Partikelgeschwindigkeit messen

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von Linse24 » Mo 14 Sep, 2015 6:55 pm

@Viktor:
Vielen Dank übrigens.
Durch deine Beiträge hast du mich auf die Zielgerade gebracht.
Noch etwas:
Es ist ein Unterschied, gerade wenn es um kurze Pulse geht, ob man den Spannungsabfall am Shunt oder das Licht am Ausgang der Laserdiode misst.
Hier die Signalform über dem Shunt:
Bild
und hier an einer Fotodiode:
Bild
Wenn die Impulse kürzer werden, sieht es noch schlimmer aus.
Scheinbar sind Diodenlaser bei 20 µSekunden am Limit.
An der Fotodiode liegt es vermutlich nicht, die Fotodiode des Typs SFH203 hat eine Rise/Fall-Time von 5ns.

Eine Frage hätte ich aber noch:
Ich habe das Licht ja wie bekannt auf eine Fotodiode gerichtet und den Spannungsabfall während des Pulses am Vorwiderstand der Fotodiode abgenommen. (Hellschaltung)
Dabei habe ich darauf geachtet, dass die Fotodiode nicht in die Sättigung gerät.
Warum liegt bei unterschiedlich langen Pulszeiten der Spannungsabfall immer in der Gegend um 5 Volt, obwohl nach oben noch Luft wäre?
Das bedeutet doch, dass die Helligkeit immer gleich ist. oder?
Warum sehen dann längere Pulse für das Auge deutlich heller aus?
Wo liegt hier mein Denkfehler?

l.G.
Frank

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Weasel
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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von Weasel » Mo 14 Sep, 2015 7:34 pm

Linse24 hat geschrieben:@Viktor:
Eine Frage hätte ich aber noch:
Warum sehen dann längere Pulse für das Auge deutlich heller aus?
Ich würde mal sagen durch die längere Belichtungszeit am (menschlichen) Objektiv.

Gruß Marc

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von Linse24 » Mo 14 Sep, 2015 7:52 pm

@Marc:
Das klingt soo logisch...
(will mir aber überhaupt nicht gefallen)
ich lasse es mal eine Weile auf mich einwirken...
l.G.
Frank

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von VDX » Mo 14 Sep, 2015 11:53 pm

... die 'echte' Pulsform wird von mehreren Faktoren beeinflußt - du hast da evtl. noch eine kapazitive 'Verschleppung' beim Treiber, was die Anstiegs-/Abfallzeiten der Laserdiode in die Länge zieht.

Die Kurven unten habe ich mit einem relativ langsamen Treiber (100kHz bis max. 1MHz Bandbreite) für die Stromregelung aufgenommen, der 5 Mikrosekunden lange Puls ist im Kern aber gut zu erkennen ...

Mit den 10MHz-Treibern bekomme ich auch bei 500ns-Pulsen noch gute 'Reaktionszeiten' von der Laserdiode - hab' momentan nur keinen Sensor aufgebaut, der das schnell genug aufnehmen kann :freak:

Viktor
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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von Linse24 » Di 15 Sep, 2015 11:46 am

VDX hat geschrieben:... die 'echte' Pulsform wird von mehreren Faktoren beeinflußt - du hast da evtl. noch eine kapazitive 'Verschleppung' beim Treiber, was die Anstiegs-/Abfallzeiten der Laserdiode in die Länge zieht.

Die Kurven unten habe ich mit einem relativ langsamen Treiber (100kHz bis max. 1MHz Bandbreite) für die Stromregelung aufgenommen, der 5 Mikrosekunden lange Puls ist im Kern aber gut zu erkennen ...

Mit den 10MHz-Treibern bekomme ich auch bei 500ns-Pulsen noch gute 'Reaktionszeiten' von der Laserdiode - hab' momentan nur keinen Sensor aufgebaut, der das schnell genug aufnehmen kann :freak:

Viktor
@Viktor:
Es handelt sich um einen 2A SMD Laserdiodentreiber, welcher mit 200kHz Analog / TTL angegeben ist.
Die Diode ist über ein ca. 12 cm langes Kabel mit dem Treiber verbunden. Da würde ich kapazitive "Verschleppung" ausschließen.
Welche Kurven unten?
L.G.
Frank

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von VDX » Di 15 Sep, 2015 4:45 pm

Hi Frank,

ich meinte meinen Beitrag mit den 3 Oszi-Bildern drin - da ist die eigentliche Pulsbreite von 5µs in Relation zur 100µs langen Pause (bzw. 50µs zu 200µs Pause im letzten Bild) gut zu erkennen.

Wenn dein Lasertreiber nur mit 200kHz spezifiziert ist, dann kommt diese 'Verschleppung' vermutlich von den Filterkondesnatoren vor und nach dem OP, was die Schaltzeiten verlangsamt bzw. die Anstiegs-/Abfall-Flanken verlängert und abflacht.

Um die Schalt-Flanken steiler zu machen, verwende ich nach möglichkeit keine Kondensatoren in der Regelstrecke und verwende OP's mit >1MHz Reaktionsvermögen (LT1215 bis zu 20MHz) ... die von mir hierbei verwendete Testschaltung hat einen langsameren OP, so daß sie nicht wirklich optimal ist, bei meinen normalen Treibern habe ich trotz Strömen von bis zu 20A (bei den IR-Dioden) Anstiegs-/Abfall-Zeiten in der Größenordnung von 1µs oder darunter.

