arduino uno, mosfet BS170, laser

Salve
Ho un mosfet BS170 N−Channel TO−92 500mA 60V ,
un laser diodo <1mW 532nm (verde)
Dal datasheet del BS170 il suo
tempo accensione è Turn−On Time (max) 10ns
tempo spegnimento Turn−Off Time (max) 10ns
Vorrei comandare il laser accendendo (10ns) e spegnendo (10ns) il mosfet con arduino uno
tempo totale funzionamento laser 20nano sec
Dal forum ho letto che il comando delayMicroseconds(us) lavora accuratamente nel range > 3 microseconds (non si assicura che delayMicroseconds funzioni per ritardi minori )
Domanda: il clock 16 MHz di Arduino ha una risoluzione di 4 microseconds quindi non gestisce il nano sec ?
Per farlo dovrei avere una board con clock 1 GHz ?
Grazie

ora non so i limiti del delaymicrosec() li te lo diranno altri. Ma pilotare un mosfet a quelle velocità NON è banale, e tanto meno lo fai direttamente con il pin di arduino (o altri micro), si perche per accendere e spegnere il mosfet a quelle velocità, ci volgiono forti picchi di corrente

I = Cg *(dV/dt)

in più quie fronti contengono la fiera delle armoniche.

poi visto che il mosfet sclada nella commutazione, e ovviamente dipende anche la frequenza, dovrai vedere se regge tutta quella "caloria" o sennò dissiparla... poi e te lo dico per esperienza, sopra ad una certa frequenza, entra in gioco anche l'induttanza di piste, piedini dei componenti, del piccione che passa sopra casa ecc, questa induttanza crera dei casini (vedi oscillazioni).

Insomma si puo fare, ma sappi che non so se sarà cosi banale.

Secondo me senza una profonda conosceza di elettronica (almeno livello universiario) non ci riesci. Ciao Uwe

Potresti usare Arduino DUE che con il suo ARM a 84Mhz potresti ottenere per brevi periodi commutazioni veloci sui 10Mhz, ricorda che anche il diodo laser difficilmente arrivi a commutarlo sotto i 20nsec.

Il livello di tensione in uscita è di soli 3V3 ma dovendo pilotare praticamente un LED da 10-20mA con il BS170 dovresti farcela senza mettere il convertitore di livello 3V3-10V. Tra il pin di uscita di Arduino DUE e il BS170 metti una resistenza da 220ohm. Usa una uscita del Group1.

Se il DS del laser dice che gli bastano 15mA allora non serve neppure il BS170 , collega direttamente ad un uscita del Group1 il laser con in serie una resistenza da circa 68ohm, il questo caso riuscirai a commutarlo anche fino a 20Mhz

Come comando usa l'assembler o il C ansi , non usare le istruzioni preconfezionate "digitalWrite()"

Pilotare un mosfet, anche se di segnale, ad una frequenza simile non è banale. Se guardi sul datasheet, tutte le prove di ton e toff sono state fatte con valori di Vdd e Vgs molto alti rispetto alle tensioni fornite da arduino.

Loro parlano di ton e toff con Vdd (tensione di drain) e Vgs (tensione gate source) rispettivamente di 25V e 10V, il tutto per facilitare l'apertura del canale... (frequenza 1 MHz, periodo 1 usec)

Quindi, considerando le frequenze che vuoi usare tu, per avere una forma d'onda almeno simile ad una quadra devi spingerti oltre i 5V di arduino e usare dei sistemi tipo TracoPower (dc-dc) che innalzano la tensione e poi sperare che vada tutto...

Il laser non è un led, è un diodo si, ma non è un led... Per completezza, guarda questo link http://21soluzioni.blogspot.it/2012/11/alimentatori-per-diodi-laser.html

L'autore ha parlato di un laser da 1mW quindi dovrebbe consumare una decina di mA al massimo, ma finche non mette il link del prodotto inutile parlarne ulteriormente, potrebbe benissimo essersi sbagliato.

Grazie a tutti per i suggerimenti, sopratutto il link riguardante i driver per laser.
Non ho il datasheet del laser , è un puntatore laser che ho smontato e modificato come in foto allegata
sulla scheda del suo driver non si legge nessun codice
Alimentandolo con 2,8V ho misurato che assorbe 155mA
Il mosfet è comandato da arduino attraverso una R 100ohm (come in schema)
Sono riuscito solo ad avere impulsi con delay(2) 2ms .
delayMicroseconds non lo accende, funziona bene con un led , ma quando collego il laser nulla .
Sotto 2ms non si accende .Immagino che sia il driver del laser che impone una tensione costante , da quello che ho letto su 21soluzioni.blogspot.it/2012/11/alimentatori-per-diodi-laser.html
il driver alimenta il laser con una “partenza lenta” per evitare picchi di corrente

Qualcuno conosce altri mosfet che potrebbero essere comandati dai 5V di arduino per nsec ?

Per quanto riguarda altre board con clock + veloci stò aspettando l’uscita dell’arduino3

schema.jpg

come detto più volte, direttamente con arduino, dimenticati tonn /toff di nanosecondi, il suo stadio di uscita NON è fatto per questo. Prova con dei Drive.Mosfet (quindi piloatato ad almeno 10Vcc e più) e con mosfet veloci (se non erro gli exmosfet son veloci!!).

