DCマウス研修[23] 受光動作の確認


こんにちは、nomuraです。
今回は受光回路の動作確認を行います。

前回はLEDが設計通りの時間だけ順番に発光させられることを確認しました。
今回は発光したLEDの光を受け取る受光回路の動作確認を行います。

今回のマウスでは受光素子TEPT5600をLEDとセットで一つずつ備えています。緑色のLEDを使いたかったため、可視光帯域を感知するフォトトランジスタを採用しています。パッと見で区別つかなくて困るんですが、素子の中を覗き込むと受光部があるので見分けがつきます

LEDの光が床面に反射するのを嫌ってLEDを上にする人が多いようなのですが、そのあたりを気にせず設計してしまいました。後で問題が出ないといいなぁ。

各LEDが発した光が壁に反射して受光素子に入った時、次のような回路を構成することで受けた光の強さを電圧として取り出すことが出来ます。

C5は電源ノイズの対策です。TEPT5600の出力にフィルタを組むのもいいらしいですが、今回はADCの後にソフトで頑張ります!

それでは早速動作確認。LEDに周期発光させた状態でADCピンの手前で電圧を計測してみます。どのような波形になるでしょうか??

ノイズまみれ&信号レベルが低すぎて、ひかえめに見てゴミかな?というデータしか取れなさそうでつらい

うーん…?
信号レベルが低過ぎて、ひと目盛り50mVに電圧レンジを変更してようやく波形が見えてきました。よくわからないノイズも乗っていて残念なことになっています…。
LEDと受光素子の角度を変えたり、壁との距離を近づけても、100mVぐらいで上げ止まってしまいマズいです。ダイナミックレンジが狭いのはもちろんマズいですが、見た感じ信号がノイズに埋まってしまいそうです。つらい

信号レベルが低すぎるのは、恐らく設計時に決めた抵抗値1.2kΩが小さ過ぎた(ブレッドボードの抵抗が入っていた??)ためですね。バッチリいけるとは思っていませんでしたが…。信号をオシロで見ながらもっと大きな抵抗へ交換しました。ついでにノイズの調査も。

抵抗を付け替えた結果、4.7kΩでそれなりに使えそうな波形が得られるようになりました。壁との距離が1cmの場合の波形がこちら。

ノイズが汚くて見苦しいのですが記録しておきたい波形。ちなみにLEDの5V系は綺麗なものなので、何となく原因が絞り込めてきますよね?

壁にぶつかるような場合の値で1.0V程度はあるので、何とか処理できるのではないかと思います。立ち上がり時間も約6uSecなので壁センサとして十分利用出来そうです。LEDの周期ももっと攻められそうです。抵抗は10kΩぐらいにしても良さそうですが、ノイズも大きくなってしまうので悩みどころです。
ノイズはコンデンサの追加などしてみたものの解決出来ず。ですが大きな原因はわかったので後日の記事で説明します。

受光回路の動作が確認できたので今回はここまで。
次回はToFの動作確認を行います。


Posted in DCマウス研修