Eliminar el ruido del sensor IR

El problema / error final que hace ruido como por ejemplo es el uso de un LED IR siempre encendido como fuente.

Si desea construir algo como esto que realmente funciona , debería modular el LED a una frecuencia muchas veces más rápida que un latido, y utilizar una detección de demodulación. Circuito que mide solo la señal deseada.

La forma más robusta de esto sería un detector sincrónico o Amplificador de bloqueo . Esencialmente, lo que hace es hacer que su MCU encienda el LED IR, mida el nivel recibido, luego apague el LED IR, mida nuevamente el nivel recibido y reste. Repita esto varias veces y filtre (o al menos promedie) la diferencia para producir su salida, aunque asegúrese de no promediar tanto que filtre el latido del corazón deseado. O puede hacer esto en el circuito en lugar del dominio de software.

Ya que no hay un retraso significativo para querer medir aquí y es poco probable que haya fuentes de interferencia en banda, también es posible usar un filtro de paso de banda para pasar solo una frecuencia de modulación IR LED estable, amplificar eso y luego mida la amplitud: con cuidado en el diseño del circuito, esto puede proporcionar un mayor rango dinámico.

Por lo general, los controles remotos IR funcionan de esta manera (a menudo con una frecuencia de aproximadamente 38 KHz), pero la salida se interpreta como simplemente encendido / apagado, mientras que los sensores de distancia IR pueden proporcionar una salida analógica que varía según la intensidad de la reflexión síncrona.

Normalmente, el objetivo de algo como esto es medir la frecuencia de los latidos del corazón (o incluso medir las propiedades de la sangre). Para detectar la presencia de un dedo (frente a una reflexión cercana inanimada), es posible que primero deba medir la frecuencia de un latido del corazón y luego determinar si es lo suficientemente estable como para ser una fuente biológica. O puede que simplemente puedas construir algo que decida que la reflexión de frecuencia de modulación es "lo suficientemente fuerte" para que probablemente indique que un dedo (o al menos algo ) está cerca y encienda el indicador LED de presencia bruta.

Tienes una ganancia de 2,500X. Su densidad de ruido proviene del 68Kohm resistor PLUS opamp internal noise (que variará de una marca a otra, incluso si el número de pieza es el mismo) PLUS Ruido de la fuente de alimentación PLUS campos eléctricos y magnéticos MÁS ruido fotónico.

Suponga que su ancho de banda es de 20 radianes por segundo (establecido por 470K y 0.1uF), o 3Hz. Quizás un poco bajo para la mejor amplificación de los latidos del corazón.

La densidad de ruido de 1Kohm es 4 nanoVoltsrms / raíz cuadrada de un hertz, por lo que 2Hz proporciona 1.414 * 4nV, 9Hz proporciona 3 * 4 = 12 nanovoltsRMS en total en ese ancho de banda.

La densidad de ruido de 100Kohm es 40 nanoVoltsrms / rootHz.

Hay un factor de pi / 2 para el ruido integrado DC --- infinito, incluso a 3Hz es su "ancho de banda".

Cálculo del ruido total referido de entrada: 40nanoVolts * sqrt (3) * pi / 2

= 40nVrms * 1.7 * 1.6 ~~~ 40 * 3 = 120 nanoVoltsrms, en la entrada.

Escale esto hasta 2,500, a 300 microVoltios de salida.

El ruido de baja frecuencia de las cámaras, causado por el vaciado y llenado de las trampas de silicio, puede aumentar fácilmente el ruido (y 3Hz es de baja frecuencia) en 100X si la frecuencia de la esquina es de 10.000Hz para una fundición de contaminación de superficie de lotta de fabricación económica. . Este ruido te tiene a 30 milivoltios de salida.

Pero también podrías tener oscilación.

Mostrar fotos del "ruido".

Debe considerar las diferentes fuentes de ruido en su circuito.

La mayoría de ellos vienen en forma de ruido de Johnson-Nyquist, también conocido como White Noise, a través de sus resistencias, generalmente se modela como una fuente de voltaje en serie con una resistencia.

es igual a $$ V_ {Ruido} = \ sqrt {4K_ {b} TRW} $$

T - temperatura (Kelvin)
R - resistencia (Ohms)
W - frecuencia (Hz)

Otra fuente de ruido importante es el "ruido de disparo" ya que es causado por casi todos los semiconductores. Es debido a las fluctuaciones actuales a medida que saltan a través de un cruce. Si piensa en una unión PN, también conocida como diodo, a medida que la capa de agotamiento entre ellos se hace cada vez más pequeña, los electrones saltan de la capa de agotamiento creando ruido en su varianza.

$$ V_ {Flicker} = \ sqrt {2qI_ {DC} W} $$

q - cargo de electron (Coulombs)
Idc - corriente DC (amperios)
W - Frecuencia en Hz

Muchas (si no todas)? Las hojas de especificaciones de OpAmp tienen una línea que separa su fuente de ruido.

Otro pensamiento podría ser, ¿necesitas una configuración diferente de OpAmp? Podría beneficiarse de tener dos sensores IR y usar un Amplificador de instrumentación para ver la diferencia entre ellos para generar su pulso.