MX2007006054A

MX2007006054A - Un sistema de mejoramiento de senal para salidas de fotodetector.

Info

Publication number: MX2007006054A
Application number: MX2007006054A
Authority: MX
Inventors: Tal Gottesman; Bernard J Mcgee; Vikram A Bose-Mullick
Original assignee: Tal Gottesman
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-24
Publication date: 2008-02-21
Also published as: CA2585016A1; JP2008518211A; US20080135735A1; US20060086891A1; WO2006047473A3; AU2005299470A1; WO2006047473A2; US7256384B2; EP1807930A2

Abstract

Un sistema de mejoramiento de senal de fotometro de difusion de luz incluye una muestra adaptable y un circuito de substraccion controlado por una computadora o microcontrolador (MCU). El MCU controla el grano de una cascada de amplificador de grano programable (PGA) que se usa para amplificar la senal de fotometro natural. Con el fin de mantener la exactitud DC, el desplazamiento DC contenido en la senal natural a partir del fotometro es estimada a traves de una medida algoritmica dentro del MCU y despues substraida de la senal natural antes de que sea amplificada por la cascada de PGA. Ademas de la estimacion de DC y la cancelacion adaptable, el MCU aplica un esquema de filtracion digital para compensar las bandas de frecuencia irrelevantes en la senal amplificada y ofrece al usuario funciones de promediar determinadas para acondicionamiento de senal adicional. Ademas, se utilizan filtros de hardware para evitar que la senal tenga formas curveadas por los convertidores analogico a digital (ADC) y un filtro de muesca de 60 Hz suprime el ruido electrico general.

Description

U N S ISTEMA DE M EJORAMI ENTO DE SEÑAL PARA SALIDAS DE FOTODETECTOR Referencia cruzada con solicitu des relacionadas Esta solicitud reclama prioridad por la Solicitud Provisional de Estados Unidos No. 60/620,665, presentada el 22 de octubre del 2004, cuyo contenido se incorpora aquí en su totalidad.

Antecedentes de la Invención El campo de la invención es el mejoramiento de señal para salida de fotodetector como se muestra, por ejemplo, en sistemas de medida y detección de partículas de aerosol. En particular, la presente invención se relaciona al mejoramiento de señales eléctricas para la detección de luz detectada por un fotodiodo y más específicamente, a la luz detectada por un fotodiodo como resultado del esparcimiento de luz de una concentración de partículas de aerosol. Ejemplos de sistemas en el arte previo que utilizan fotodetectores incl uyen, pero no se limitan a, sistemas de reconocimiento de carácter óptico, sistemas de comunicación, sensores de formación de imagen médica, buscadores de alcance láser, detectores de radiación, detectores de humo, sensores de posición y sensores de proximidad.- En todos estos sistemas de la técnica previa, un fotodetector se utiliza para medir la luz o la radiación en términos de una señal eléctrica que se procesa de varias formas para producir una salida de información útil. En un ejemplo particular de la técnica previa, un haz de luz colimada, que puede o no ser coherente, se dirige a través de una celda transparente en la que se hacen pasar las partículas suspendidas en mezclas fluidas. Los fotodetectores se utilizan para detectar el incremento relativo de luz que es esparce o se bloquea por las partículas. Las señales generadas por el fotodetector contienen información acerca de la concentración de partículas, el tamaño de las partículas, y/o la presencia de las partículas. El tipo de fotodetector util izado depende en los requerimientos de sensibilidad del dispositivo. Un tubo foto-multiplicador es el método más sensible (y costoso) actualmente disponible. Un foto-multiplicador puede detectar la presencia de un solo fotón con resolución de nanosegundos. Sin embargo, los tubos foto-multiplicadores son muy costosos de fabricar y se dañan con facilidad. Adicionalmente, tienen requerimientos de voltaje muy altos y por lo tanto tienden a utilizarse en laboratorios en lugar de para aplicaciones comerciales. Una alternativa al tubo foto-multiplicador es el uso de un fotodiodo y un amplificador de transimpedancia. Al contrario de un foto-multiplicador, los fotodiodos con económicos, reforzados, pequeños, y operan a bajos voltajes. Otro dispositivo de la técnica previa que se utiliza para medir el tamaño de una partícula de aerosol y la concentración se llama nefelómetro o fotómetro de esparcimiento de luz. Las aplicaciones que requieren de medidas sensibles, requieren de fotómetros basados en foto-multiplicadores. Cuando los requerimientos de sensibilidad de la aplicación no justifican el uso de un tubo foto-multiplicador, se prefiere un dispositivo basado en un fotodiodo debido al costo reducido. Sin embargo, los fotodiodos de la técnica previa no son tan sensibles como los tubos foto-multiplicadores y son propensos a problemas de ruido asociados con la amplificación eléctrica. La sensibilidad de un dispositivo de fotodiodo es en parte una función de la ganancia de un amplificador de transimpedancia asociado con el dispositivo de fotodiodo. Las señales amplificadas contienen información útil con respecto a la cantidad de luz que llega al fotodetector. Sin embargo, debido a las propiedades inherentes del fotodetector y los circuitos amplificadores, la señal amplificada también contiene factores adicionales tales como el potencial de voltaje de desplazamiento, el ruido generado por la luz ambiental y la interferencia electromagnética. Estos factores adicionales tienen el efecto de limitar la posible ganancia de las etapas del amplificador antes de alcanzar una saturación. Por lo tanto, existe la necesidad en el arte de un detector basado en un fotodiodo de bajo costo con sensibilidad y ganancia mejoradas.

