Hallo zusammen, ich möchte eine low-power reflexions-lichtschranke mit digitalem lock-in verstärker designen. eine laserdiode soll mit einem sinus moduliert werden. eine photodiode wird mit einem 2-stufigen transimpedanzverstärker (erste stufe mit geringem rauschen und biasstrom, zweite stufe mit hoher bandbreite) beschaltet und das messsignal an einen mikrocontroller weitergegeben. in diesem soll digital das sinusförmige eingangssignal mit einem rechteckförmigen referenzsignal demoduliert werden (phasengleiche multiplikation, tiefpass). ist die anwendung mit diesem ansatz realisierbar oder ist ein anderer aufbau des gesamtsystems sinnvoller? bitte auch beachten: im forenbereich offtopic habe ich einen zugehörigen thread "laserdiode und photodiode für low-power lichtschranke" bezüglich der sinnvollen auswahl "optischer" komponenten gestartet. ich würde mich über kritik und anregungen freuen.
Florian K. schrieb: > ich würde mich über kritik und anregungen freuen. Dein Text ist eine Frechheit!
Ein Lock-In für eine Lichtschranke? Was hast du den da für Bedingungen, die so eine Maßnahme nötig machen? Also wenn du das mit einer kleinen LED aufbauen würdest, könnte man es ja noch verstehen, aber bei einem Laser. Schreib mal ein bisschen mehr zur Anwendung. LG Christian
Hans schrieb: > Dein Text ist eine Frechheit! kannst du das bitte konkretisieren? ... schrieb im Beitrag #2358063: > wassollderZirkusmiteinerSinusmodulationfürdenLaserwenndusowiesomiteinemR echteckmultiplizierst. ein sinus ist im positiven (realanteil) frequenzbereich ein deltapuls. ein rechtechsignal ist im zeitbereich ein rechteck gefaltet mit einer samplingfunktion (viele deltapulse). das ergibt für das rechtecksignal im frequenzbereich eine sinc-function (rechteck) multipliziert mit einer samplingfunktion (fouriertransformierte samplingfunktion). insgesamt entspricht die multiplikation von sinusspektrum und samplingsignal-spektrum dem kopieren des sincs zu den jeweiligen frequenzen der samplingpulse. es kann somit ein spektrum im höheren frequenzbereich verwendet werden (da der tiefpass verschoben als bandpass wirkt!). da bei geringen frequenzen das rauschen stärker ist als bei höheren wird das signal-zu-rausch verhältnis verbessert!!! nach lock-in verstärker googlen oder siehe z.B. "photodetection ans measurement - maximizing performance in optical systems",m. johnson, mcgraw-hill, s. 93 ff
Christian L. schrieb: > Schreib mal ein bisschen mehr zur Anwendung. ich weiß noch nicht wie lang die strecke zwischen sender/empfänger und "spiegel" sein wird bzw. sollte diese so lang wie möglich sein (ca. 10m). die lichtschranke soll auch bei tageslicht funktionieren, weshalb ich die quelle modulieren will (scheint bei viel störlicht die gängige vorgehensweise zu sein). eine led hat ein lambertsches strahlprofil (strahl weitet sich mit dem abstand zur quelle schnell auf). ich vermute deshalb, dass bei langen messstrecken zu wenig ausgesandte optische leistung beim empfänger ankommt. bei einer laserdiode hat man ein gaußförmiges strahlprofil, dass sich kaum aufweitet und die ankommende leistung ist größer.