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von Linse24 » Do 17 Sep, 2015 9:21 pm

@Viktor:
Hast du einen schnelleren Treiber für mich oder kannst du mir eine Quelle nennen?
Ein Schaltplan würde zur Not auch gehen.
Ich würde dann einen Versuch mit zwei sehr kurzen Pulsen und einer längeren Pausenzeit dazwischen zu machen.
Dabei würde ich nach Mustern suchen und deren Abstände zueinander vermessen.
L.G.
Frank

PS:
Es gibt einen Blogbeitrag zu diesem Versuch:
Wer mag:
http://www.oberflaeche.com/blog/strahlm ... essen.html

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von VDX » Do 17 Sep, 2015 9:28 pm

Hi Frank,

da du keine allzuhohen Ströme hast, dürfte dir der 1MHz-Analogtreiber aus Sam's Laser-FAQ reichen - http://www.repairfaq.org/sam/laserdps.htm#dpsldd317

Mit dem pinkompatiblem LM338 statt dem LM317 kannst du den Strom auf bis zu 5A Puls bzw. 3A CW erhöhen.

Den Schaltplan von meinen Treibern gebe ich nicht raus, da ich den auch kommerziell verwende und er dir ohne den programmierten Arduino nicht soviel nützt ...

Viktor
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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von Linse24 » Fr 18 Sep, 2015 9:34 am

Hier gab es doch mal einen Thread zum Thema Treiber.
Da waren Schaltpläne drin und der war auch ein bisschen länger.
Ich finde ihn nicht mehr.

Ich will aber keinen Treiber selber bauen.
Dafür habe ich nicht die Zeit.
Am liebsten würde ich einen fertig kaufen.
Gibt es das hier im Forum?

L.G.
Frank

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von VDX » Fr 18 Sep, 2015 11:49 am

Hi Frank,

ich hatte dir ja schonmal ein komplettes Modul angeboten - nur den Treiber könnte ich dir auch privat verkaufen, das wären dann je nach Aufbauvariante 50€ bis 200€ als 'dummer Treiber' oder vorprogrammierte 'black box' mit Microcontroller und diversen Modus-Auswahlmöglichkeiten :wink:

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von Linse24 » Fr 18 Sep, 2015 1:17 pm

Hallo Viktor
Wie sieht das dann aus?
Ist das ein richtiges PCB?
Hast du Fotos?
L.G.
Frank

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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von VDX » Fr 18 Sep, 2015 3:33 pm

Hi Frank,

hier siehst du einen von den 'intelligenten' Treiber-Prototypen im Gehäuse mit einer IR-Diode - http://laserfreak.net/forum/viewtopic.p ... en#p263721

Ich verwende den in der Größe bis 9A ... mit größeren Kühlköpern und/oder Puls-Ansteuerung mit langen Pausen bis über 20A ...

Viktor
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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von quantenmagier » Mo 04 Jan, 2016 8:07 am

Interessantes Thema, ich habe mich bisher eher mit Nachtaufnahmen beschäftigt, aber High-Speed Aufnahmen mit Laserpulsen könnte ich durchaus auch mal probieren.

Zu der Lichtfarbe würde ich gerne noch anmerken, daß Grünes Laserlicht für eine Fotokamera wohl am besten geeignet sein dürfte, da Kameras das Farbempfinden des menschlichen Auges nachbilden und das Auge hat sein Empfindlichkeitsmaximum bei Grünem Licht, in einer Fotokamera wird das über die Bayer-Matrix gemacht, also der Kamerasensor hat meist einen Farbfilter der aus lauter 2x2-Pixeln besteht die 1x Rot, 1x Blau und 2x Grün eingefärbt sind. Grünes Licht wird also von Kameras am besten wahrgenommen.
Deswegen ist man in der Animationstechnik auch vom Bluescreen zum Greenscreen übergegangen.

Für blaues Licht würde dagegen die Wellenlänge sprechen, wenn man extreme Makros macht bei denen es auf 200nm ankommt wäre blaues Licht vermutlich auch eine Option, aber solche Aufnahmen wird man dann vermutlich eh mit Spezialsensoren ohne Bayer-Matrix machen und nicht mit einer gewöhnlichen Foto-Kamera die für blaues Licht nur die halbe Pixeldichte gegenüber grünem Licht hat. :D

LG
QM
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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von VDX » Mo 04 Jan, 2016 9:33 am

... für Video-Mikroskope habe ich meist SW-Kameras mit 'weißen' LED's verwendet, weil da ein hoher Blau-Anteil abgestrahlt wird ... blaue LED's (oder auch rote, wie in der Industrie üblich) waren mir viel zu irritierend :?

Ansonsten bei kleinen Farb-Kameras die IR-Filter entfernt und ebenfalls 'weiße' LED's mit Weißabgleich verwendet, obwohl das nicht ganz so gut paßt wie Halogenlampen ...

Viktor
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Re: Partikelgeschwindigkeit messen

Beitrag von Dr. Burne » Di 05 Jan, 2016 1:21 am

Nur sind grüne Laser mind 20 mal so teuer wie blaue Laser im Bereich über ein Watt

3W Blau kosten ganz billig kaum 35€
700mW Grün kosten schon 250€
Bild So sind Chinakisten halt!

Wellenlängensammlung 405 445 457,9 465,8 472,7 476,5 488 496,5 501,7 514,5 520 528,7 532 543,4 632,8 640 658 780

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