수광 High-Pass Filter, Photo Transistor 감도저항
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보면 알겠지만, 저항 두 개와 Capacitor 한개를 볼 수 있다.
눈치가 빠른 사람은 저게 오늘 설명할 high-pass filter라는 것을 알 수 있을 것이다. filter라는 말에서 알 수 있듯이 무언가를 걸러주는 역할을 하는 것이다. Wikipedia에서는 아래와 같이 정의 하고 있다.
"A high-pass filter is a filter that passes high frequencies well, but attenuates (reduces the amplitude of) frequencies lower than the cutoff frequency."
트레이서는 검은색 판 위에 있는 흰색 선을 따라가는데, 흰색과 검은색을 구분하기 위해서 발광센서에서 적외선을 쏜다. 그럼 그것들이 반사가 되서 수광센서로 들어오는데 판의 색에 따라 반사되는 양이 다르므로 라인과 판을 구분해서 따라가게 되는 것이다. Turn-mark도 보고, 라인이 바뀌는 것도 보고 하려면 트레이서 가는 속도에 알맞은 속도로 봐야한다. 하지만 트레이서를 동작시키는 환경은 그리 이상적인 장소가 아니다. 동작시키는 곳에는 조명으로 쓰는 형광등도 있고 카메라의 플래시도 있다.(카메라는 타이밍 좋으면 들어올 수도 있다.) 이런 불빛은 수광센서에서 일종의 noise로 작용하는데, 이런 것들을 피해 제대로 된 동작을 위해서 High-pass filter가 필요하다.
앞에서 언급한 형광등의 주파수는 60Hz이다. 그에 비해 우리가 쓰는 OPE5685는 Pulse width가 0.1ms로 주로 8조를 쓴다고 가정하면 주기가 0.8ms이고 주파수를 구해보면 1.25kHz이다. 결국 1초에 1250번 신호가 들어간다는 말이다. {참고로, 스펙에 Spectral Sensitivity 700 ~ 1000nm 라고 되어 있는데, 이것과 filter와는 관계 없으므로 헷갈리지 않도록 하자.(내가 헷갈렸었기 때문에...)}
간단하게 Cut off Frequency를 구하는 공식만 적어보면 f = 1/2πRC 이다. 이것은 이론적으로 High-pass Filter를 통과할 수 있는 frequency이다. 우리가 R = 47k, C = 0.01uF 이므로 계산하면 대략 338Hz가 나온다. Filter라고 해서 여기서부터는 다 잘라서 통과 안하고, 그 이상은 정말 잘 통과하는 것이 아니다. 아래 그림을 보자.
아래 그림은 Simulation 한 결과이다.
결국 HPF를 구성할 때는 적절한 Resistor와 Capacitor로 구성해야 된다.