¿Qué tipo de foto combo / combo de luz es mejor para detectar una gota de agua que cae?

Inicialmente, probé un fototransistor de luz visible de ángulo estrecho y configuré el fototransistor en "línea de visión", tal vez dentro de un tubo para reducir las posibilidades de refracción o reflexión del efecto de gota del sensor. Algo barato y simple como un viejo cuerpo de pluma

La razón es que el LED de luz visible facilitaría la configuración. El infrarrojo (IR) puede ser incómodo porque es invisible. Si funciona lo suficientemente bien, entonces está bien. Si no, muévete a IR. Suponiendo que haga un montaje estable para un LED visible, digamos un orificio de 5 mm, un emisor de infrarrojos debería caber en el mismo lugar.

Es posible que tenga que tratar con reflexión de la gota de agua, ya sea por encima o por debajo del punto de activación.

Un fototransistor sería bueno porque el cambio en la salida, con una resistencia en serie, puede ser suficiente para activar directamente un pin digital . El AVR / Arduino ADC es bastante lento, aproximadamente 10kps, así que trata de evitarlo si quieres alta precisión.

Un fototransistor normalmente puede responder en menos de 20 µsegundos, por lo que debería ser lo suficientemente rápido si el goteo ha caído solo unos pocos metros. Esto es significativamente más rápido que el AVR / Arduino ADC.

La mayoría de los AVR / Arduino incluyen un comparador, por lo que se puede usar para detectar el cambio de los fototransistores y garantizar que sea adecuado detectar con un pin digital.

Editar: Una de las entradas de los comparadores provendría de la conexión entre el fototransistor y su resistencia, la otra entrada del comparador establece el voltaje de 'disparador'. Esto se puede ajustar utilizando un potenciómetro como divisor de voltaje, por lo que el umbral se podría ajustar manualmente para obtener un buen resultado.

Destellar el emisor es para evitar el ruido ambiental. El sensor se "detecta" cuando el emisor está encendido y apagado. Sin embargo, esto es más útil cuando se usa el sensor como un dispositivo analógico. Idealmente, el sensor funcionará como un dispositivo digital, y con un poco de protección contra la luz, será algo insensible a otras fuentes de luz.

Si la luz visible resulta demasiado ruidosa, use un emisor de infrarrojos y un sensor, con bloqueo de luz visible.

Las partes deben tener menos de $ 2, por lo que tener dos intentos no debería ser costoso.

Este es un espectro de absorción de agua:

Fuente (Kebes en la Wikipedia en inglés [CC BY-SA 3.0 o GFDL ], a través de Wikimedia Commons)

Muestra el coeficiente de absorción \ $ \ mu \ $ para la fórmula de la intensidad \ $ I = I_0 \ cdot e ^ {- \ mu \ cdot x} \ $, donde \ $ x \ $ es el "grosor "de la capa de agua.

Los láseres y los LED comunes están en el rango de longitud de onda de 350 nm a 850 nm, y según el espectro, 850 nm muestra el mayor coeficiente de absorción de aproximadamente 10 / m. Suponiendo una gran caída de agua de 1 cm, la fórmula da 0.9, lo que significa que se transmite el 90% de la luz y solo se absorbe el 10%. Para

Por lo tanto, para las fuentes de luz comunes, la absorción es demasiado baja.

En su lugar, use el reflejo y la desviación de la luz en el agua. @gbulmer ya ha escrito lo que quisiera sobre esto, por lo que me detendré aquí.

Construiría un fotointerruptor basado en un IRLED que apunta a un fotodiodo de silicio a través de un hueco a través del cual caería la gota de agua.

El diodo se operaría en modo de polarización inversa y se iluminaría toda la cal mediante el IRLED de modo que cuando la gota de agua cayera a través de la viga, Apaga momentáneamente el incidente IR en el fotodiodo, creando un pulso que podría usarse para iniciar tu temporizador.

Usted trata con la luz ambiental utilizando un fotodiodo filtrado por la luz del día y un IRLED con un ancho de haz estrecho y una longitud de onda de salida adaptada a la del fotodiodo. También puede encerrar la cosa en un alojamiento (una caja con 2 orificios para que caiga la gota de agua) diseñada para eliminar la luz extraña que llega al fotodiodo.

No creo que la claridad del agua importe, ya que la geometría de las gotas perturbará la interacción del haz con el fotodiodo, lo que le dará la salida que está buscando.

Visible o IR no harán mucha diferencia, y tienes respuestas que van mejor en la electrónica que yo, pero no olvides la óptica .

Esencialmente todo tiene que alinearse muy bien. Si está utilizando un LED, probablemente querrá tener un pequeño agujero en un poco de papel de aluminio delante de él, de modo que la gota cubra el agujero cuando caiga. Un agujero a juego en el receptor no sería una mala idea. Un láser no necesitará un agujero de alfiler delante de él, pero probablemente tendrá más dificultades para sintonizar su circuito de detección; un orificio en frente del detector puede ayudar con esto. Para un LED probablemente querrá que todo esté muy cerca, pero una buena idea es una distancia entre la caída y el detector.

Intentaría usar un láser de unos pocos milímetros a unos pocos centímetros de donde cae la gota, y tengo un fototransistor unos pocos centímetros más allá de eso. Si el láser está solo fuera del centro en la gota, aumentará su contraste, al igual que un tubo alrededor del fotodiodo. Es posible que pueda usar un filtro ND delante del diodo, que atenuará la luz ambiental y el láser por igual, pero el láser será mucho más brillante para comenzar (cuando no haya caídas) que su contraste aumentará.

Hace unos 20 años realicé algunas fotografías de caída utilizando un enfoque diferente: la caída se cargó a aproximadamente 2,5 kV usando una fuente de alimentación fotomultiplicadora y la detección se realizó mediante el pulso de voltaje que indujo en una bobina recién disparada. Funcionó perfectamente, lo cual necesitaba ya que estaba usando 35 mm, donde los errores se vuelven caros.

Hilo antiguo, pero acabo de encontrarlo hoy. Sweber publica en el espectro de luz resuélvelo por mí.

  

Entonces, para las fuentes de luz comunes, la absorción es demasiado baja. En su lugar, use el reflejo y la desviación de la luz en el agua. @gbulmer ya ha escrito lo que quisiera sobre esto, por lo que me detendré aquí.

El fototransitor IR LED / IR no detectará una gota de agua cuando estos dos estén uno frente al otro. PERO colocando estos dos dentro de un tubo, a un ángulo de 45º entre sí, y funciona detectando el reflejo de la luz IR en la gota que pasa.

Genio puro ...