Доброго времени суток уважаемые форумчане!

Столкнулся с задачей из названия темы.

Суть задачи: по вертикальной стеклянной трубке диаметром 10 мм заполненной жидкостью изредка всплывают отдельные пузырьки
воздуха диаметром 0,2-0,5 мм.
Положение пузырьков - любое в поперечном сечении трубки.
Пузырьки всегда всплывают по одиночке.
Вот число этих пузырьков и надо подсчитать, желательно наиболее простым способом.
Пока остановился на следующей схеме:
Сверхярким светодиодом с узкой диаграммой направленности (м.б. и с коллиматором) просвечиваю трубку в горизонтальном
направлении.
Перпендикулярно лучу светодиода просматриваю трубку фотодиодом.
При появлении пузырька в луче светодиода на выходе фотодиода появляется импульс (ну как пылинка в солнечных лучах).
Вроде бы все должно работать (да и глазом эти пузырьки хорошо различаются - попробовал).
Однако при попытке как-то прикинуть схему обработки сигнала фотодиода понял, что окончательно запутался в оптике вообще и
в оптоэлектронике в частности.

Помогите хотя бы оценочно определить уровень сигнала на выходе фотодиода в этой конструкции, при условии, что светодиод имеет эффективность (если я правильно понял термин, ну запутался я в оптических терминах) 250 лм/Вт.

Тут скорее узкая диаграмма должна быть у приемника, а освещение общим, равномерным.
Что-то смутно помню в астровизирах применяли стеклянную пластинку торцом. Если это будет те же 0.3-0.5мм, то сигнал , возможно, будет различим при ширине 10мм.
И еще... а нельзя ли трубку сузить в месте измерения и стенки сделать плоскими (прямоугольными). Рядовой стеклодув это умеет, только знать где его взять. На любой ВУЗовской кафедре химии раньше был в штате.

отличный вариант!


Тут как раз ничего особенного если следовать совету от Егорова. С электроникой просто: обратносмещенный фотодиод (ФД), трансимпедансный преобразователь (U=-I*R, где R-сопротивление ОС ОУ), компаратор. Или же сразу компаратор с токовым входом. Выход компаратора как раз и будет давать Вам бинарное событие (лог "1" = есть пузырь). Дальше МК или что там у Вас планируется.


чувствительности дешевых кремниевых ФД (выпаяйте из фотоприемника телевизора или DVD-плеера) за глаза хватит при таком светодиоде. Главное - выставить правильно порог срабатывания компаратора, когда свет будет рассеиваться с пузырька и попадать в ФД.

Да приложить к этой трубке сбоку ... лазерную мышь - и всего делов! Даже электронику не надо городить - сама мышь будет считать пузырьки, как пиксельный сдвиг.

Есть еще и другой вариант, но тоже с мышью. Раньше были старые механические мыши, где шарик по столу катался. Движение того шарика превращалось в импульсы тем, что шарик своими боками крутил стержни, а на тех была надета крыльчатка с прорезями, которая крутилась в U-образной штуковине, с разных сторон которой смотрели на встречу друг на друга светодиод и фотоэлемент. Они-то и считали, сколько прорезей в крыльчатке прокручивается. Так вот надо ту крыльчатку изъять, а вовнутрь U-образной штуковины трубку засунуть, вдоль которой пузырьки всплывают.

P.S. Нашла, как научно называется эта U-образная штуковина - "щелевой оптрон для энкодеров":



Трубка диаметром 10 мм в такой зазор, конечно, не влезет, но возможно бывает такие "щелевые оптроны для энкодеров" и на больший зазор.
Например, у KTIR0511S (Photo-interrupter) зазор 5.4 мм, у KTIR0911S зазор 15 мм. Наверное и 10 мм можно найти, если поискать.

А потом использовать электронику мыши, присоединив вместо родного щелевого оптрона более широкий.

Одной оптопары однозначно мало — и из-за оптических искажений, и из-за относительно малого размера объекта — как минимум, порядка десятка по дуге 90°, и каждому фотодиоду — отдельный ОУ, отдельный вход АЦП и ждать одновременно со всех определённую длину импульса, как функцию скорости всплытия.

Авось и так сойдёт! Тем более что в условии сказано "Пузырьки всегда всплывают по одиночке".

Размер объекта действительно мал, но это все-таки пузырь! А у пузырка воздуха в воде большущая кривизна поверхности, из-за чего он является сильнейшей (в смысле диоптрий) линзой. Из этого следует, что падающий на него свет он будет сильно рассеивать, благодаря чему должен хорошо определяться фотоприемником.

Какие светодиоды? Какие оптопары? Какие крыльчатки?
Надо поставить простую камеру и просто анализировать изображение на предмет появления "чего-то круглого".

А камеру с RS-232 выходом.

Подскажите, где такие купить, и ещё автор просил оценочно оценить человеко-часы на простое поднятие простой камеры и простой разбор изображения.

Ну что-то такое... "LCF-23M (протокол OV528) RS232". Плюс Матлаб. Передайте автору, что если договоримся, задачу решим в течении недели.

Две оптопары, одна над другой. Выходы которых в противоположные плечи мостовой схемы. Чувствительность из-за моста повысится...

Ультразвуковая аппаратура неразрушающего контроля в тему )

Странно, что еще никто не предложил STM32!

верно, и ёмкостной датчик

Поставьте всю колбу на весы (можно электронные), и воспользуйтесь 3-им законом Ньютона.

А можно в трубке сделать сужение?