Also für 10m braucht man kein Lock-In. Du kannst z.B. Eine Photodiode mit Tageslichtfilter nehmen. Diese besitzen meist einen engen Welllängenbereich, bei dem sie Durchlässig sind. Mit einer Laserdiode mit der passenden Wellenlänge kannst Störungen schon stark dezimieren. Um das Signal noch Störungsunempfindlicher zu machen kannst du die Photodiode auch in ein kleines geschwärztes Röhrchen packen. Auf die Weise wird in erster Linie nur das Signal der direkt gegenüberliegenden Laserdiode empfangen und Streulicht aus anderen Quellen absorbiert. Florian K. schrieb: >> Dein Text ist eine Frechheit! > > kannst du das bitte konkretisieren? Kleiner Tip: Der einzige Großbuchstabe in deinem Text ist das H aus Hallo. LG Christian
Florian K. schrieb: > insgesamt > entspricht die multiplikation von sinusspektrum und > samplingsignal-spektrum dem kopieren des sincs zu den jeweiligen > frequenzen der samplingpulse. entschuldigt die undeutliche formulierung: zeitbereich: sinus * (rechtecksignal=rechteck gefaltet mit kammfunktion) frequenzbereich: (sinusspektrum=ein realer deltapuls) gefaltet mit (RECHTECKSIGNALspektrum=sinc * kammfunktion=kammfunktion bei der amplitude mit der frequenz abnimmt) = "verschiebung" des rechtecksignalspektrums um die frequenz des sinusspektrums zu höheren frequenzen. siehe wikipedia "frequenzspektrum"
Christian L. schrieb: > Kleiner Tip: Der einzige Großbuchstabe in deinem Text ist das H aus > Hallo. Vielen Dank für deine Antwort. Bis jetzt hatte noch nie jemand etwas gegen meinen minimalistischen Tippstil. Der scheint bei Programmierern eher toleriert zu werden. Also du würdest mir eine Photodiode wie z.B. die folgende empfehlen? http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/150000-174999/156420-da-01-en-IR_PHOTODIODE_SMD_PD15_21C_TR8.pdf Max. Empfindlichkeit @ Wellenlänge = 980nm Dunkelstrom = 10nA parasitäre Kapazität = 5pF NEP Rauschäquivalente Leistung = leider keine Angabe Die erste Laserdiode aus der folgenden Liste passt von der Wellenlänge her leider nicht perfekt (peak @ 855nm), ist aber die energieeffizienteste, die ich bisher gefunden habe. http://www.lasercomponents.com/fileadmin/user_upload/home/Datasheets/ulm/850nm-long-life-sm-vcsel.pdf Spannung = ca. 2V Thresholdstrom = 0.2mA minimaler Strom = 0.7mA (Kann die LD statt ab dem minimalem Laserstrom schon ab dem Thresholdstrom betrieben werden?)
> ich würde mich über kritik und anregungen freuen.
Kann man machen, obwohl zum Energiesparen ja eher kurze Laserimpulse
sinnvoll wären, gerade so schnell, daß die lcihtschranke keine Objekt
verpassen kann, was detektiert werden soll.
menschen beispielsweise haben eine endliche Geschwindigkeit.
Dann braucht man die ganze Sinusmodulation nicht, um
Lichtschrankenimpuls von Umgebungslicht trennen zu können, einfach
gucken, ob in der Impulszeit auch ein Impuls ankommt.
Die Vorverstärker sollten natürlich frequenzselektiv ausgelegt sein, was
eine SI-Kurve als Mudulationspuls sinnvoll machen kann.
Ich glaube nicht, daß es bei der Realisierung so genau auf die
Bauelemente ankommt. Eine 0.5mW Laserdioe macht halt auch wenig Licht,
aber zur Einhaltung der Laserklasse ist viel mehr eh nicht zulässig.
