Cómo usar un fotodiodo en una amplia gama de potencias ópticas

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Estoy usando un fotodiodo GaAs para captar una pequeña cantidad de luz de un láser infrarrojo de alta potencia, suministrar esto a un bucle PID y así tener una forma de estabilizar la intensidad del láser. El problema ahora es que la potencia óptica debe cambiarse continuamente en hasta tres órdenes de magnitud (40 W a ~ 10 mW) aplicando una rampa de voltaje a la entrada del punto de ajuste del controlador PID. Desafortunadamente, no pude encontrar un conjunto de parámetros para el bucle PID para el que muestra una respuesta razonable en todo el rango operativo.

Mientras leía sobre el tema, me encontré con lo que se llaman amplificadores de ganancia variable (transimpedancia) programables. ¿Qué piensan ustedes acerca de suministrar la rampa de voltaje a la entrada de ganancia del TIA programable y mantener constante el punto de ajuste en el regulador PID? De esta manera, el regulador PID tiene una señal con la que trabajar que tiene una magnitud constante y, tenga cuidado con mi conocimiento limitado de EE, ¿el sistema debería poder regular la potencia mejor en este amplio rango? ¿O hay alguien que alguna vez haya usado uno de estos, quizás para una aplicación similar?

Por supuesto, doy la bienvenida a todas las demás sugerencias sobre formas de obtener una señal razonablemente alta de un fotodiodo en un rango tan amplio de intensidades ópticas.

    
pregunta A. Impertro

1 respuesta

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Si estabiliza la luz comparando la señal del detector con una referencia de voltaje, el problema es que los tres órdenes de rango de magnitud significa que su comparación puede ser a un nivel de 5V a 40W, pero estar a un nivel de 0,00125 voltios para alcanzar 10 mW. La sensibilidad al ruido del bucle. Será pobre a la potencia más baja. Lo más fácil sería tener un rango de ganancia determinado al poner atenuadores en el camino óptico: un par de filtros de densidad neutra, o incluso agujeros calibrados en las paradas de luz, puede reducir la luz muestreada antes de que llegue al sensor.

Tres rangos, con dos atenuadores 16x, se asignarán a un rango dinámico de detección de error de bucle de 5 V a 0,3 V, y Incluso un amplificador de error mediocre debería dar resultados precisos con señales en ese rango.

Los amplificadores con errores de corriente muy bajos pueden emplearse con la configuración de ganancia logarítmica, pero el sensor en sí puede tener no linealidades de bajo nivel de luz, por lo que es una alternativa menos segura. Aquí vea la figura 48; La polaridad Q2 está mal dibujada es una fuente de corriente logarítmica; sumarlo con una luz dependiente sumidero de corriente, y la corriente resultante es una señal de error de bucle adecuada.

    
respondido por el Whit3rd

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