Задача. Есть пробирка, с двигающейся по ней жидкостью (дизтопливо). В верху пробирки ставится оптопара (светодиод-фотодиод). Требуется определять присутствует ли в данный момент между оптопарой жидкость.

Я так понимаю задача несложная, но опыта в таком деле у меня нет, поэтому и спрашиваю. Пока остановился на таком решении. На светодиод подается синусодида с f~ несколько сотен герц. С фотодиода сигнал усиливается трансимпедансным усилителем с дополнительным подавлением фоновой засветки. После чего сигнал оцифровывается и далее работаем с цифрой.
Вопросы следующие.
1. Какой применить светодиод (видимый или ИК)?
2. Какой выбрать фотодиод (или может применить интегрированный фотодиод-усилитель типа opt101).
3. На каком ОУ остановиться для трансимпедансного усилителя.
Самое главное в компонентах - это доставабельность.
4. Есть ли готовые конструктивные решения, чтобы цеплять оптопару на цилиндрическую пробирку (диаметр варьируется в пределах 5-7 мм)?
5. Нужно ли применять доп. оптику типа линз?

В прищепке трансимпедансный усилитель с подавлением фоновой засветки, который и хочу взять за основу.
Вообщем, посоветуйте куда смотреть и с чего начать.

А если источник излучения(светодиод или лучше лазер) модулировать меандром,
на приемном конце усилитель переменного фототока, далее "положительную полуволну" на АЦП и измерять
амплитуду импульса.
Даже при 1КГц меандра - у вас на АЦ преобразование 1мсек.

Гляньте вот тут - http://kosmodrom.com.ua/data/lle.php, может так будет проще всего?

"При погружении колпака в жидкость..." - погружать никак нельзя.


Про "усилитель переменного фототока" поподробнее. Чем он будет отличатся от приведенной схемы?

Усиливать переменку проще, не сказывается на погрешности смещение нуля и
дрейф смещения.
Получается своеобразный модулятор - демодулятор(если поставить еще синхронный детектор).
Опять же меньше влияние фоновой засветки(если она имеется).

Хотя можно и предложенный вами вариант усилителя.

Скажу, что знаю:
1. Лучше ИК - эффективность преобразования ток - вых. мощность выше, чувствительность кремниевых ФД для ИК выше, да и есть возможность на приёмном конце поставить оптический фильтр, пропускающий ИК и не пропускающий видимое излучение. Хорошая защита от видимых засветок.
2. Фотодиод - любой, но лучше типа BPW-24R с фокусирующей головкой.
3. Всё зависит от схемотехнического решения.
4. Без понятия.
5. Всё зависит от конструктивного решения и требуемых точностей. Но лучше самому оптику не городить, всё необходимое (фокусирующие линзы) должно быть интегрировано в компоненты (лазер, фотодиод)
А не желаете использовать такой подход:
Лазерный модуль (с оптикой (линзочкой), иначе расходимость будет большая) ИК или красный (дешевле будет) излучает под наклоном и на эффекте отражения излучения от поверхности жидкости определять уровень. Как только уровень изменится - изменится величина отражённого сигнала, что и будет детектироваться. Если подсвечивать со стороны жидкости, то можно и на эффекте полного внутреннего отражения сыграть. Усилитель можно построить по следующей схеме: лазер светит с определённой скважностью, в момент засветки сигнал с фотоприёмника сохраняется на ёмкости 1, в момент, когда лазер не излучает - на ёмкости 2, разность сигналов напряжений между двумя емкостями даст Вам амплитуду сигнала без внешней засветки. С учётом того, что засветка 100 Гц, частоту подачи лазерных импульсов можно выбрать в районе единиц килогерц (4 - 10 кГц), что обеспечит приемлемое ослабление схемотехническим способом внешней засветки. Тоже самое можно сделать и без емкостей с АЦП цифровым способом, главное, чтобы усилитель в насыщение не ушёл при сигнале с засветкой. Для дополнительного ослабления излучения можно применить и оптический фильтр, как указывалось выше. А если вместо фотоприёмника применить фотодиодную линейку и поставить аналоговый мультиплексор для фотоусилителя, то можно и уровень измерять, если нужно, конечно.

