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現状確認

現在製作中のIRシーカーですが、距離7m程度までは検知できるレベルまできています。自宅では廊下までフルに使っても7mまでしかとれないため、それ以上の距離では未測定です。受信した信号の波形を見た感じでは、距離があと2倍ぐらい離れても受信できるのではないかと思います。
また実際に基板上に組むときには、今使っているのよりも高級な部品を使う予定なので受信可能距離はもう少し伸びるかもしれません。

という感じで受信距離は伸びましたが、まだ幾つか問題があるので原因と対策等をまとめとこうと思います。


1.電源回路経由の、ロジックICからのノイズ
センサの基板と制御ロジックの基板をひとつにまとめてしまうと制御ロジックからのノイズが酷く、検知可能距離が大幅に縮まります。ロジックICからのノイズを遮断するために、センサ部と制御部で別電源とし、更に信号経路のどこかをフォトカプラ等で絶縁する必要があるようです。
フォトカプラ絶縁する場所ですが、今のところ2つのプランがあります。

プラン1、センサからの信号をオペアンプで増幅した後アナログ値としてフォトカプラで送る。
この場合はフォトカプラの非線形性が何か悪影響になる可能性有り。

プラン2、センサからの信号をオペアンプで増幅した後、理想ダイオード回路を使って半波整流、更にローパスフィルタをかけて振幅に比例した直流電圧を得る。この電圧をコンパレータに通した後のデジタルの値をフォトカプラで送る。
こっちは直流電圧を扱うから直流バイアスとか気にしないといけない。また、コンパレータからノイズが出る可能性有り。

フォトカプラの非線形性は正直面倒なので、今のところプラン2の方が有力です。



2.ノイズ源の特定
センサから出ているノイズですが、ノイズ原が特定できていません。放っておいても問題ないといえば無いのですが、ノイズ源の特定・解消ができればノイズ量が1桁ぐらい小さくなる可能性があるので、できれば解決しておきたいです。
そのために原因になりそうな部分をいくつかピックアップし理論値を計算してみましたが、どれも計算上では実際に出ているノイズよりも1桁ぐらい小さい値になっています。尤も、ノイズの測定・理論値の計算は厳密にはやっていないので、単なる測定ミス・計算ミスの可能性もあります。
コンデンサからの熱雑音をチェックしていなかったので後でやっておこうと思います。



3.近距離でのアンプの飽和の問題
センサとターゲットの距離が近いと、センサアンプの出力が飽和してターゲットの向きを正しく検知できなくなります。それを避けるには増幅率を下げてやればいいのですが、あまり増幅率を下げると、センサからの信号に対しノイズが相対的に大きくなり探知できる距離が短くなります。
解決策は、ノイズを十分に小さくした上で増幅率を下げる、もしくはターゲットとの距離によって増幅率を自動調整するようにする、のどちらかだと思います。
近距離で誘導できなくなってもそこまで問題があるわけではない(はず)なので、これは後回しでいいです。


4.太陽光によるノイズの問題
太陽光は直流かと思いきや、どうやら揺らいでいるようでハイパスフィルタではカットしきれないようです。
解決策は受信する帯域を思いっきり絞る、とかでしょうか。あまり良いのが思いつきません。
まあ、夜間専用ミサイルということにして放置してもいい問題です。




今回は回路系の問題のみピックアップしてますが、センサ回路が大きくなってきたり、電源の数が増えたりとかで重量オーバーも怖いです。
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ノイズとの戦い

101215.jpg

どうもこんにちは。暫く更新をさぼってしまいました。

現在赤外線誘導ペットボトルロケットのIRシーカーを作成中です。前回作ったものは蛍光灯の光を拾ってしまい、ターゲットの方向を検知できていませんでした。前回の反省から、今回はターゲットとなる赤外LEDをある周期で点滅させ、その点滅を感知するように変更しました。


検出回路は

フォトトランジスタ->
トランスインピーダンス回路->
一次ハイパスフィルタ->
二次ローパスフィルタ

となっています。


ターゲットの光をフォトトランジスタで拾っているのですが、フォトトランジスタの出力は微弱なため、増幅しなくてはなりません。
そして微小信号の増幅はノイズとの戦いです。
現在、ターゲットとの距離が1mを越えたあたりで信号よりノイズの方が大きくなっています。
あと一桁か二桁ぐらいノイズが小さくなれば使い物になるのではないかと思われます。
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