Breve Descri pción de la Invención La presente invención es un aparato y método para amplificación, filtración, cancelación de DC y procesamiento de señal de las señales de salida de fotodetector con el fin de extraer de información útil relacionada con la cantidad de luz que llega al detector. Los ejemplos de fotodetectores incluyen, pero no se limitan a, fotodiodos, fototransistores, tubos foto-multiplicadores, y sensores de imagen de Dispositivo Acoplado por Carga (CCD) . La presente invención también proporciona medios para emitir la información útil extraída de los fotodetectores por medio de por lo menos una conexión en serie, despliegue visual, salida análoga, enlace de radio, o salida de audio. En la presente invención, l a ganancia y sensibilidad de un detector basado en un fotodiodo se incrementa al por lo menos retirar el ruido y el desplazamiento de DC. Esta sensibilidad incrementada permite al detector basado en un fotodiodo de la presente invención, ser utilizado en aplicaciones que actualmente requieren de un fotómetro basado en un foto-multiplicador. U na modalidad de la presente invención es un aparato para mejorar señales electrónicas de un fotodetector que comprende: un amplificador, un circuito de fijación conectado con el amplificador, un amplificador de ganancia programable conectado con el circuito de fijación, un filtro conectado con el amplificador de ganancia programable, un filtro de muesca conectado con el filtro, un convertidor análogo a digital conectado con el filtro de muesca, al menos un convertidor de digital a análogo conectado con el convertidor de análogo a digital, un amplificador sumador i nvertido, una entrada del amplificador, al menos un generador de referencia de DC, y una computadora, en donde la computadora se conecta con el convertidor de análogo a digital, el amplificador de ganancia programable, el filtro, el filtro de muesca, y el por lo menos un convertidor de digital a análogo y que proporciona retroalimentación de control y filtración digital para el aparato. Otra modalidad de la presente invención es un método para mejorar señales electrónicas de un fotodetector que comprende: por lo menos uno de inicio y reinicio del fotodetector, inicialización de convertidores de digital a análogo (DAC) , convertidores de análogo a digital (ADC), amplificadores de ganancia programables (PGA) y parámetros de filtración, la sustracción de un incremento de voltaje de la salida de un filtro hasta que la salida del filtro es al menos una de menor que o igual a un umbral bruto predeterminado de voltaje, la sustracción de un incremento de voltaje de la salida de un filtro hasta que la salida del filtro es al menos una de menor que o igual a un umbral fino predeterminado de voltaje, filtración y procesamiento de señal de la salida del filtro, y emitir la señal de salida procesada y filtrada del filtro hasta recibir al menos uno de un comando de reinicio o apagado.

Breve Descripción de los Dibu jos La invención se puede describir con mayor detalle con la ayuda de los siguientes dibujos. La Figura 1 es un diagram a en bloque ejemplificativo que muestra los bloques funcionales utilizados para implementar el aparato y método de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama de flujo ejemplificatívo que muestra la señal del fotómetro en cero automático por medio de un algoritmo de cancelación de DC adaptable.

