Fenomenal Augmented Reality tillåter oss att titta på hur saker tittar på oss! (3 / 5 steg)

Steg 3: Bygga "PHENOMENAmplifier" (Phenomenological video feedback förstärkare)

Du nu lära dig att bygga en mycket enkel förstärkare med massivt hög vinst, som för att kunna ställa ut ett exempel på "Fenomenologiska Video Feedback-effekten" som gör att en annars osynliga fysiska fenomen göras synlig, genom Elektro-optiska feedback med en glidande ljuskälla.

Förstärkaren accepterar indata från kameran och kan ljuskällan. När ljuset flyttas, gör det fenomenet synlig genom en kombination av två begrepp:

• Video feedback. I stället för de vanliga fraktala mönster på en TV-skärm har vi bara en en-pixlar. Detta ger upphov till en omsvängning av hur video feedback oftast fungerar: i stället flytta en kamera runt och rikta den mot en stationär skärm, vi flytta våra "skärm" (i detta fall vårt ljus är en 1-pixel "skärm") runt medan kameran förblir stillastående. och
• Beständighet av exponering (PoE). Persistens av exponering kan ske inom en annan kamera (t.ex. som att lång exponering) eller inom det mänskliga ögat själv, som fungerar mycket som en kamera.

Vanlig förstärkare som förstärker spänning instabil eller otillförlitliga på extremt höga vinster, och kräver många etapper att få extremt hög vinst, men det finns andra typer av förstärkare som du kan få en mycket hög vinst från ett enda steg! Det finns fyra huvudkategorier av förstärkare:

1. spänning-förstärkare. Spänning in blir förökas till Matningsspänning;
2. Nuvarande (ampere) förstärkare. Aktuella indata blir förökas till nuvarande produktion;
3. de som konverterar spänningen till ström. och
4. de som konverterar nuvarande till spänning.

Förstärkarna kännetecknas av deras överföringsfunktionen, dvs "h" = "utgång" dividerat med "input".

h =^utgång⁄_input

Så en förstärkare (typ 3) som omvandlar spänning till nuvarande kallas en "transconductance" förstärkare, sedan enheterna av "h" (enheter för utgång/ingång) = ^ampere/_volt = conductance. Vakuumrör är exempel på denna typ av förstärkare: rutnät spänning omvandlas till plattan nuvarande.

Förstärkaren vi använder i detta Instructable är den 4: e fjärde typ av förstärkare. Detta är en som jag drog på den svarta tavlan ovan (ECE516 klass 2016 Jan 28). Det kallas en "TransImpedance förstärkare" eller "TIA". Den konverterar nuvarande till spänning, så enheterna av dess överföringsfunktionen "h" (enheter för utgång/ingång) är volt dividerat med förstärkare, dvs ohm (enheter av impedans).

I vår ansökan av TIA konverterar vi photocurrent (nuvarande från fotodiod) till spänning. I den här konfigurationen kan förstärkaren fungera tillförlitligt vid extremt hög förstärkning med endast ett skede krävs! Här är vinsten 47,000,000 volt per amp. Självklart om du sätta en förstärkare i, kommer du inte få 47,000,000 volt ut, eftersom det kommer att mätta på 12 volt eller så Matningsspänning. Men om du har en microamp av photocurrent, du kommer få 10 volt eller så utgång.

Anslut kameran till ingången på förstärkaren som visas ovan. Ytterligare bilder, inklusive 46 stillbilderna som motsvarar .gif animeringen ovan, finns här (länk). Anslut en voltmeter till produktionen av op förstärkaren (stift 6 om du använder en TLC271). Cap kameralinsen (e.g. med svart tejp som är svart hela vägen, eller tung svart kartong). Du bör se en mycket låg nära noll spänning på mätaren. Uncap linsen och låt lite ljus. Produktionen bör varierar linjärt med mängden ljus. Du kan lämna mätaren ansluten, så att du kan använda denna apparat som en korrekt ljusmätare.

Du kan variera vinsten genom att variera R_f, skildras i krita ritning ovan. Vinsten ökar kretsen kan bli instabil. Använda en feedback kondensator, C_f, parallellt med Rf, för att minska vinsten vid höga frekvenser, samtidigt det höga på låga frekvenser. Experimentera med och utan kondensatorn att se dess effekt.

Jag föredrar att inte använda en potentiometer (varierande resistor) för R_f, eftersom ledningar eller leder till och från den, tillsammans med dess större elektromagnetisk tvärsnitt, kan plocka upp herrelösa buller signaler.

När du har bekräftat att din 1-pixel kamera fungerar som en ljusmätare (som är den allmänna filosofin i comparametric analys), ansluta den till transistorn, i vanlig utsläppskälla konfiguration som visas i ritningen. En bas resistor för transistorn, R_t, begränsar strömmen i basen. Jag valde 2SD261 för att driva en LED eftersom det har goda nuvarande vinst, och jag behövde inte en hög frekvens transistor. Jag hittade en överskott version som kom med en fin kylfläns. Dubbelkolla Stifttilldelningar. NEC D261 version av detta transistor, the collector är i mitten (ovanligt för till-92 paketet där basen är oftast i mitten). Tillgänglig på Digikey har en annan pinut (på den Digikey versionen basen är i mitten).

R_b är en bias motstånd. Syftet med detta motstånd är att hålla ljuset glödande något även i totalt mörker. Detta krävs för att inleda metasensing optiska feedback effekten.

Du kan experimentera med detta värde, eller ens ersätta en potentiometer för att kunna variera "bias".

Nu låt oss göra vissa AR!