Florian K. schrieb: > Also du würdest mir eine Photodiode wie z.B. die folgende empfehlen? > > http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/15... Kannst du nehmen. Trotz der abweichenden Spitzenwellenlänge kommen noch über 95% durch. Es gibt aber auch Photodioden mit besserer Filterwirkung z.B. BPW34FA(S). http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/08b2/0900766b808b25c9.pdf Selbst bei der kriegst du noch ca 94% deines Laserlichts durch den Filter. LG Christian
Angehängte Dateien:
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sinusmodulation.gif
220 KB
MaWin schrieb: > Kann man machen, obwohl zum Energiesparen ja eher kurze Laserimpulse > sinnvoll wären, gerade so schnell, daß die lcihtschranke keine Objekt > verpassen kann, was detektiert werden soll. Genau, ich wollte die Pulsmethode mit der Lock-In-Auswertung (die nicht nötig ist) kombinieren. Je schneller ein Objekt ist, desto länger muss es sein, um bei konstanter Pulsfrequenz noch detektiert werden zu können. Wegen des Abtasttheorems (Nyquistbedingung) muss die Puls-Frequenz dann mindestens verdoppelt werden, oder? Gibt es diesbezüglich irgendwelche Quellen? Dann kann ich mir die Berechnung sparen. MaWin schrieb: > Die Vorverstärker sollten natürlich frequenzselektiv ausgelegt sein, was > eine SI-Kurve als Mudulationspuls sinnvoll machen kann. Spricht irgendetwas dagegen, die Filterung in den Mikrocontroller "auszulagern"? Also in Software zu realisieren, um z.B. den Energieverbrauch eines analogen Filters zu sparen. Während des Sendens und Auswerten des Signals ist der MC ja sowieso aktiv. Die zusätzlichen Berechnungen dürften dessen Leistungsverbrauch ja nur unwesentlich erhöhen, oder? Durch die Pulsung eines Sinussignals weitet sich dessen Puls Frequenzbereich etwas auf, oder (siehe Anhang)? Dann muss man den Bandpassfilter auf den Frequenzbereich abstimmen. Christian L. schrieb: > Es gibt aber auch Photodioden mit besserer Filterwirkung > z.B. BPW34FA(S). > > http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0... Vielen Dank für den Link. Der Dunkelstrom ist geringer und die Wellenlängen passen auch besser überein. Mit der größeren parasitären Kapazität kann ich leben. Die kann man ja mit nem Hochpass (Kapazität parallel zu Transimpedanzwiderstand) kompensieren. Wie hast du denn die Prozentangaben der nutzbaren Intensitäten so auf die Schnelle berechnet?
Florian K. schrieb: > Wie hast du denn die > Prozentangaben der nutzbaren Intensitäten so auf die Schnelle berechnet? Ich habe mich an der Relative Spectral Sensitivity Seite 4 oben orientiert. Die BPW34FA(S) war auch nur als Beispiel gedacht. Es gibt sicherlich auch bessere. LG Christian
Hallo Florian, falls Du eine auch eine technisch bereits bestehende Lösung akzeptierst, dann schaue Dir einmal folgendes Bauteil an: http://www.vishay.com/ppg?83310 Es handelt sich um ein Remote Control Empfänger, wie er auch in Fernsehern eingebaut ist, allerdings hat dieser eine analoge Regelung für die Pulsbreite am Ausgangspin. Wenn eine IR LED im Burstbetrieb pulst, empfängt das RC Bauteil die zurückreflektierte optische Leistung und gibt ein Signal (Einhüllende des Bursts) aus. Die zeitliche Länge dieses Signales steht im direkten Zusammenhang zur zurückreflektierten Leistung. Mit einer einzigen engwinkligen und/oder Intensitätsstarken IR LED erreichst Du Lichtschranken mit über 7m. Weiterer Vorteil ist, dass der RC Empfänger extrem empfindlich ist (interne AGC, Filterung, ...), günstig und bewährt ist. Ausserdem befindet sich die gesamte elektrische installation nur auf einer Seite der Lichtschranke. Die Ansteuerung übernimmt ein Mikrocontroller. Der Messrhytmus wird per Software festgelegt. Gruß kokisan
Florian K. schrieb: > da bei geringen frequenzen das rauschen stärker ist > als bei höheren wird das signal-zu-rausch verhältnis verbessert!!! > nach lock-in verstärker googlen Du brauchst mir jetzt nicht einen Lock-in-Amp zu erklären. Von deinem sinusförmigen Laser hast du relativ wenig, weil spätestens der Detektor dem ein kräftiges Rauschband überlagert. Wenn du das jetzt mit einem "Signalsalat" vom Rechteck mischt, handelst du dir wesentlich mehr Rauschanteile ein, als wenn du umgekehrt den Laser als Rechteck modulierst und mit einem Sinus runtermischt.
