素子間距離の長いフォトダイオードまたはフォトトランジスタを探しています

質問

素子間距離の長いフォトダイオードまたはフォトトランジスタを探しています
フォトダイオードまたはフォトトランジスタを半円状に数個置き、赤外線の一番強い光で赤外線を当てている人の方向がわかる物を作ろうとしているのですが、この装置は可能でしょうか？

また、フォトダイオードまたはフォトトランジスタで素子間距離が100mm以上のものは存在しますか？
今現在は、東芝が出している、「TPS611」という素子が一番素子間距離が長いですが500mm～1000mmの物を探しています。

わかりにくい質問で申し訳ございません。

回答No.4

tance · ベストアンサー

点光源だと距離の２乗に反比例して信号が小さくなります。60cmというのは
十分な距離だとお考えですか？　0.5μAというのはとんでもなく小さな
値とは言えません。センサ出力ってそんなモノです。（直接ロジックICを
駆動したいのなら2cmとかの近距離でmAくらいの電流を流す）

大した根拠はないですが、100kΩくらいの負荷抵抗にして、TL061などの
OPアンプで20倍くらいアンプし、マイコンのADで読むのが良さそうです。

売り物にするのでなければ、寿命を多少犠牲にして赤外LEDに大きな電流を
流すか、LEDの数を増やすか、何らかの方法で光源を明るくするのが
最もトラブルの少ない方法です。

焦電センサーも安いですから一度検討してみることをお薦めします。

お礼

元々、フォトトランジスタで高い電流が必要な時は、直接ロジック回路などを動かす時だったんですね。そもそもの用途がわかっていませんでした> <
ただ判別するんだったら、焦電センサの方が適してますね
焦電センサを使用してみようと思います

私のような初心者の相談に乗っていただき、本当にありがとうございました

回答No.3

tance

様子は解りました。赤外線センサから出てくる一番強い信号がどれかを
見つける必要がある訳ですね。それにはアナログ的な「計測」が必要です。

まず、TPS611を使うと仮定しましょう。
とにかくこれをひとつ手に入れて、赤外線光源も用意し、動作してほしい
距離でどのくらいの出力が出るか調べるところから始めます。

5V電源、TPS611、テスター（電流計レンジ）とつなぎ、光源を向けると
どのくらい電流が流れるかを調べます。いきなり過大な明るさにすると
TPS611が壊れることがあります。（直接テスターをつないでいるから）

要は、比べるべき信号の大きさがこれで判ることになります。
得られた電流×負荷抵抗＝3V　くらいになるような負荷抵抗を選び
これをTPS611とGND間につなげば、アンプ不要のセンサが出来上がります。

もしこの計算で負荷抵抗が1MΩを越えるようだったらアンプが必要
でしょう。TPS611の出力電圧を与えて、数Vが出るようなOPアンプ
回路を設計して接続します。

さて、その後は・・・。大小比較ですが、これはADコンバータ等を
使うのでしょうか。このあたりはいろいろ工夫の余地があって
面白い部分です。マイコン内蔵のADなどで作るのが一番オーソドックス
かと思いますが、もっとシンプルに、最大出力のセンサを特定する
方法もあるように思います。

野外などでは自然の赤外線がたくさんあるので、信号の大きさを
判断するのが難しいでしょう。そのあたりも工夫の余地があります。

お礼

返信ありがとうございます

今、TPS611を使用して回路を組み実験してみました。
赤外線発光モジュールはプロジェクターのリモコンを使用したので、出力は少ないものと思われます。
結果は、データシートのよりも小さい値が出ました。素子間距離を10cmの時、流れた電流は0.5mA程度ととても小さい値でした。
また、「電流×負荷抵抗＝3V」の式に入れたところ、不可抵抗は6kΩになりました。
ですが、赤外線の出力が少ないとはいえ、60cmを超えるとほぼ電圧が流れないうえに、値は0.5μA程度なので実用化できるか心配です。

また、大小比較にはマイコンを使用しようと考えており、場所は屋内を考えています。

相談に乗っていただきありがとうございます。
よろしくお願い致します。

回答No.2

tance

通常、フォトトランジスタ（PTrと略）を受光素子に使うときは、PTrの
出力でそのままロジックICを駆動するような使い方を想定したケースが
多いと思います。ロジックICの電源電圧が5Vだったら、"H"は3.3V以上、
"L"は1.6V以下と考えます。PTｒ出力は赤外線の有り無しでこのくらいの
振幅をすることが期待されています。

でも、もし光源が遠くて、信号振幅が0.1VしかなかったらロジックICに
つなげられません。そこでPTｒの出力を20倍くらいアンプすれば大きな
振幅の信号になるので、それでロジックIC（シュミットトリガなど）を
駆動すれば良いことになります。

アンプとしてはごくありふれたOPアンプで十分でしょう。

ただ、アンプするということは、誤動作も増えます。どこかから反射
して来た赤外線で0.1Vくらいの信号がでれば、これで後段のICは動作
してしまいます。

では、どうするか。方法はいろいろありますが、ここから先は目的や
制限など、具体的に仕様をしらないと何とも言えません。

やりたいことをもう少し具体的に開示してもらえればアドバイスは
できると思います。

お礼

返信ありがとうございます
OPアンプで可能なのですか、誤差が出るかチャレンジしてみます。

やりたいことを説明いたします
始めの質問にもございましたが、フォトダイオードまたはフォトトランジスタを半円状に並べその中で一番光が強い物の方向を向くというロボットを作ろうと考えています。
方法としては人に赤外線を常に発光しているモジュールを持たせ、半円状に並べたセンサの中で一番強い光を得たセンサの方向を向くというものを作ろうと考えています。

わかりずらい部分があるかもしれません＞＜
よろしくお願い致します。

回答No.1

tance

受光素子自体に、動作距離の制限がある訳ではありません。
強い光を当てれば長距離でも動作するし、光を強くできなくても
受光素子の出力をアンプすれば、それなりに長距離化できます。

どのような特性が必要か解りませんが、焦電センサーを使うのはどうでしょう。
これは変化を見つけるのは非常に高感度です。10m先を猫が通っても
その体温による温度差で動作させることができます。

参考URLを見てください。

それと、指向性にも注意が必要です。

参考URL：

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00321/

お礼

早速の返信ありがとうございます
目で見えないので赤外線の強い光というのがイメージできなかったのですが、発光素子にの中にも強い光を出す物があるんですね。探してみます。

焦電型赤外線センサですか。知りませんでした。
URL張っていただきありがとうございます。

始めのほうにある、「受光素子の出力をアンプすれば、それなりに長距離化できます。」とありますが、こちらはどのようにすれば、長距離化することが可能となるのでしょうか？
もしよろしければ紹介されているサイトなど教えていただければ幸いです＾＾