Barcodeleser mit Photodiode realisieren

t=20

Das d=FCrfte sehr stark von der Wellenl=E4nge abh=E4ngen -- im R=F6ntgenber= eich=20 zum Beispiel so ziemlich gar nichts, ebenso im RF-Bereich...

Im Bereich des sichtbaren Lichts d=FCrfte der gr=F6=DFte Teil reflektiert= =20 werden (ich w=FCrde mal > 75% vermuten, der Rest geht durch, kaum=20 Absorption), allerdings diffus gestreut. Ich vermute, wenn Du=20 Gleichverteilung auf die Halbkugel =FCber der Papieroberfl=E4che annimmst,= =20 machst Du keinen gro=DFen Fehler.=20

Gru=DF,=20 Michael

Weisses Papier strahlt sehr gut zurück. Man wird wohl auf einen Punkt fokussieren, den dürfte man dann als punktförmigen Lambertschen (cos_alpha) Strahler ansehen können. Der Glanzwinkel ist ja eh zu vermeiden, da hätte man dann zuwenig Kontrast. Was ankommt, ist somit im Wesentlichen bestimmt durch den Raumwinkel der Lichterfassung, also Linsenfläche durch Abstand im Quadrat, entsprechend drapiert mit Pi und ähnlichen Hilfsfaktoren ;-). Bei sehr flachen Winkeln wird es dann wg. cos ungünstig. Ich hatte im Web mal ein ausführlich erklärendes Paper gefunden, da ging es allerdings um die möglichst gleichförmige Beleuchtung einer Fläche. Da waren diese cos Faktoren gut beschrieben. Hab aber gerade den Link verlegt. Da ich gerade mit Brückenbau beschäftigt bin, frühestens Montag ;-).

Wenn du einen Code erfassen willst, muss er gelesen werden können. Dazu ist ein Mindestkontrast erforderlich. Kontrast = DIN 66236 Druckkontrastzahl.

(Reflektion Hintergrund - Reflexion Strich) / Reflexion Hintergrund = PCS

PCS sollte immer > 70 % sein. Die Reflektionsfähigkeit der Farbe solltest du dem Datenblatt entnehmen. Die Reflexionsangabe für den Hintergrund entnimmst du den DIN-Werten.

Entscheidend ist auch das Licht: handelt es sich um einwelliges Licht, dann kann es sein, dass es verschluckt wird, fatalerweise vom Vorder- und Hintergrund. Diese Situation sollte vermieden werden. Das kann bei IR-Licht vorkommen. Bei UV kann der Fall eintreten, dass die Farbe durchlässig ist, dann wird überall reflektiert. Besser ist es, mit Licht zu arbeiten, dass ein Spektrum enthält, ideralerweise echtes Weisslicht, von spektral sauberen Lampen erzeugt. Keine LED-Beleuchtung verwenden!!

Beachte, dass Fotodioden u.U. sehr langsam werden. Ein Fototransistor ist meiner Ansicht sehr viiel besse rgeeignet.

Robert

Hallo!

R.Freitag wrote:

Ist es nicht so, dass Fotodioden i.d.R. schneller sind als Fototransistoren?

- Wegen der Miller-Kapazität zwischen Kollektor und (ggf. nicht herausgeführter) Basis

- Weil die Speicherladung aus der Basiszone (es sind ja 100% Minoritätsträger bei Photoleitung) nur langsam abfließen kann, speziell bei Sättigung

Fotowiderstände sind im Vergleich extrem träge. Aber, sind Fotodioden normalerweise wirklich langsamer?

Gruß, Ulrich Lukas

Jetzt wo du es schreibst, kommen mir Zweifel. Aber irgendetwas war da gtottenschlecht langsam... CdS oder so??

Grüsse

Robert

Die Photodiode als Photoelement ist sehr langsam. Im Sperrichtungsbetrieb ist sie erheblich schneller als ein Fototransistor.

Soweit der Barcode nicht Streifen >>1mm hat ist Eigenbau des optischen Teils eher chancenlos. Lesestifte enthalten typisch spezielle Reflexlichtschranken a la Hewlett Packard HEDS1000 und deren Nachfolger samt einem Saphir als lightpipe im Lesestift. Ehedem gabs auch ApplicationNote AN1008 "Optical Sensing for the HEDS-1000" die allerdings wohl nichtmehr im www vefügbar ist. Mit 18 Seiten etwas mühsam zu scannen. Behandelt auch die Physik ausführlich. Simpelste reale Lösung: bei ebay ausgemusterten Lesestift kaufen. Typen ohne Controller haben typisch 3 Pins: 5V, GND, open-collector out wo das Signal schon als Logikpegel kommt. Wenn man den Logikpegel nicht will muß man den Lesestift öffnen: aus der HEDS1000 kommt analoges Signal.