Descri pción Detal lada de la Invención El diagrama en bloque del sistema ejemplificativo de la Figura 1 muestra el aparato de la presente invención. En particular, la Figura 1 muestra un ejemplo de las funciones de amplificación, filtración, cancelación de DC, y procesamiento de señal de un dispositivo fotométrico. La señal análoga desde el fotómetro se inserta en el aparato por medio de un cable de par trenzado conectado a la entrada invertida de un amplificador 1 de instrumentación. El amplificador 1 puede ser cualquier tipo de amplificador de instrumentación y se debe seleccionar con un índice de rechazo de modo común (CMRR) como el factor decisivo más importante. El amplificador 1 debe, idealmente, tener un CMRR de por lo menos 85dB. Este amplificador 1 en el sistema puede proporcionar una pequeña ganancia a la señal (por ejemplo, entre 1 y 1 0). La salida del amplificador 1 de instrumentación se puede pasar a través de un fijador 2 de voltaje para proteger el resto del sistema de señales de sobrevoltaje o subvoltaje. Después de pasar a través del fijador 2 de voltaje, la señal análoga pasa a través de por lo menos un amplificador de ganancia programable 3 (PGA) que amplifica aún más la señal . La ganancia exacta del PGA 3 se controla por el microcontrolador 7 (MCU), y se puede programar para adecuarse a la aplicación específica. Además, la ganancia puede ser estática o una función de un algoritmo de control. La señal se fi ltra con un filtro 4 de paso bajo con una frecuencia de corte que se puede fijar o controlar por el MCU 7. El filtro 4 de paso bajo puede ser pasivo o activo y se puede activar o desactivar por el MCU 7, o se puede desviar con el uso de un puente. Un filtro 5 de muesca se implementa para remover el ruido específico de frecuencia en la señal. La banda de corte del filtro 5 de muesca tiene una frecuencia por omisión de 60Hz, y se puede cambiar por el MCU 7 o con ajustes determinados por puentes. El filtro 5 de muesca también puede ser pasivo o activo, y se puede derivar por el MCU 7 o con el uso de un puente. La salida del PGA 3 y los bloques 4, 5 de filtro se pueden proporcionar como una salida 1 1 análoga del aparato. El MCU 7 recibe la señal filtrada después de que la señal filtrada pasa a través de un convertidor de análogo a digital 6 (ADC) interno o externo. El MCU 7 también controla varios convertidores de digital a análogo 8, 9 (DAC) que pueden ser internos o externos al MCU 7. Las referencias de voltaje de los bloques DAC se pueden ajustar para que cada uno sea menor que una referencia de voltaje anterior. Esta configuración permite DAC 8 de ajustes en curso, y DAC 9 sucesivo de ajustes más finos. U n amplificador 1 0 de suma de inversión se utiliza para sumar e invertir las salidas de uno o más DACs 8, 9. Esta suma invertida se inserta en el amplificador 1 de instrumentación para crear una corriente directa negativa de separación para la cancelación de señal de DC. Opcionalmente, otro DAC (no mostrado) se puede incluir en el bloque 1 1 de salida y se controla por el MCU 7. Esto permite al MCU 7 implementar una multitud de técnicas de filtración digital y para emitir el resultado como un voltaje análogo. El MCU 7 también puede controlar un puerto serial interno o externo u otro dispositivo para salida serial. Cualquier número de dispositivo de salida se puede controlar por el MCU 7 para proporcionar una salida de audio, un despliegue visual , o una salida de enlace de radio.