... schrieb: > Du brauchst mir jetzt nicht einen Lock-in-Amp zu erklären. Nichts für ungut. Ich wollte nur sicher gehen, dass ich das Prinzip richtig verstanden habe. Irgendjemand hätte mich auf einen Fehler aufmerksam gemacht. ... schrieb: > Wenn du das jetzt mit einem > "Signalsalat" vom Rechteck mischt, handelst du dir wesentlich mehr > Rauschanteile ein, als wenn du umgekehrt den Laser als Rechteck > modulierst und mit einem Sinus runtermischt. Das verstehe ich nicht. Ist das nicht egal, ob das Lasersignal oder das Referenzsignal ein Sinus ist? Ist das Rauschen der Photodiode nicht unabhängig von der Signalform? Gibts dafür ne Quelle, wo ich das nachlesen kann? In diesem Application Note wird in der Zusammenfassung (Ich habe auch nur die Zusammenfassung gelesen!) erwähnt, dass es bezogen auf die Bandbreite besser ist ein Signal zu verwenden, dass wenige Frequenzen enthält. Die effektive Bandbreite würde sich mit vielen Frequenzanteilen (=steile Flanken) verringern, weil die Treiberschaltung der Laserdiode schlagartig (=stufenförmig) einen großen Strom liefern muss. So gesehen wäre ein Sinussignal (eine Frequenz) doch sinnvoller als ein Rechtecksignal (Überlagerung ganz vieler Frequenzen). http://www.ilxlightwave.com/appnotes/AN%2022%20REV01%20Modulating%20Laser%20Diodes.pdf Davon abgesehen ist es natürlich sinnvoller, den Laser einfach mit einem Rechtecksignal zu takten. Dann könnte die Sinusreferenz im Mikrocontroller doch direkt in einem Look-Up Table abgelegt werden und "phasengleich" Multipliziert und tiefpassgefiltert werden, oder? Falls der Laser doch sinusmoduliert werden müsste: Hat jemand eine Quelle für die Beschaltung und die Ansteuerung über einen Mikrocontroller?
> Genau, ich wollte die Pulsmethode mit der Lock-In-Auswertung kombinieren. Ok. > Abtasttheorems (Nyquistbedingung) muss die Puls-Frequenz dann mindestens > verdoppelt werden, oder? Gibt es diesbezüglich irgendwelche Quellen? > Dann kann ich mir die Berechnung sparen. Verdoppelt nur wenn Objekt/Frei/Objekt/Frei 50% gleichverteilt wären und als Frequenz aufgefasst werden. Es muß mindestens ein Puls das Objekt treffen (also aus Objektlänge nud Geschwindigkeit berechenbar) und eines die Lücke (falls gezählt werden soll) > Spricht irgendetwas dagegen, die Filterung in den Mikrocontroller > "auszulagern"? Klar. Er kann nicht verstärken. Du wilst weder den Sonnenlicht-Gleichanteil noch den 100Hz Glühlampeneffekt noch den 35kHz Energiesparlampenflimmer mit verstärken, denn das würde deinen Verstärker bei der gewünscht hohen Verstärkung ständig in die Begrenzung und Sättigung treiben. Du könntest nur hinterher filtern, wenn der Verstärker nie an die Aussteuerungsgrenze käme. Bei vermutlih gewünschter 1 Mio-facher Verstärkung eher unmöglich. > Durch die Pulsung eines Sinussignals weitet sich dessen Puls > Frequenzbereich etwas auf, oder (siehe Anhang)? Dann muss man den > Bandpassfilter auf den Frequenzbereich abstimmen. Ja, sind aber geringe Verschiebungen. Daher der SI-Impuls, der passt am besten durchs Filter.
