Scanzeit messen
erstellt 19.06.2004
Achtung: Dies ist ein Vorschlag. Die Schaltung habe ich weder gebaut noch ausprobiert. M.a.W. ich such noch Opfer, die damit Erfahrungen sammeln!
In den bisher hier veröffentlichten Berechnungen war immer ein Anzatz zur Verweilzeit im Auge und zur Wiederholung der Bestrahlung enthalten.
Diese Situation ist insofern unbefriedigend, weil es so viele schöne Effekte mit den unterschiedlichsten Scan-Figuren gibt, die alle den Ansätzen widersprechen.
Hier wird nun ein Verfahren mit einem annähernd linearen Bauteil vorgeschlagen, das eine Zeitmessung mit Hilfe eines gängigen Oszillografen ermöglicht.
Das kritische Bauteil ist der Licht/Spannungs-Wandler TSL250R, max.
Empfindlichkeit bei 780 nm (aber auch im sonstigen sichtbaren
Spektralbereich empfindlich). Wichtig an diesem Bauteil ist seine
Linearität in Abhängigkeit von der Bestrahlungsstärke.
(Fundstelle z.B. bei Conrad: 163970-12). Das Bauteil wird an
5 V= betrieben. Es liefert zwischen 5 mV und 4.5V ein "lineares"
Signal proportional zur einfallenden Bestrahlungsstärke.
Den Sensor muss man normgemäß mit einer 7 mm Blende (Pappscheibe mit 7 mm ausgestanztem Loch) versehen.
Der Sensor wird in die Bahn des bewegten Lichtflecks gebracht mit
der Blendenöffnung zum Laser. Wichtig ist, dass man den Sensor so
positioniert, dass er den ungünstigsten Fall erwischt. Dies ist
in Umkehrpunkten oder an Stellen, an denen der Strahl besonders
hell erscheint, der Fall.
Die Impulsdauer (t) wird zwischen jenen Punkten abgelesen, die
im unteren Drittel der Messkurve liegen (siehe folgende Skizze).
Der genaue Schwellwert für die Zeitmessung läge bei 1/e = 36,8% des mittleren Maximums. Dabei beträgt die Eulersche Zahl e = 2,71828. Die längste, in der Figur auffindbare Zeitdauer tmax ist der Berechnung zugrunde zu legen.
Ferner wird die Anzahl solcher Impulse in 10s gebraucht. Dies kann man auch mittels Oszillograph bestimmen, wenn man ihn ganz langsam stellt. Einfacher ist es jedoch die i.a. bekannte Figuren- Wiederholfrequenz zu benutzen.
Für die Bestrahlung H durch 1 Impuls gilt näherungsweise:
H = P0*tmax/A
mit:
H = Bestrahlung in J/m2
P0 = optische Leistung des Lasers am Strahlaustritt
tmax = die oben bestimmte Zeit
A = die Strahlquerschnittsfläche im ungünstigsten Fall
Sind in 10 s N Impulse vorhanden, so berechnet man zunächst:
C5 = N-0,25 (2mal Wurzelziehen aus N, dann [1/x]-Taste
betätigen)
Damit lässt sich die maximal zulässige Bestrahlung
(MZB) ermitteln:
MZB = 18 * tmax0,75 * C5 in J/m2
H muss kleiner sein, als MZB. Es gelten zwar noch weitere Kriterien. Bei Scannern ist dies hier das am schwierigsten einzuhaltende. In Zweifelsfällen ist die Norm DIN EN 60825-1, Ausgabe 2001 und später, heran zu ziehen.
Bitte beachten Sie die verwendeten Einheiten; insbesondere müssen der Strahlquerschnitt in m2, die Zeitdauer in Sekunden und die Leistung in W eingesetzt werden.
Zur Umrechnung gilt Folgendes:
1 m2 = 106mm2
1 m2 = 104cm2
1 ms = 10-3 s