Messen mit Licht: Neue photometrische Front-End-ICs von Analog Devices

DigitaLicht AG - Der Film. (Januar 2019).

Anonim

Messen mit Licht: Neue photometrische Front-End-ICs von Analog Devices


In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die ADPD10x-Serie, die Ihnen ein Beispiel zeigt, wie ein hochintegrierter IC Ihre optischen Anwendungen vereinfachen kann.

In einem früheren Artikel haben wir uns einen Ultraschall-Controller von Texas Instruments angeschaut. Dieser IC kümmert sich um Details, die beim Erzeugen, Empfangen und Verarbeiten von hochfrequenten Tonsignalen involviert sind, wobei das allgemeine Ziel bequeme Ultraschallmessungen sind.

In diesem Artikel diskutieren wir einen IC, der als das optische Äquivalent des TI-Teils angesehen werden könnte. ADI beschreibt es als ein photometrisches Frontend. Lassen Sie uns diesen Namen auspacken: "photometrisch" bezieht sich auf Messungen mit Lichtintensität und "Frontend" zeigt an, dass der Chip Funktionen zur Signalerzeugung, zum Signalempfang und zur Signalverarbeitung bereitstellt, um Daten zu generieren, die von einem Mikrocontroller oder verwendet werden können DSP.

Die optischen und analogen Abschnitte des ADPD10x. Diagramm aus dem Datenblatt entnommen .

Wie wird es verwendet? // www.allaboutcircuits.com/electronic-components/datasheet/ADPD105BCPZRL-Analog-Devices "target =" _ blank "> Datenblatt erwähnt medizinische Anwendungen, industrielle Überwachung und Umgebungslichtmessungen:

  • Pulsoximetrie ist eine bequeme Methode zur Messung der Sauerstoffsättigung; es verwendet optische Signale, die durch Blut in der Fingerspitze oder einem anderen geeigneten Körperteil hindurchgehen. Außerdem wird auf Seite 30 des Datenblattes ein Handgelenk-basiertes Herzfrequenzmessgerät beschrieben, das um den ADPD105 und eine grüne LED aufgebaut ist:

Diagramm aus dem ADPD10x- Datenblatt .

  • Ich habe keine Erfahrung mit photometrischen industriellen Systemen und bin mir ehrlich gesagt nicht sicher, wie genau diese Technologie eingesetzt werden könnte. Aber ich kann mir Fließbandsysteme vorstellen, die optische Signale verwenden, um die Transparenz von Glas oder die Lichtundurchlässigkeit einiger Hersteller zu überwachen Flüssigkeit.
  • Was Umgebungslichtmessungen angeht, sehe ich nicht, warum Sie ein ADPD10x-Gerät verwenden würden, wenn Sie aus einem anderen Grund bereits ein solches in Ihrem Design haben und keine weitere Komponente hinzufügen möchten. In allen anderen Situationen erscheint ein ADPD10x wie Overkill für etwas so Einfaches wie die Messung der Hintergrundbeleuchtung.

Zeitfenster

Die ADPD10x-Geräte verwenden einen "Dual Time Slot" -Modus. Die Idee dabei ist, dass die Funktionalität des Chips - optische Übertragung, optischer Empfang, Signalverarbeitung - in einem von zwei Zeitfenstern enthalten ist. Diese zwei Zeitschlitze (als Zeitschlitz A und Zeitschlitz B bezeichnet) arbeiten sequentiell und darüber hinaus arbeiten die Zeitschlitze in Verbindung mit separaten Datenpfaden, so dass der Schlitz A und der Schlitz B ihre eigenen Einstellungen haben können.

Das folgende Diagramm zeigt die sequentielle Zeitschlitzanordnung und die Art und Weise, in der optische Impulse in jedem Zeitschlitz enthalten sind:

Diagramm aus dem Datenblatt entnommen.

Ich gehe davon aus, dass diese Zeitschlitzanordnung eine Reihe von Vorteilen im Zusammenhang mit typischen photometrischen Anwendungen bietet, aber ich weiß nicht genug über solche Anwendungen, um sichere Aussagen zu treffen. Sie können gerne nach unten scrollen und einen Kommentar hinterlassen, wenn Sie irgendwelche Einsichten haben.

Interferenz

Jedes optische System, das für den Einsatz in normalen menschlichen Umgebungen vorgesehen ist, muss auf die Auswirkungen von Interferenzen durch andere Lichtquellen vorbereitet sein - es sei denn, es ist nur für den Einsatz in der Nacht in ländlichen Gebieten innerhalb von 48 Stunden nach dem Neumond vorgesehen.

Und diese Interferenz ist nicht einfach eine Frage der Empfängersättigung oder eines DC-Offsets, der durch Verwendung einer AC-gekoppelten Schaltung beseitigt werden kann. Verschiedene Situationen können zu optischen Transienten führen, und Fluoreszenzlichter erzeugen instationäre Interferenz.

Die ADPD10x-Geräte enthalten Funktionen, die Ihnen beim Umgang mit diesen Komplikationen helfen können. Die Teilbeschreibung besagt, dass der Chip eine "Unterdrückung von Signalversatz und -verfälschung aufgrund modulierter Interferenz durch Umgebungslicht" liefert.

Das hört sich nach einer guten Sache an, obwohl ich ehrlich gesagt nicht genau weiß, was es bedeutet (aber andererseits bin ich nicht alle 66 Seiten des Datenblattes durchgegangen). Und tatsächlich taucht das Wort "Interferenz" nur einmal im gesamten Dokument auf (was bedeutet, dass die Instanz in diesem Zitat die einzige ist), so dass ich an dieser Stelle nicht sicher bin, dass das Datenblatt ausreichend auf diese Behauptung eingeht. Auf Seite 43 wird jedoch ein "Doppelabtastpaarmodus" erwähnt, der in Situationen nützlich ist, in denen die Hintergrundbeleuchtung "nicht konstant" ist. Auf dieser Seite werden auch die Hintergrundbeleuchtungswerte und die Sättigungsdetektion erläutert.

Das Bewertungsgremium

Die ADPD10x-Geräte sind in zwei Gehäusen erhältlich: unbequem und äußerst unbequem. Der erste ist, was ich ein QFN nennen würde; ADI nennt es einen LFCSP. Die zweite ist ein WLCSP.

Zum Glück gibt es jedoch ein Evaluierungsboard.

Bild mit freundlicher Genehmigung von Analog Devices .

Das Evaluierungsboard arbeitet mit einer GUI-Software, die es vermutlich einfach macht, den ADPD105 zum Laufen zu bringen.


Ich bin immer noch neugierig auf die verschiedenen Möglichkeiten, auf denen die ADPD10x-Serie tatsächlich verwendet werden könnte. Wenn Sie Erfahrung in diesem Bereich haben, zögern Sie nicht, Ihre Gedanken in einem Kommentar zu teilen.