2015年4月3日金曜日

フォトセンサ回路

最近Pi:Coのフォトセンサをうまく使えなくて試行錯誤している.

今日はフォトセンサ回路について考える.Pi:Coのフォトセンサ回路について書くのはあまりおもしろくないので,BasicMouseのフォトセンサ回路がいかにすぐれているかを考える.実は昔説明文章を書いたことがあるらしい.その説明が正しいかどうかは知らない.

今改めて考えると,すぐれているのは「強力パルス発光」と「ピークホールド機能」である.

前回はフォトセンサの特性に触れたが,これを考慮するとハイパスフィルタ付きのフォトセンサを外乱光のある場で使うと次の図のような出力が得られるだろう.すなわち,周囲の明るさと壁との距離(反射光の強さ)で立ち上がりの速さが決まり,壁との距離で出力の極大値が決まる.ハイパスフィルタの影響で初期値は0であり,立ち上がり遅れの後は時間とともに出力が低下する.

この場合,外乱光の影響を避けるには,外乱光の強さに比べ十分強い反射光を得ること,出力のピーク値をA/D変換すればよいことがわかる.BasicMouseの回路は,パルス状にはLEDに5Vをそのままかけ大電流を流せるものの,定常的には電流が制限される比較的安全な構成になっている.そのため,ソフトウェアにバグによる回路破壊のリスクを避けつつ非常に強い発光をさせられる.また,ピークホールド回路のおかげで十分遅い時間にサンプリングすれば立ち上がり時間が多少異なっても影響を受けない.

知識のないときにはまねするしかないのでまねていたが,今思えば偉大であった.

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