Das Rauschen der Photodiode hängt im relevanten Frequenzbereich nicht von der Signalform ab, sondern von der effektiven Bandbreite. Den besten Kontrast zu Fremdlicht hat man, wenn man den Laser voll an hat und als Vergleichswert die Zeit mit Laser aus nutzt. Da die Zeit mit Laser aus weniger (vermutlich deutlich weniger) Strom verbraucht wird die Zeit mit Laser aus länger sein. Es wird im Idealfall also eher auf Pulse hinauslaufen. Auf der Detektorseite wird dann im Idealfall auch wieder nach Pulsen gesucht, und nicht nur nach der einen, stärksten Frequenz. Die Beschränkung auf weniger Frequenzen gilt vor allem wenn man analoge Filter nutzen will. Da die analoge Bandbreite des Empfängers immer begrenzt ist, sollte man es beim Sender auch nicht übertreiben und so scharfe Flanken produzieren die der Detektor ohnehin nicht sieht. Da man auch immer etwas Jitter hat, geht am Anfang und Ende des Pulse auch immer was ungenutzt verloren.
Dirck S. schrieb: > Die zeitliche Länge > dieses Signales steht im direkten Zusammenhang zur zurückreflektierten > Leistung. Mit einer einzigen engwinkligen und/oder Intensitätsstarken IR > LED erreichst Du Lichtschranken mit über 7m. Hallo Dirck, vielen Dank für den super Link. Solange diskrete Bauteile alle Anforderungen erfüllen benutze ist diese selbstverständlich sehr gerne. Der Leistungsverbrauch von 0.95mA ist denke ich auch angemessen. Ich denke, ich werde den Leistungsverbauch mit einem selbst aufgebauten Transimpedanzverstärker vergleichen. Die Trägerfrequenz ist laut Datenblatt 38kHz. Also müsste die Laserdiode mit dieser Frequenz gepulst werden und die maximale "Aktivierungsfrequenz" (durch den Mikrocontroller) beträgt ein zehntel der Pulsfrequenz?
MaWin schrieb: > Du wilst weder den > Sonnenlicht-Gleichanteil noch den 100Hz Glühlampeneffekt noch den 35kHz > Energiesparlampenflimmer mit verstärken Vielen Dank für deine super Antwort. Die Gesamtzusammenhänge muss ich mir leider noch mühsam "zusammendenken". Ich hoffe das intuitive "Denken" wird mir bald gelingen...
tststs schrieb: > MC>>PWM>>LowPass>>Voltage2Current-Konverter mit Offset>>LD Danke für die Erklärung. Gibts dazu irgendwelche Bücher oder andere Quellen, wo ich das genauer nachlesen könnte? Besonders bezüglich des "Voltage2Current-Konverter mit Offset". MaWin schrieb: > der passt am > besten durchs Filter. Wie designt man einen Transimpedanzverstärker mit "integriertem" Bandpassfilter? Man muss ja gleich zu beginn Bandpassfiltern, bevor man das Strom-Signal durch die Transimpedanzbeschaltung zu einem Spannungs-Signal verstärkt (damit eben nur die gewünschten Frequenzen verstärkt werden). Als mehrstufiger Transimpedanzverstärker mit mehreren OPAMPs? Eine Quelle wäre super. Ulrich schrieb: > Auf der Detektorseite wird dann im Idealfall auch wieder > nach Pulsen gesucht, und nicht nur nach der einen, stärksten Frequenz. Aber wenn ich nach Pulsen suchen will, muss der Mikrocontroller kontinuierlich aktiv sein und es ist kein Sleep Modus möglich, oder? > Da die analoge Bandbreite des Empfängers immer > begrenzt ist, sollte man es beim Sender auch nicht übertreiben und so > scharfe Flanken produzieren die der Detektor ohnehin nicht sieht. Da man > auch immer etwas Jitter hat, geht am Anfang und Ende des Pulse auch > immer was ungenutzt verloren. Ich weiß nicht genau, wie du das meinst. Aber es spricht doch nichts dagegen, wenn man die Frequenz der sinusmodulierten Pulse innerhalb der Bandbreite des Empfängers wählt und diesen Frequenzbereich analog bandpassfiltert. Dann geht doch auch keine optische Leistung als Jitter verloren, weil der Sinus in den Filter passt.
