¿Se puede usar una resistencia en serie para limitar el consumo de energía de un fototransistor?

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Espero utilizar varios sensores de proximidad IR QRD1113 en un dispositivo, y funcionan bien pero tienen un mayor consumo de energía del que me gustaría. He probado muchos otros, pero no he encontrado otro con una combinación de características que funcionen para mí. Estoy usando un circuito similar al de la imagen adjunta de Learn.parallax.com.

Mi pregunta es, ¿sería posible usar una resistencia en serie entre Vcc y el colector para reducir el consumo de energía del sensor, asumiendo que no me importa usar una resistencia de carga más grande y sacrificar algo de velocidad? ¿Tendría esto efectos indeseables en el rendimiento? En una prueba rápida, parecía que el voltaje que estaba leyendo ya no bajaría a cero cuando el transistor estaba oscuro, lo que no entiendo completamente.

Mi razón para no usar un valor de resistencia de carga más grande es que la sensibilidad se vuelve demasiado alta (necesito tener una salida analógica con una sobrecarga alta para poder detectar y corregir la luz ambiental con el LED apagado).

Tengo ocho de estos sensores (es un instrumento musical donde los sensores detectan cada dedo) y ya estoy cambiando los LED a aproximadamente 1 kHz con un ciclo de trabajo del 50%, y solo un LED encendido a la vez. También tengo el valor del resistor LED tan alto como puedo hacerlos cómodamente, porque quiero una señal fuerte en relación con la influencia de la luz ambiental. Entonces, mientras que los LED son un sumidero de corriente significativo, no creo que pueda reducir mucho más. Los transistores, por otro lado, pasan mucha corriente cuando no están cubiertos por un dedo y están expuestos a la luz solar, que es mi principal preocupación. También podría cambiar los transistores, pero necesitaría mucho más GPIO para eso.

Tengo ocho de estos sensores (es un instrumento musical donde los sensores detectan cada dedo) y ya estoy cambiando los LED a aproximadamente 1 kHz con un ciclo de trabajo del 50%, y solo un LED encendido a la vez. También tengo el valor del resistor LED tan alto como puedo hacerlos cómodamente, porque quiero una señal fuerte en relación con la influencia de la luz ambiental. Entonces, mientras que los LED son un sumidero de corriente significativo, no creo que pueda reducir mucho más. Los transistores, por otro lado, pasan mucha corriente cuando no están cubiertos por un dedo y están expuestos a la luz solar, que es mi principal preocupación. También podría cambiar los transistores, pero necesitaría mucho más GPIO para eso.

    
pregunta Andrew Mowry

3 respuestas

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La corriente de avance típica se muestra como 1 mA con 20 mA de corriente en el lado del LED.

Entonces 5 mW consumidos por el receptor.

Y 24 mW por la fuente considerando el voltaje directo de ~ 1.2 V LED. Si solo está utilizando una resistencia para limitar la corriente del LED, entonces consumirá 100 mW para la fuente.

Cualquiera que sea la energía que ahorre al reducir la corriente del receptor, no hará mucho por su presupuesto general del sistema. Además, reducirá su sensibilidad a los objetos a distancias más lejanas o con superficies no reflectantes.

Una mejor manera de ahorrar energía, si tiene un objetivo reflectante agradable o solo quiere detectarlo muy cerca, es solo reducir la corriente del LED. Entonces ahorras energía en ambos lados.

    
respondido por el The Photon
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Este circuito servirá el DC y parte de la energía fotónica de baja frecuencia, como 60Hz o 120Hz.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el analogsystemsrf
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La forma más fácil de solucionar su problema es encender el LED para reducir el consumo de energía.

Si modula el LED a unos 500 Hz y configura el PWM a tiempo en aproximadamente un 10%, entonces tiene el LED encendido solo para 200us y luego APAGADO durante 1,8 ms. El receptor (fototransistor) no disipará ninguna energía mientras el LED esté apagado y usted tenga una ventana de 200us ON si hay un objetivo dentro del rango. Actualización 1: También puede apagar el VCC a los fototransistores usando la misma señal PWM.
La verdadera dificultad para usted es que sin un filtro adecuado de 940 nm para eliminar los problemas del ambiente y la luz solar, ¿cómo diferenciar entre un sensor de dedos o uno que recibe mucha luz solar? Puede intentar colocar un filtro adicional de 920-940 nm sobre el sensor (ya tiene uno) para mejorar su rechazo ambiental. Hay un montón de pequeños filtros disponibles en Ebay.

Actualización:
El QRD1113 / 1114 tiene un filtro de luz diurna, pero como con cualquiera de estos dispositivos, puede ser inundado por la luz solar directa.

Si desea ejecutar 8 de estos y tiene un buen rechazo a la luz del día / luz solar, entonces sería mejor usar un sensor láser TOF que se usa para el control por gestos. El ST VL53L0X tiene una muy La ventana estrecha de Rx @ 940nm le da un buen rechazo ambiental ya que la absorción de agua despeja esta área.

El dispositivo tiene una interfaz I2C que se puede reprogramar (lea esto) para admitir múltiples en el mismo bus. Puede seleccionar los dispositivos mediante puentes, por lo que no es necesario tener muchos puertos de E / S.

    
respondido por el Jack Creasey

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