Уже хорошо. Можно оттолкнуться.


Дело в том, что мне не нужно измерять уровень. Всего лишь наличие/отсутствие.

Ну так и не ставьте фотодиодную линейку. Нужен один ФД. Вопрос в другом - Вам нужно бороться с фоновыми засветками или устройство находится в закрытом железном ящике? И ещё по поводу пробирки - если она круглая с диаметром 5..7 мм, то она будет для луча работать как линза - проблема с расфокусировкой, тогда почему бы сверху не подсветить поверхность?

Устройство открытое и может подвергаться воздействиям, характерным для помещения лаборатории (например, солнечный свет через окно).
Доступ к пробирке - только с боку. Сверху и снизу стоят другие части устройсва. Кроме того, жидкость (дизтопливо) находится в пробирке при низких температурах (-20...-60 градусов) и ее поверхность может не быть зеркальной.

Тогда действительно работать надо на просвет. Но всё равно, электрически скомпенсировать засветку приведённым мною выше способом не так сложно, а от многих проблем это избавит.

При таких условиях на внешних стенках вполне может (и будет) конденсироваться вода, или даже лед образоваться. Может, будет мешать. Можно подумать об емкостном измерении.

Эта так. И как с этим бороться еще придется подумать. А емкостный метод не даст нужную точность.

Даст. Еще как даст. Емкостной мост или от AD измерители-преобразователи. Наклеить фольгу с двух сторон.
А бороться можно только обдувом сухим газом или феном. Дорого(?).
А поплавочек туда нельзя?

Борьба с конденсатом такая: мерять емкость между датчиком и землей.


В прошлом году я удивил одного товарисча, продемонстрировал, как емкостный датчик может показывать наличие воды. Есть струя - есть сигнал, нет струи - капли, не контактирующие с заземленными предметами, не вызывают ложных срабатываний.  Смущает, конечно диэл. постоянная бензина и иже с ним ==2. Но подумать о применимости метода можно.

Теплоиззоляцию однако надо.А вообще надо пробовать, возможно на конденсат можно не глядеть.Если ёмкостной метод надо подумать о частоте.
Или ВЧ или НЧ.Мне кажется что ёмкостной метод попроще будет и понадежней.

Поговорил с людьми, которые пользуют подобные приборы, на предмет конденсата и инея. Это им (приборам) не мешает - иней не образуется, а конденсат очень незначителен.

В принципе, конструкция-схемотехника-компоненты в голове уже обозначились для макета. Дальнейшие грабли буду выявлять в процессе эксперимента.

Согласен, ВЧ порядка 10 мгц, противофазные напряжения с генератора
через емкостной мост, с установкой баланса триммером 1..5 пф, -> [услитель] -> детектор -> триггер.

И получите емкостное рЕлЕ, поднес руку- есть жидкость, убрал руку - нет жидкости.

Топик стартер, вам же нужно определить только наличие жидкости.

Вы так всю кондуктометрию к рукам сведёте.
Руки надо контролировать и не позволять им бесконтрольно перемещаться в пространстве

А я бы по преломлению света сделал...

Странное направление обсуждения задачи: "все с хвоста".
1. Прежде чем обсуждать способы решения\реализации необходимо снять спектр поглощения Вашей жидкости.
Любой спектрофотометр Вам поможет. Определить полосы поглощения и оптическую плотность в них.
2. Посмотреть есть ли светодиоды спектр излучения которых попадает в полосы поглощения жидкости.
3. А вот теперь можно обсуждать как реализовать измерение наличие\отсутствие жидкости с помощью
оптопары. В качестве оптопары можно взять два одинаковых СВЕТОДИОДА.
Есть подозрение, что дизтопливо\бензин будет иметь заметное поглощение только в ультрафиолете.
P.S. Пример воды и емкостного датчика не очень корректен, поскольку диэлектрическая проницаемость
воды ~ 87, а у бензина существенно меньше (~ 2.5), соответственно, чувствительность будет на 2 порядка меньше!

Автор жаждет мерять солярку при низких температурах.Те при сверхнизкой текучести(много останется на стенках)Возможно заметного поглащения не будет нигде.спектр лучше не снимать а найти готовый.Явно есть мануал под названием солярка.