах при срабатывании?

Для понимания можно попробовать поиграть с параметрами элементов в LTSpice…
Думаю, уважаемый bordodynov будет не против помочь с симуляцией…
Например в теме…

Для тестовой схемы стоит добавить многооборотный подстрочник над фотодатчиком и снизу поставить потенциометр (опять многооборотный) для регулировки напряжения в базе транзистора…
Ну а при использовании симулятора можно все манипуляции выполнить сначала виртуально, а потом проверить их практически…

Yuri222, у достаточно большого числа ФД и ФТ действительно очень маленький угол поля зрения, но тут и угол излучения у светодиода может играть роль…

Был случай с целой партией светодиодов для датчиков, когда пришлось их специально ориентировать для нормальной работы. Датчики были на отражение (концевые)…

[Proset]

Ну и - Вы же нашли подходящий работающий экземпляр как будто, или нужно еще...

нужно еще и не знаю как подобрать

фототок зависит от освещенности (при одной и той же длине волны).
А сейчас сами посчитайте - при фототоке даже в 100 мкА и резисторе 1 кОм напряжение БЭ транзистора будет всего то 0,1В - есс-но никакой при этом реакции от него не дождаться.

Точно так и есть. Однако нашелся же экземпляр? Который как то работает. А с теми что остались мне надо мегаомы ставить.

Да симуляцию было бы хорошо сделать. Сигнал идет на оптопару для развязки. Выглядит как обычный ШИМ с заполнением 75% Но суть не в этом сначала когда мне "повезло" с конкретным экземпляром я это все тестировал обычным образом т.е. как простой датчик 0/1 и все работало. А вся заморочка именно изза этого шима поскольку обычный датчик вместо этого не вкорячишь

[bordodynov]

Ток фотодиода зависит от его площади (пропорционально) так и от освещённости. Есть светодиоды у которых спектральная чувствительность ещё ограничена окошечком. Смотрите какого оно цвета. И зачем мудрить, сделайте эксперимент - измерьте фототок амперметром. Затем используйте резистор номиналом 0.5/фототок. Например фототок=10 мкА ==› Rбэ=50 кОм. Фототранзисторы гораздо чувствительней и есть только с двумя выводами (база оборвана). Недостаток фототранзисторов - сильный разброс и гораздо большая температурная нестабильность.

[mike-y-k]

Proset, таки дополните рабочую схему до полной (вместе с опорном), и укажите на ней модель транзистора…

PS Мне одному тут показалось, что тестовая схема совсем не эквивалентна рабочей?
Может таки стоит тесты проводить на такой же схеме?
Тогда не будет проблем с отсутствием результата в рабочей схеме…
Нагрузкой поставить светодиод в эквивалентном оптрону включении…

[zoog]

Почему сразу не найти пару излучатель-приёмник? Можно даже готовые из к-н попсовой автоматики типа обвеса ардуинов.

Может быть стоял не фотодиод, а фототранзистор...

А что, бывают диоды с обратным током в 600мкА?