Puerta de luz simple, barata y robusta para uso en escuelas

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Yo: entusiasta de la electrónica en la década de 1960, pocas posibilidades de practicar desde entonces.

Proyecto: Las escuelas en el Reino Unido tienen cajones llenos de costosos 'Registradores de datos'. Dispositivos sofisticados y versátiles con muchos complementos para medir y registrar principalmente cosas de física. Rara vez se usa porque los maestros no los usan con la frecuencia suficiente, faltan algunos bits cruciales, no pueden hacer que el software funcione, etc.

Una posible solución: hardware ultra simple con software común. El software que estoy probando es el software de edición de audio Audacity o Acoustica. Ambos están disponibles de forma gratuita, miden a 10 kHz + (lo suficientemente rápido) y se resuelven a 16 bits (de nuevo, mucho).

Mi problema actual: quiero disparar un haz estrecho de luz LED visible (no láser, las regulaciones son demasiado complejas) a un sensor para producir una señal que pueda alimentar el conector de micrófono de una PC. El pulso resultante. Estos dispositivos a menudo se usan en pares para iniciar / detener un temporizador para medir la aceleración, etc., pero se puede usar uno solo por reflexión para contar la velocidad de rotación de un ventilador, etc.

Los fotodiodos y los fototransistores me son desconocidos y he encontrado comentarios aquí (Q22414) como:

  

Los fotodiodos se pueden operar con polarización directa o inversa. Adelante   sesgado da más salida. Reversa sesgada da más velocidad. y es   más ruidoso El modo sesgado inverso es el más utilizado.

Estoy pensando que el sesgo hacia adelante sería mejor para mí, pero ¿dónde encajan los fototransistores? Sospecho que los photodarlingtons son un poco lentos. ¡Ayuda!

Mi circuito ideal no tiene circuitos integrados, un número de componentes muy bajo y es realmente barato. De esa manera, cualquier soldador no calificado tiene la posibilidad de construirlo o repararlo, y si se pierde o se rompe, no es un gran problema.

Gracias

Vaya, estoy tratando de responder a los comentarios a continuación, pero hay un mensaje corto disponible.

Ya tengo un dispositivo funcionando. Una pequeña caja con 3 cables: uno a USB como fuente de alimentación, uno a entrada de micrófono de computadora y otro con termistor de cuentas. Dentro de la caja hay un 555 que se ejecuta a aproximadamente 9 kHz y genera un zener R + 2.2V; esto proporciona un voltaje cuadrado estable sin riesgo de freír la entrada del micrófono a la computadora. La salida de eso pasa a través de otro termistor R + que me da una onda cuadrada con una amplitud que varía con la temperatura.

En el programa de edición de audio, esto parece un 'histograma' continuo que sube y baja con la temperatura. El costo total de los componentes es de alrededor de 5 £ $ Euro, un equivalente aquí:

enlace

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Mi objetivo probablemente no es mejorar, simplemente simplificar. Ya hay "cajas mágicas" que hacen todo el pensamiento en muchos lugares decimales, pero solo enseñan a los niños a usar cajas mágicas, no a entender la ciencia subyacente. Un ejemplo es la curva de enfriamiento de un sólido fundido. El líquido se enfría a una velocidad constante (no lineal) pero en el punto de congelación / fusión la meseta de la curva por un tiempo y luego vuelve a caer a la velocidad original. Con mi dispositivo, los niños pueden calibrar la amplitud contra un termómetro a diferentes temperaturas del agua y dibujar un gráfico. Esto enseña más de un método científico que una caja mágica.

Mi intención es colocar el LED y el fotodiodo / transistor en tubos delrin negros de aproximadamente 4-5 cm de largo, lo que significa que la dirección del haz se puede alinear pero no se ve afectada por la luz ambiental.

Es poco probable que se utilicen varios conjuntos de equipos al mismo tiempo.

Lo que realmente estoy pidiendo es una guía sobre los méritos relativos de los fotodiodos en comparación con los fototransistores. Las hojas de datos significan poco para mí.

Gracias por la entrada a todos.

    
pregunta Baldilocks

2 respuestas

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Si bien sus "deseos" son encomiables, es posible que deba hacer concesiones por los siguientes motivos:

  • Su sistema óptico debe funcionar en un aula, en competencia con luces de la habitación.
  • Idealmente, su emisor de luz (LED) será visible para que puede ser bien dirigido.
  • Si bien el largo alcance podría ser un objetivo, Usted querría que muchas de estas puertas ópticas funcionen en la misma habitación sin interferencia de otros.
  • El uso de la entrada de sonido de una PC lo limita a 20 - 20kHz.

Wouter van Ooijen tiene una sugerencia que cumple con algunos de sus criterios. Un microcontrolador muy simple puede conducir su diodo emisor de luz a la frecuencia que desee. Algunos LED están empaquetados con lentes moldeadas que limitan la directividad y aumentan el alcance. Se requiere una batería.
Elreceptorópticoesmásdifícil.UngrannúmerodereceptoresópticosinfrarrojosestándisponiblesparasuusocomoreceptoresremotosdeTV(ocualquierotrodispositivo).Estosestánlimitadosuniversalmentealaslongitudesdeondainfrarrojas,loqueobligaautilizarunLEDinfrarrojoquenosepuedeverparaapuntar.Estossonreceptoresdetresclavijasquerequierenmuypocomásqueunabateríayuncabledeinterfaz.EsposiblequeestospuedanproporcionarunaseñalalaentradademicrófonodeunaPC,detectableporAudacity.Sinembargo,estoschipssoncomplejosinternamente,ymuchosproduciránresultadosespuriosparadoscondiciones:

  • Unperíodosostenidosinseñal
  • Unperíodosostenidodeseñalcompleta

Estoschipsestándiseñadosparadetectarpequeñasráfagasdeseñal,comoloscódigosclavetransmitidosporuncontrolremotodeTV.Detectanlamodulaciónderáfagadetonoynoproporcionanlaportadora:

Hay muy pocas versiones de receptores ópticos que tienen procesamiento interno de señales simplificado . En lugar de detectar realmente ráfagas de tonos, la señal del fotodetector se proporciona como salida. En lugar de detectar una frecuencia específica (que generalmente se encuentra en algún lugar de la banda entre 30 kHz. - 60 kHz.) Como lo hacen los receptores remotos de TV, las frecuencias de salida son de 20 kHz. - 60 kHz. Se proporcionan directamente. Desde 20 kHz. es aceptable para el rango de entrada de la tarjeta de sonido de una PC, este tipo de receptor podría proporcionar una señal bastante aceptable para un micrófono o entrada de entrada de línea. Y Audacity podría reconocer más fácilmente un 20 kHz. Señal que los bordes de pulso proporcionados por los receptores remotos de TV más complejos. La audacia ahora debe determinar cuándo el 20 kHz. es visible, y cuando no lo es (esta función es interna al receptor más complejo).

    
respondido por el glen_geek
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Bueno, he encontrado una respuesta simple. Como siempre, pregunte a Google la pregunta correcta y obtendrá la respuesta que necesita.

Estaba pidiendo Light Gates, pero en los Estados Unidos y en otros lugares se llaman Photogates y una búsqueda de 'photogates soundcard' me dio muchas respuestas a mis preguntas. En particular este papel: enlace lo que demuestra que estaba tratando de reinventar una idea bien probada.

Gracias por tu aporte.

    
respondido por el Baldilocks

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