Con lo schema postato, anche con arduono 7 non otterai velocità di commutazione alta..anzi, visto che le correnti e tensioni caleranno, avrai solo un peggiornamento! Devi rifare totalmente il comando di Gate!!

Poi tocac vedere/studiare, eventuali problematiche legate al (diodo?) laser, che suppongo andrà alimentato a corrente costante, quindi anche il collegamente al Mosfet, secondo mè va ripensato!

nikel: tempo accensione è Turn−On Time (max) 10ns tempo spegnimento Turn−Off Time (max) 10ns

Credo che tu abbia interpretato male la scheda tecnica del mosfet. Il tempo di 10 ns a cui ti riferisci è il tempo che trascorre da quando il gate riceve corrente a quando il mosfet passa in conduzione. Quel parametro ti può guidare sulla frequenza massima alla quale puoi pilotare il mosfet, ma è chiaro che quella frequenza massima che garantisca una certa affidabilità sarà ben inferiore all'inverso di 10 ns (che è poi 100 MHz). Comunque, siamo nel campo delle radioonde metriche: perché mai vorresti pilotare un laser a quella frequenza? Che applicazione hai in mente? E soprattutto, sei sicuro che, ammesso di mandargli un segnale a 50 MHz come vuoi fare tu, il laser sia in grado di seguire?

Riguardo il quarzo da 16 MHz, il suo periodo di oscillazione (basta fare i conti) è di 62,5 ns. Qualunque cosa tu faccia, non potrai fare uscire dall'arduino un segnale più rapido di così.

Ahh, 155mA quindi è da circa 50mW non 1 mW, alimenta a 5VDC esatti mettendo in serie una resistenza da 15 ohm 1Watt e vedi come và

Riguardo il tuo suggerimento di alimentare il laser a 5V con R in serie;
è perchè quando il mosfet chiude, la tensione con cui stò attualmente alimentando di 2,9V sale con una rampa come nel grafico? Quindi a 1 msec la tensione ai capi del laser è << 2,9V ?
Se al contrario alimento a 5V con 1 ms probabilmente ai capi del laser arrivano 3 V?
Ho provato a collegare un secondo arduino con arduinoscope (processing) ma già a 10ms l’arduinoscope è lento non rileva gli impulsi…misuro solo fino a 100ms
Se riuscissi a vedere cosa esce ad ogni impulso del mosfet sarebbe meglio

Ho messo una lente per focalizzare il laser e incidere la plastica, se a pari energia riduco il tempo (microsec, nanosec)…la potenza aumenta

grafico.jpg

Non credo che un laser che buca un lamierino da 0,1 mm si trovi al supermercato, così come non si trova un circuito che lo pilota nell'ordine dei cento femtosecondi.

Non è che se alimenti il laser con degli impulsi come se lo stessi alimentando in continua ottieni una maggiore potenza… semplicemente non stai erogando energia quando sei in LOW.
Il ragionamento potenza = energia / tempo quindi meno tempo più potenza vale se concentri LA STESSA ENERGIA in intervalli più piccoli di tempo. Ma sono proprio i laser ad essere costruiti apposta.

da quel poco che ho letto i femto laser hanno un Q switch un interruttore ottico all’interno del laser che genera gli impulsi in femtosec = 1 TW , mai pensato di arrivare a quella potenza .
Pensavo di incrementare la potenza a pari energia erogata con impulsi di microsec, ma non riesco a nemmeno a scendere sotto il ms, l’energia erogata si riduce , ma non è il laser è il mosfet.
Mi serve un oscilloscopio per vedere la forma degli impulsi , ora stò leggendo che alcuni hanno incrementato la velocità di arduinoscope con “girino” .

L’idea è di usare un laser a basso costo, focalizzare la luce con una lente (fatto), incrementare la potenza ( ovviamente a pari energia emessa) riducendo il tempo , il tutto per fondere plastica polverizzata ( = plastica riciclata) .
Usarlo in una stampante 3D con risoluzione di stampa + alta, + veloce e < consumo di energia
Già esistono stampanti del genere ma hanno costi impronunciabili

Come hai visto tu stesso, i laser che citi nascono appositamente per quello scopo. L'"interruttore ottico" abbassa il fattore della cavità, per cui viene inibita l'emissione stimolata. La cavità riceve energia e la accumula. Quando il fattore viene ripristinato, l'emissione stimolata prende il sopravvento ed hai l'emissione di tutta l'energia accumulata dal sistema in un tempo molto breve. Possono essere femtosecondi ma anche di più, ottieni una potenza molto elevata per i motivi che hai capito.

In un normale diodo laser, hai emissione quando lo alimenti ma quando non lo alimenti non hai accumulo di energia nel sistema. Quindi alimentandolo per un secondo hai una emissione di energia che dura un secondo, alimentandolo per un'ora hai una emissione di un'ora, alimentandolo per un millisecondo hai emissione per un millisecondo. Lavori a potenza fissa. Quindi più a lungo sta acceso e più energia stai fornendo alla plastica che vuoi trattare.

Spero di essere stato esaudiente...