LED e sensore lampeggianti ad alta frequenza per questo


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Voglio far lampeggiare rapidamente i LED. (più di 1000 lampeggi / sec., più veloce è meglio)

Innanzitutto, sono curioso che i comuni LED standard siano in grado di lampeggiare con una frequenza così elevata.

La scheda tecnica dei LED che attualmente sto usando è qui . Non ho idea di quali informazioni dovrei vedere per il mio scopo. Oppure potresti suggerirmi altri prodotti.

In secondo luogo, esiste un sensore (fotoresistenza, ecc ...) che ha una risoluzione temporale così buona da rilevare i LED che lampeggiano rapidamente.

I miei candidati sono due, fotoresistore di celle CdS e generatore di tensione sensibile alla luce . Ancora una volta, quali informazioni devo esaminare?

ps sto ponendo queste domande dal momento che voglio costruire un sistema di comunicazione a luce visibile. Sono riuscito a far lampeggiare i LED 32 volte al secondo. Ma oltre a ciò, non riesco a capire se funziona o meno ad occhi nudi.


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Solo 1kHz? E qui ho pensato che avessi una sfida ...
Ignacio Vazquez-Abrams,

Voglio dire, per il primo passo, 1 kHz è sufficiente. Ma per di più, il più veloce è il migliore.
Jeon

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1GHz è una sfida. 1kHz, non così tanto.
Ignacio Vazquez-Abrams,

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Un telecomando televisivo utilizza comunemente LED (IR) modulati a 38kHz e questi sono abbastanza facili da costruire. (Quindi queste cose sono economiche da acquistare). Le interfacce S / PDIF (audio digitale) utilizzano LED (rossi visibili), credo che siano modulati a circa 2MHz. Il tuo problema probabilmente non sarà il LED, ma il circuito di pilotaggio.
jippie,

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Per IR, quei ricevitori TSOP *** sono utilizzati nelle applicazioni di controllo remoto (38kHz, <US $ 1), basta cercare "ricevitore ir tsop".
JimmyB,

Risposte:


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Per indirizzare le sottoparti una per una:

i comuni LED standard sono in grado di lampeggiare con una frequenza così elevata

Praticamente tutti i LED disponibili possono funzionare con frequenze di lampeggiamento molto più elevate di 1 KHz: i LED bianchi o altri che utilizzano un fosforo secondario sarebbero i più lenti, spesso in cima alla regione da 1 a 5 MHz, mentre quelli standard standard I LED (rosso, blu, verde, IR, UV ecc.) Sono generalmente classificati con una frequenza di taglio da 10 a 50 MHz (onda sinusoidale).

La frequenza di taglio è la frequenza massima alla quale l'emissione di luce scende a metà dell'intensità iniziale. Pochi fogli dati LED elencano la frequenza di taglio, ma il tempo di salita e il tempo di caduta del LED sono più comuni - purtroppo non per lo specifico foglio dati collegato alla domanda.

In pratica, si sarebbe sicuri di completare con un decimo la frequenza di taglio per un impulso quadrato ben modellato, quindi la comunicazione della luce visibile a 1 MHz è molto ragionevole. Fintanto che i LED sono SMD o con conduttori molto corti e la capacità e l'induttanza dei circuiti PCB / componenti sono mantenute al minimo, è possibile condurre un LED a 1 MHz senza circuiti di azionamento complessi che modellano gli impulsi.

Ulteriori informazioni accademiche sull'argomento delle frequenze di taglio dei LED sono disponibili qui .

c'è un sensore (fotoresistenza, ecc ...) che ha una risoluzione temporale così buona per rilevare i LED che lampeggiano rapidamente.

Una fotocellula CdS non sarebbe adatta per il rilevamento della luce ad alta frequenza: il tempo di salita + discesa per le comuni celle CdS è dell'ordine di decine a centinaia di millisecondi. Ad esempio, questo foglio dati scelto casualmente menziona 60 mS tempo di salita e 25 mS tempo di caduta. Pertanto la frequenza più elevata che può gestire è inferiore a 11 Hertz.

Fotodiodi e fototransistori sono opzioni preferite per il rilevamento di impulsi luminosi a velocità più elevata a intensità da bassa a moderata (cioè a una distanza dalla sorgente LED). Questa scheda tecnica per il diodo PIN BPW34 indica tempi di salita e discesa di 100 nanosecondi ciascuno, che tollererebbe la segnalazione a 5 MHz, quindi mantenendo un margine di sicurezza, 1 MHz sarebbe comodo.
BPW34

Per velocità di segnalazione più elevate e intensità del segnale più bassa, i fotodiodi a valanga di silicio ad alta velocità super costosi come questo hanno tempi di salita e discesa di soli 0,5 nanosecondi, consentendo un segnale da 1 GHz, ben oltre i LED standard supportati.
Fotodiodo a valanga


Se l'intensità del segnale emesso può essere abbastanza elevata, ad esempio avendo la sorgente LED e il sensore vicini l'uno all'altro, oppure utilizzando obiettivi adatti e la larghezza di banda del segnale desiderata non è troppo ambiziosa, un LED standard di colore adatto è esso stesso un sensore di luce adatto. I LED funzionano bene come rivelatori di luce e sarebbero ampi per la segnalazione di frequenze di centinaia di KHz, forse anche fino a MHz a seconda del LED specifico scelto per l'emettitore e il sensore.

Un interessante articolo di Disney Research parla di questa specifica applicazione: " Un sistema di comunicazione a luce visibile da LED a LED con sincronizzazione basata su software "


Una correzione. I fotodiodi di silicio regolari possono essere molto più veloci di quanto pensiate. Thorlabs FDS010 thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=FDS010 ad esempio, ha tempi di salita e discesa di 1 nsec e quindi può essere utilizzato in centinaia di megahertz. Gli APD sono in genere utilizzati non tanto per la loro velocità quanto per la loro sensibilità.
WhatRoughBeast

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@WhatRoughBeast Notato e modificato opportunamente. Grazie.
Anindo Ghosh,

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Non ho mai pensato di usare un LED come fotorilevatore, ma questo è molto nuovo e interessante. Grazie per questa risposta
David Wilkins,

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@David: Beh, un LED ha le parti essenziali di un fotodiodo: giunzione PN o PIN accoppiata otticamente all'ambiente.
Ben Voigt,

6

Anindo ti ha già dato eccellenti risposte dirette, quindi questo è aggiungere due punti laterali.

Innanzitutto sembra che tu voglia "vedere" la comunicazione o almeno vedere visivamente il LED che lampeggia. Questo non accadrà oltre qualche decina di Hz a causa della peristanza della visione dei tuoi occhi. I tuoi occhi sono molto più lenti dei LED.

In secondo luogo, poiché non vedrai comunque impulsi o lampeggi a 1 KHz, forse puoi rilassare la tua esigenza di segnalazione della luce visibile. La segnalazione a LED viene solitamente eseguita con LED IR per una buona ragione. I LED IR richiedono generalmente meno energia per lo stesso livello di luce o possono gestire impulsi di corrente più elevati. Il livello di luce ambientale è generalmente inferiore in IR. Esistono anche rilevatori di silicio adatti per rilevare la luce IR. 940 nm è una lunghezza d'onda comune. Troverai sia i LED che i fotodiodi ottimizzati per questo.

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