En el aparato aquí descrito , de preferencia el fotodetector tiene una sensibilidad máxima que tiene un a longitud de onda aproximada de entre al menos uno de 100 y 400nm , 400 y 600nm, 600 y 700nm , 700 y 1 1 00nm, para el espectro ultravioleta, espectro azul-verde-amarillo, espectro rojo, y el espectro infrarrojo, respectivamente. Además en el aparato aquí descrito, de preferencia una señal del fotodetector se amplifica por medio de un amplificador de transimpedancia para alcanzar una ganancia de entre al menos uno de 1 y 30,000; 1 y 1 0,000, 000 en donde el amplificador tiene una amplificación de modo común que se alcanza de un amplificador de instrumentación con un índice de rechazo de modo común (CMRR) y una ganancia de 5. Además, en el aparato aquí descrito, el amplificador de instrumentación de preferencia tiene al menos uno de una ganancia de amplificación de modo común que varia entre por lo menos uno de 1 y 100; una ganancia de amplificación de modo común que se fija entre 1 y 100. Además, en el aparato antes descrito, la cascada del amplificador de ganancia programable de preferencia se controla en forma dinámica por la computadora, y el amplificador de ganancia programable alcanza una ganancia de entre por lo menos uno de 1 y 30, 000; y 1 y 1 00,000. Además, de preferencia el filtro proporciona compensación de banda; una señal que no se apoda utilizada para el procesamiento digital. Además, el filtro de preferencia se configura para proporcionar al menos una de una respuesta Butterworth, una respuesta Bessel, una respuesta Chebychev, y una respuesta Elliptic. Aún más, el filtro se encuentra entre el primer y octavo orden, en al menos uno de pasivo y activo, al menos uno de un filtro de tiempo contin uo y un capacitador conmutado, y que se implementa como un filtro digital. Además, el filtro de muesca, de. preferencia se diseña para al menos uno de un corte de 60Hz y un corte de 50Hz, al menos uno de un filtro activo y un filtro pasivo, y al menos uno de un filtro de tiempo continuo, filtro digital y un filtro capacitador conmutado. Además, para el aparato antes descrito, la computadora se configura para estimar el ruido de DC y utilizar un esquema de control de retroalimentación para cancelar el ruido de DC; mide la señal amplificada por medio de un convertidor de análogo a digital; mide la señal amplificada por medio de un comparador de voltaje; controla un generador de referencia de DC para restar un voltaje de desplazamiento de DC de entrada inicial con el uso de un esquema de retroalimentación de ciclo cerrado; controla al menos uno de una alarma auditiva, un despliegue visual, bloqueo de máquina, un transmisor de radio; general un nivel de DC por medio de un convertidor de digital a análogo para restar un voltaje de corte de DC de entrada con un esquema de retroalimentación de ciclo cerrado; genera un nivel de DC por medio de un potenciómetro digital amortiguado para restar un voltaje de desplazamiento de DC de entrada con un esquema de retroalimentación de ciclo cerrado; genera un nivel de DC por medio de modulación de ancho de pulso para restar un voltaje de desplazamiento de DC de entrada con un esquema de retroalimentación de ciclo cerrado; y proporciona varias salidas digitales y análogas para controlar los componentes que comprenden el aparato.

