La mayor\u00eda de los ingenieros de hardware s\u00f3lo se fijan en la velocidad. Ven un tiempo de subida r\u00e1pido y piensan que ya est\u00e1n listos. Pero en el mundo real -donde hay polvo, capacitancia de los cables y l\u00e1seres ligeramente desalineados- esa falta de atenci\u00f3n al tiempo de respuesta completo del conmutador \u00f3ptico le va a pasar factura. Hoy vamos a desmenuzar lo que ocurre realmente en el interior de estos componentes, por qu\u00e9 falla su equipo de recuento y c\u00f3mo especificar correctamente sus detectores.<\/p>\n\n\n\n
El sucio secreto del tiempo de respuesta de los conmutadores \u00f3pticos<\/h2>\n\n\n\n
Quitemos una opini\u00f3n controvertida de en medio ahora mismo: pagar enormes primas por fotodiodos de avalancha (APD) s\u00f3lo para obtener un tiempo de respuesta de conmutaci\u00f3n \u00f3ptica m\u00e1s r\u00e1pido suele ser tirar el dinero por la ventana. Para 90% de automatizaci\u00f3n industrial, m\u00e1quinas contadoras y cintas clasificadoras, no se necesitan APD. Son ruidosos, requieren molestos circuitos de polarizaci\u00f3n de alto voltaje y se desv\u00edan con los cambios de temperatura.<\/p>\n\n\n\n
Lo que realmente necesitas es una s\u00f3lida comprensi\u00f3n de c\u00f3mo se comportan los detectores est\u00e1ndar y c\u00f3mo optimizar tu circuito en torno a ellos.<\/p>\n\n\n\n
Cuando hablamos de tiempo de respuesta de un interruptor \u00f3ptico, en realidad nos referimos al tiempo que tarda el detector en despertarse, darse cuenta de que le ha llegado la luz, emitir una se\u00f1al \u00fatil y, lo que es m\u00e1s importante, volver a dormirse cuando la luz cesa.<\/p>\n\n\n\n
Descomposici\u00f3n del tiempo de subida (tr)<\/h3>\n\n\n\n
El tiempo de subida (a menudo escrito como tr) es el tiempo que tarda la se\u00f1al de salida de tu sensor en saltar de 10% a 90% de su valor pico m\u00e1ximo despu\u00e9s de que la luz incida sobre \u00e9l. Imag\u00ednatelo como el tiempo de reacci\u00f3n de un velocista al salir de los tacos de salida.<\/p>\n\n\n\n
En un entorno perfecto, el tiempo de respuesta del interruptor \u00f3ptico vendr\u00eda dictado por el tiempo de tr\u00e1nsito de los portadores (electrones y huecos) que se desplazan por la regi\u00f3n de agotamiento del diodo. La f\u00f3rmula de este tiempo de tr\u00e1nsito limitado al tiempo de subida es bastante sencilla de introducir en la calculadora:<\/p>\n\n\n\n
tr = 0,35 \/ BW<\/p>\n\n\n\n
(Donde BW es el ancho de banda de tu sistema).<\/p>\n\n\n\n
El verdadero enemigo: Tiempo de Oto\u00f1o (tf)<\/h3>\n\n\n\n
Aqu\u00ed es donde el marketing se desmorona. A los fabricantes les encanta presumir de tr. Pero a menudo ocultan el tiempo de ca\u00edda (tf), que es el tiempo que tarda la se\u00f1al en bajar de 90% a 10% cuando se retira la luz.<\/p>\n\n\n\n
\u00bfPor qu\u00e9 lo ocultan? Porque el tiempo de ca\u00edda es casi siempre m\u00e1s lento que el de subida.<\/p>\n\n\n\n
Cuando la luz incide en un fotodiodo, crea pares electr\u00f3n-hueco. Los electrones son r\u00e1pidos. Atraviesan r\u00e1pidamente la regi\u00f3n de agotamiento. Los agujeros, en cambio, son lentos. Arrastran los pies. Adem\u00e1s, si la luz penetra fuera de la regi\u00f3n de agotamiento en el silicio no agotado, los portadores generados all\u00ed tienen que volver lentamente. Esta \u201ccola de difusi\u00f3n\u201d arruina por completo el tiempo de respuesta del interruptor \u00f3ptico. Puede tener un tiempo de subida de 1 nanosegundo, pero un tiempo de bajada de 15 nanosegundos. Si su equipo de recuento busca impulsos limpios y cuadrados, esa larga cola har\u00e1 que su sistema registre dos objetos r\u00e1pidos como un \u00fanico objeto largo.<\/p>\n\n\n\n
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