Florian K. schrieb: > ... schrieb: >> Wenn du das jetzt mit einem >> "Signalsalat" vom Rechteck mischt, handelst du dir wesentlich mehr >> Rauschanteile ein, als wenn du umgekehrt den Laser als Rechteck >> modulierst und mit einem Sinus runtermischt. > > Das verstehe ich nicht. Ist das nicht egal, ob das Lasersignal oder das > Referenzsignal ein Sinus ist? Ist das Rauschen der Photodiode nicht > unabhängig von der Signalform? Für dein Nutzsignal ist es schon egal, wer der Sinus ist und mit zwei Rechtecken könntest du dein Signal auch rausfischen. Der Unterschied kommt mit dem Rauschen des Empfängers. Wenn die Referenz ein Rechteck ist, hast du einen ganzen Frequenzkamm, d.h. im Mischer sammelst du nicht nur das Nutzsignal auf, was beim Sinuslaser auf der "Grundwellenkammzinke" liegt, sondern auch das Rauschen bei den Oberwellen. Wenn du mit einer Sinus-Referenz arbeitest, wird nur eine Spektrallinie herausgefischt mit einer Bandbreite entsprechend deiner Tiefpaßgrenzfrequnz am Detektor. Nur die Grundfrequenz deiner Lasermodulation und das drumherumliegende Rauschen werden detektiert. Die Laserenergie, die in den Oberwellen liegt, wird also verschenkt. In die aufzuwendende Energie beim Laser geht natürlich die Impulsbreite mit ein. Das ist jetzt eine Optimierungungsaufgabe: Energieverteilung im Sendesignalkamm vs. detektiertes Rauschen aus Frequenzanteilen ohne Nutzsignal. Geht es bei deinem Projekt um echte Optimierung auf gerinsten Energiebedarf oder sollen nur 10 m mit vernünftigem Aufwand überbrückt werden? Gruß Matthias
... schrieb: > Der Unterschied > kommt mit dem Rauschen des Empfängers. Wenn die Referenz ein Rechteck > ist, hast du einen ganzen Frequenzkamm, d.h. im Mischer sammelst du > nicht nur das Nutzsignal auf, was beim Sinuslaser auf der > "Grundwellenkammzinke" liegt, sondern auch das Rauschen bei den > Oberwellen. Hallo Matthias, vielen Dank für die gute Erklärung. Da hast du natürlich Recht. > Geht es bei deinem Projekt um echte Optimierung auf gerinsten > Energiebedarf oder sollen nur 10 m mit vernünftigem Aufwand überbrückt > werden? Es geht um echte Optimierung. Ob die Signalauswertung analog oder digital erfolgt ist egal. Ich will außerdem bevorzugt einen Mikrocontroller der CC430-Serie von TI einsetzten, weil ich mich mit denen schon etwas auskenne. Ich kenne keine Mikrocontroller-Funk-Kombination (weder integriert, noch als diskrete ICs) die weniger verbraucht. Falls sich andere Mikrocontroller mit internem/separatem Funkmodul besser eignen (z.B. geringerer Verbrauch im Aktiv- bzw. Passiv-Modus) bin ich für Vorschläge aber natürlich offen.
