Подсчитать число пузырьков воздуха, Требуется помощь в оценочном расчете Опции

[Vishv]

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.

[Vishv]

Спасибо всем откликнувшимся!
Конечно первое, что пришло в голову это естественно поставить видеокамеру и заняться обработкой изображения
Однако это подразумевает наличие РС со всеми вытекающими последствиями...
Идея с капилляром на выходе и датчиком проводимости была проверена, но, как и указала Xenia, пузырьки упорно не желали лезть в капилляр поодиночке, кроме того этот метод требует предварительного удаления воздуха из системы.
Идея Xenia по использованию оптической мышки требует проверки, но что-то мне подсказывает, что без дополнительной оптики тут не обойтись. Сенсор мышки работает только при условии хорошей фокусировки изображения на матрицу, ну и еще микроконтроллера для извлечения информации (подразумевается, что РС нет).

Ну и собственно возвращаясь к моему первому посту...
Я собственно хотел бы разобраться в методике оценки сигнала фотодиода
Что-то вроде такого:
1. Берем светодиод, подаем на него ток I, по datasheet вычисляем некую характеристику полученного пучка света (вот тут я и запутался)
2. Путем геометрических построений и вычислений (каких?, хотя бы назовите опорные термины) определяем количество света попадающего
на фотодиод.
3. Зная количество света по datasheet вычисляем ток фотодиода.

Собственно говоря мне нужна цепочка физических величин: I светодиода -- ....... -- I фотодиода.

Заранее благодарен

[Xenia]

Идея Xenia по использованию оптической мышки требует проверки, но что-то мне подсказывает, что без дополнительной оптики тут не обойтись. Сенсор мышки работает только при условии хорошей фокусировки изображения на матрицу, ну и еще микроконтроллера для извлечения информации (подразумевается, что РС нет).

Тогда еще идею слушайте . Идея в том, чтобы вообще не фокусироваться на "матрице" или фотодиоде, а измерять отраженный свет. При этом освещать можно гораздо более сильным источником света, например, лазерной указкой.

Суть в том, что освещаете вы трубку в одном направлении, а измеряете световой поток в перпендикулярном. Типа того, как аквариум освещаете сбоку, а смотрите на него спереди. Если луч света от лампы вам в глаз не попадает, и в аквариуме ничего кроме чистой воды нет, то света в нем вы не увидите. Но если запустить в тот аквариум рыбок или барботировать пузырьки воздуха (это чтобы рыбам лучше дышалось), то вы очень ярко увидете и рыбок и пузырьки, т.к. те и другие будут какое-то количество света отражать во все стороны.

Точно так же и ваш пузырек воздуха, проходя мимо фотодиода, тоже будет ярко светиться, если его освещать в перпендикулярном направлении. Такое освещение теоретически не дает свету от источника попадать непосредственно на фотодиод, а лишь посредством его отражения от чего-то такого, что плавает в жидкости и имеет иную, чем она, плотность.

P.S.
Кстати, направления подачи освещения и его отражения, не обязательно должны быть перпердикулярны, но могут составлять и острый угол (по типу радиолокатора). Т.е. здесь лишь требуется, чтобы прямой свет не попадал в приемник, а только отраженный.

На этом же принципе дальномеры видела у детских игрушек - там излучающий ИК-светодиод и фотосенсор смонтированы на одной и той же плате где-то в 5 мм друг от друга, однако глядят они в одну строну, а потому фотосенсор не видит, что рядом что-то светится. С таким дальномером игрушечная машинка тормозит перед препятствием и меняет направление движения.

Относительно полным решением такого рода может, например, послужить модуль MOD-LTR501 от Olimex, вставляемый в ее платы:

Слева внизу - цифровой фотосенсор U1 (LTR-501ALS-01), а справа от него ИК-светодиод IR (LTE-C216R-14). Я сама такой использую, но только, как фотосенсор, а потому светодиод не зажигаю. А нравится он мне тем, что дает 16 двоичных разрядов яркости без АЦП , точнее говоря, фотосенсор этого типа сам себе АЦП, т.к. он по механизму действия "зарядовый сумматор". Из контактов разъема (5х2) используются только четыре - два для питания и два I2C.