detección de láser usando una célula solar y un filtro de paso de banda

Parece que estás confundiendo la frecuencia de la luz láser con la señal con la que se podría modular.

El sistema que describe aparentemente está modulando los láseres a 1 kHz. Esto tiene sentido ya que las cosas normales en el entorno no van a producir luz que viene y va a una velocidad constante de 1 kHz. Esto también le permite a AC acoplar la señal del sensor de luz. Eso es útil ya que el nivel de luz ambiental normal puede variar en un amplio rango. En lugar de buscar un cierto nivel de luz, busca el patrón de amplitud único que solo produce su láser.

La corriente producida por el sensor de luz es proporcional a la intensidad de la luz instantánea general, probablemente hasta unos pocos 10s de kHz a 100s de kHz o más, dependiendo del fotodiodo. Después de que AC haya acoplado esta señal, detectará la presencia de 1 kHz. Esto se puede hacer mediante un filtro de paso de banda o sintonizado, o en firmware.

1 kHz es lo suficientemente bajo como para que un filtro de banda estrecha a esa frecuencia se pueda hacer fácilmente en el firmware. Digamos que muestras a 10 kHz. Eso aún le proporciona 100 µs para procesar cada muestra, que es un tiempo "largo" incluso para un modesto microcontrolador o DSP de gama baja.

Una forma de hacer esto es multiplicar el flujo de muestra por separado por seno y coseno de 1 kHz. Filtro de paso bajo cada uno de estos productos por separado. La frecuencia del filtro será la desviación de 1 kHz que puede detectar. Por ejemplo, si filtra los dos productos a 20 Hz, filtrará el original de 980 a 1020 Hz.

Después del paso bajo, filtrando los dos productos, alinee cada uno, luego agregue los cuadrados. El resultado es el cuadrado de la amplitud de 1 kHz en su señal original. Si solo estás detectando un cierto nivel, puedes hacerlo con el cuadrado del nivel que con el nivel en sí mismo.

Ok, primero que nada, la frecuencia de la corriente producida por la celda pv no tiene absolutamente nada que ver con la longitud de onda de la luz que la está impactando (sin embargo, diferentes longitudes de onda se convierten más / menos) eficientemente, pero eso no te ayudará aquí.

La capacidad del filtro de paso de banda de 1 KHz para "captar" la señal del láser se debe a que el láser está pulsado (encendido y apagado) a 1 khz, por lo que la célula PV recibe más luz (y por lo tanto genera más energía) para 0.0005s, luego con menos luz (menos potencia de salida) para 0.0005s. Esto es lo que está detectando el detector.

Aviso justo: casi cualquier cosa que haga con la creación de sus propios circuitos / osciladores / detectores / etc. es inherentemente un poco "prueba y error". Si funciona bien la primera vez, ve a bailar tu baile feliz ... no esperes ese resultado cada vez que enchufes tu soldador, o estarás muy concentrado & frecuentemente decepcionado.

En cuanto a trabajar en "luz solar directa", dependiendo de exactamente cuánta luz solar está afectando a la célula de PV, es probable que haya ocasiones en que la célula simplemente esté "maximizada" y sea incapaz de producir una cantidad tangible más de salida cuando el láser lo golpea.
Siempre que no sea golpeado con otra fuente de luz pulsante de 1KHz, y los cables no detecten algunos EMI / RFI de 1KHz, no debería obtener falsos positivos, PERO es probable que haya momentos en que, bajo la luz solar directa , el láser simplemente no se puede detectar (al menos no hasta que una nube / sombra pase por encima de la celda pv durante unos pocos milisegundos).

Ya hay algunas buenas respuestas aquí, pero hay algunos puntos que me gustaría volver a acertar.

En primer lugar, haciéndose eco de otros, ¿realmente necesita producir energía de la luz solar y detectar el láser con la misma célula fotovoltaica? Hay situaciones en las que esto es realmente necesario, pero si este no es el caso, sería mejor utilizar un fotodetector diferente para el láser, como ya se sugirió. En ese caso, probablemente querrá colocar un filtro de paso de banda óptico frente al detector que rechace todas las longitudes de onda, excepto lo que produce el láser. Esto ayudará mucho con el problema de saturación al que se refiere @Robherc. Tenga cuidado de que la banda de paso no sea tan estrecha que las tolerancias en el filtro y el láser causen un desajuste y una pérdida de señal. Quizás esto resuelva parcialmente su confusión sobre la longitud de onda del láser y el filtro de paso de banda eléctrico de 1kHz, que se encuentra en un dominio completamente diferente. Sin embargo, si realmente necesita hacer lo que describió originalmente, entonces esta no es una opción.

Usted dice que necesita 'precisión milimétrica'. Es más un término de marketing que un término de ingeniería. ¿Qué quieres decir realmente? No obtendrás una mejor resolución espacial que el tamaño de tu detector, por lo que, de nuevo, si la precisión espacial es importante, una célula fotovoltaica de generación de energía no será tu detector de elección.

También dice que no le importa la intensidad o el tiempo de detección. Puede estar pensando que no le importa, pero, nuevamente, si estamos haciendo ingeniería aquí, es muy poco probable que realmente no le importe estas cosas. ¿Está realmente bien con 1 ataque de potencia recibida y 100 horas de tiempo de integración? Para diseñar algo, debes comenzar por poner números en casi todo lo que sabes. De lo contrario, tiene un problema sin restricciones que no admite ninguna solución o permite soluciones muy diferentes de las que esperaba (posiblemente inconscientemente).

Ah, y por cierto, si realmente no puedes tener falsos positivos (porque eso lanza los misiles, ¡ah!), busca insectos que vuelan a la luz del sol que baten sus alas a 1kHz.