Das Rauschen kann man in Zeitbereich oder im Frequenzbereich betrachten: Im Frequenzbereich geht die Rauchleistung linear mit der Bandbreite. Diese Betrachtung ist passend, wenn man auf nur eine Frequenz beim Sender festgelegt ist. Eine Laserdiode ist aber eher in der maximalen Leistung zu jedem Zeitpunkt begrenzt. Da bietet es sich an das Rauschen im Zeitbereich zu betrachten, und nicht im Frequenzbereich. Man kann sich das z.B. mit einem festen feinen Zeitraster verdeutlichen. Die Werte in dem Zeitraster sind dann unabhängig mit einem Fehler behaftet. Aus der Bandbreite wird hier die zeit über die man mittelt. Bei einem rechteckförmig gepulsten Signal bekommt man die Amplitude nach Abzug des Untergrundes indem man einmal über die Pulse mittelt, und dann den Mittelwert über die Pausen abzieht. Man hat für die Pulse selber den erhöhten Stromverbrauch durch die Laserdiode und wird entsprechend das Optimum bei einem Tastverhältnis deutlich unter 50% finden. Wo das Optimum liegt hängt vom Leistungsverbrauch ab. Es wird auch relativ schnell klar das es unproduktiv ist die Laserdiode nur halb anzuschalten: wenn das Signal auf 2 Zeitfenster verteilt wird hat man mehr Rauschen als nötig. Wegen der prinzipiell begrenzten Bandbreite und möglichem Jitter wären im Idealfall die Pulse nicht ideal Rechteckförmig und auch die Auswertung würde eine ähnliche Wichtung vornehmen. Wobei es gut möglich ist, dass man sich einfach den zusätzlichen Aufwand (und damit Stromverbrauch) für die Zwischenwerte spart und trotzdem mit Rechteckmodulation arbeitet und einfach einen kleinen Teil des Signals verschenkt und einige Werte einfach ignoriert. Ob man später die Umsetzung digital oder analog macht, ist egal, man kann auch analog relativ gut Ströme integrieren, ggf. auch schon gleich im bei der Strom-Spannungswandlung.
Hi, Florian, ich sehe Deine Lösung simpler. 1. Deine Beschreibung deute ich so: Es kommt Dir auf minimalen Leistungsverbrauch im Empfänger an. Denn würdest Du auch den Verbrauch im Laser minimieren, würdest Du diesen tasten, also Rechteck-Impulse senden. 2. Dein lock-in Verstärker und phasenkohärente Detektion (kohärent auf die Modulationsfrequenz) sind sehr gute Mittel zur Begrenzung der Bandbreite und damit Energieeinsparung. Noch besser wäre phäsenkohärent zur Laserfrequenz, aber das ginge nur mit Reflexlichtschranken und Interferometer. Ein wohl zu hoher Aufwand. 3. Bei Deiner Konfiguration kommt es bei digitaler Abtastung weniger auf den Klirrfaktor des Lasersignals an. Wenn die Frequenz und Phasenlage des Modulationssignals am Sender am Empfänger nicht bekannt sind, wirst Du eine Quadraturdemodulation brauchen. 4. Weitere Einsparungen an Sendeleistung ist möglich, wenn Du die Frequenz des Quadraturdemodulators nachführst mit einer Art Costas-Loop und die Bandbreite weiter einengst. Das braucht leider einen Suchalgorithmus. Ciao Wolfgang Horn
Eine stromsparende Möglichkeit für eine hohe Empfindlichkeit ist es auch beim Empfänger die Richtung stark einzuschränken und die Empfängerfläche eher groß zu machen. Das geht relativ gut durch eine relativ große Linse die das Licht auf eine eher kleine Fotodiode lenkt. Je mehr Licht man so einfängt, desto weniger muss man Aussenden und desto kürzer oder schwächer können die Laserpulse sein, die man noch sicher Detektieren kann. Der eingeschränkte Winkel ist wichtig, weil man so auch weniger Hintergrundlicht und damit Rauschen einfängt.
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