In der AN1008 ist eine typische analoge Schaltung beschrieben: das Signal schwankt mit Amplitude und Geschwindigkeit. Man braucht deshalb einen Spitzenwertdetektor für positive und negative Maximalwerte damit man guten Schaltpunkt für Komparator bekommt. Heutzutage kann man auch Controller mit schnellem A/D-Wandler nehmen und das verstärkte analoge Signal in Software verwursteln.

Ursprüngliche Lesestifte ( End-70er ) hatten IR-LEDs. Da aber übliches Papier & Tinte auf Kontrast in sichtbarem Bereich ausgelegt sind findet man heute fast nur noch rote LEDs.

MfG JRD

Den optischen Teil bekomme ich vorgegeben, so hoffe ich das er funktioniert. Ich muss dann den Verstärker und die nötige Adaption an den ADC durchführen. Aus Eigeninteresse würden mich trotzdem mal mögliche Probleme interessieren.

Der Barcode ist auf einer Art Ticket aufgedruckt, das aus einem Automaten kommt. Das heißt der Barcode ist in seiner Position fest und die Bewegungsrichtung ist bekannt. Der Sensor ist entsprechend in dem Automaten befestigt.

Das Problem das ich sehe ist, wenn das Ticket in seiner Höhe sich verändert, die Fokussierung der Optik nicht mehr stimmt.

Siehst du denn ein Problem in der reflektierten Lichtmenge, die bei kleineren Barcode Streifen entsteht?

Auf der Agilent Seite habe ich eine Application Note AN1013 "Elements of a Bar Code System" gefunden. Ist das so ähnlich was du beschreibst?

Wenn du von der Halbkugel sprichst, meinst du dann eine Halbkugel um den Punkt auf dem Papier von wo der Strahl reflektiert wird oder eine Halbkugel vom Strahler aus gesehen?

D.h. wenn ich eine LED mit vorgeschalteter Linse nehme, strahlt die ziemlich gerichtet auf das Papier. Dann erhalte ich eine diffuse Streuung von dem Punkt auf dem Papier und z.B, 70% der Energie der LED wird gleichverteilt auf eine Halbkugel über den Reflektionspunkt verteilt.

Wenn ich jetzt meine Photodiode irgendwo in diese Halbkugel anordne, dann könnte ich basierend auf aktive Fläche der Photodiode, Abstand LED-Papier, Photodiode-Papier und Reflektionsgrad (z.B. 70%) berechnen, wieviel Energie die Photodiode bekommt?

Guenter

lt.

Genau. Das ist nat=FCrlich alles nur gen=E4hert, aber f=FCr eine Absch=E4tz= ung=20 der Gr=F6=DFenordnung (und mehr brauchst Du eh nicht: unterschiedliche=20 Papiere, vor dunklem oder hellem Hintergrund, unterschiedliche Abst=E4nde= =20 Scanner-Papier, etc., bringen genug Variabilit=E4t) sollte das reichen.=20

=20

=20

Exakt.=20

Gru=DF,=20 Michael

Die betrifft eher Programmierung. Muß die AN1008 wohl doch scannen, wird etwas voluminöse email.

Die Lesestifte hatten deshalb den Saphir als Spitze: bei direktem Kontakt gibts das Problem weniger. Und damit die Spitze sich nicht verändert wird eben entsprechend hartes Material. Typische Apertur bei Lesestiften ist 0,15 / 0,18 / 0,4. Manchmal auch "high resolution" 0,07. Der HEDS1000 ohne Saphir hatte nominell 0,19mm ( optimal abgeeglichen ). Variante mit direktem Kontakt ist aber für Ticket nicht gangbar. Redundantes System mit 2-3 Reflexsensoren mit verschiedenen Brennweiten schon eher. Ein anderes Problem ist, daß wenn das Ticket genau an dem Punkt Aussetzer im Barcode hat wo der Sensor hinsieht das Ticket nicht lesbar ist. Wenn man mehrerer Sensoren auf verschiedener Höhe anordnet erschlägt man den Fall auch. Ansonsten gabs ehedem von TI CCDs mit geringer Auflösung wie TC102 mit 128x1 Pixel. Aber wohl für die Anwendung bereits overkill, hat auch andere Probleme mit Optik.

Wenn man sehr schnelle Bewegung hat kommt man natürlich an die Grenzfrequenz der Fotodiode. Bei schwachem Signal kommt dann halt nichtsmehr. Dagegen kann man das LED stärker aufdrehen. Vorteil hier gegen Lesestift aber, daß man im Dunkeln arbeitet und damit kein Störsignal aus Umgebungslicht kommt. Lesestifte geben max als 1000mm/sec an manche auch 3500.

MfG JRD