Aún más, para el aparato antes descrito, la salida análoga puede estar entre al menos uno de 0 y 5 voltios, 0 y 1 voltios, 0 y 1 0 voltios, 0 y 1 2 voltios, 0 y 3.3 voltios, y 0 y 24 voltios; y el aparato se energiza con una fuente de DC de la menos uno de 5 voltios, 3.7 voltios, 7.4 voltios, 3.3 voltios, 9 voltios, 12 voltios, 24 voltios, 1 1 0 voltios, y 220 voltios. El diagrama de flujo mostrado en la Figura 2 ilustra el método por el cual el MCU controla un sistema para mejorar señales electrónicas de un fotodetector. Ei paso 21 de la Figura 2 se dirige a un paso inicial de cargar o reiniciar el sistema. Después de iniciar o cuando se reinicia, el MCU inicializa el hardware del sistema, como se muestra en el paso 22. En particular, el paso 22 comprende por lo menos establecer los voltajes de salida de los DAC a 0V; establecer la ganancia del PGA a cero; inicializar los ADC; y establecer las frecuencias de esquina de los filtros. Después, en el paso 23, el MCU corre la burda muestra y el ciclo de sustracción. En particular, en el paso 23A el MCU lee el nivel de voltaje de la señal de salida de los bloques de filtro, por medio del valor de ADC. El paso 23B determina si el nivel de voltaje se encuentra por encima de un nivel de voltaje de umbral burdo predeterminado. Cuando el nivel de voltaje de la señal de salida de los bloques de filtro se encuentra por encima de nivel de voltaje de umbral burdo predeterminado (es decir, una salida de "SI" para el 23B) , entonces se realiza un ajuste burdo en el paso 23C donde el MCU incrementa la amplitud del voltaje burdo de DAC. El paso 23C tiene el efecto de sustraer el incremento de voltaje de la señal de salida. Los pasos 23A, 23B y 23C se repiten hasta que el componente de DC de la señal de entrada se cancela dentro de un nivel de voltaje de umbral burdo predeterminado. CUando el nivel de voltaje se encuentra dentro del nivel de voltaje de umbral burdo predeterminado (es decir "NO" para el 23B) , el método continúa al muestreo fino y ciclo 24 de sustracción, como se muestra en la Figura 2. En la muestra fina y ciclo 24 de extracción de la Figura 2, todo el proceso de muestrear el voltaje de salida filtrado e incrementar un DAC se repite con el ajuste fino de DAC. En particular, en el paso 24A el MCU lee el nivel de voltaje de la señal de salida de los bloques de filtro por medio del valor de ADC. El paso 24B determina si el nivel de voltaje se encuentra por encima de un nivel de voltaje de umbral fino predeterminado. Cuando el nivel de voltaje de la señal de salida de los bloques de filtro se encuentra por encima del nivel de voltaje de umbral fino predeterminado (es decir una salida de "SI" para el 24B) entonces se realiza un ajuste fino en el paso 24C, donde el MCU incrementa el voltaje fino de DAC. El paso 24C tiene el efecto de sustraer el incremento de voltaje de la señal de salida. Los pasos 24A, 24B y 24C se repiten hasta que el componente de DC de la señal de salida se cancela dentro de un nivel de voltaje de umbral fino predeterminado. Hasta que el voltaje de salida es menor al voltaje de umbral fino predeterminado. Puede haber tantos ajustes finos de DAC y voltajes de umbral como la aplicación específica demande. Cuando el nivel de voltaje se encuentra dentro del nivel de voltaje de umbral fino predeterminado (es decir una salida "NO" para e.l 24B) , el método continúa a la sección 25 de Muestreo/Procesamiento, como se muestra en la Figura 2. El paso 25 de la Figura 2 muestra el ciclo 25 de muestreo/procesamiento. Después de que la cancelación del paso 23 y de que se completa el paso 24, el MCU muestrea continuamente la señal filtrada por medio del ADC en el paso 25A. El muestreo se realiza por el ADC en intervalos de tiempo reg ulares de conformidad con el teorema de muestreo Nyquist (es decir, al menos dos (2) veces el componente de frecuencia más alto). El MCU puede implementar cualquier número de filtrado digital, reconocimiento de patrones o algoritmos de control predictivo en las funciones de fi ltración digital y procesamiento de señal del paso 25B. Los ejemplos no limitantes de tales algoritmos incluyen I ntegral Proporcional, Mínimos Cuadrados o Filtración Kalman. En el paso 26, el MCU emite los resultados por medio de por lo menos un DAC de salida, un puerto de salida serial, un puerto de salida en paralelo, un puerto de salida USB y conexión de radio antes de repetir continuamente el ciclo 25 de m uestreo/procesamiento. El MCU puede también controlar dispositivos de salida específicos tales como una alarma de audio, un despliegue visual , un bloqueo de máquina, un transmisor de radio, o cualquier otro dispositivo controlado electrónicamente. El ciclo 25 de muestreo/procesamiento continúa hasta que el dispositivo se apaga o reinicia por el usuario o por la respuesta del MCU a una condición preprogramada. La siguiente descripción ¡lustra y describe la presente invención. Además, la descripción muestra y describe únicamente las modalidades preferidas de la invención, pero como antes mencionado, se debe entender que la invención es capaz de utilizarse en varias otras combinaciones, modificaciones y ambientes y es capaz de cambios y o modificaciones dentro del alcance del concepto inventivo aquí expresado, con la consideración de las enseñanzas antes descritas y/o experiencia o conocimiento de la técnica relevante. Las modalidades antes descritas pretenden explicar los mejores modos conocidos para practicar la invención y permitir a otros con experiencia en el arte el uso de la invención de tal forma, o en otras modalidad y con varias modificaciones requeridas por las aplicaciones particulares o usos de la invención. De conformidad, la descripción no pretende limitar la invención a la forma o aplicaciones aquí expresadas. También , se pretende que las reivindicaciones anexas se consideren para estar incluidas en las modalidades alternativas.

Claims

REIVINDICACIONES 1 . Un aparato para mejorar señales electrónicas de un fotodetector caracterizado porque comprende: un amplificador; un circuito de fijación conectado con el amplificador; un amplificador de ganancia programable conectado con el circuito de fijación ; un filtro conectado con el amplificador de ganancia programable; un filtro de muesca conectado con el filtro; un convertidor de análogo a digital conectado con el filtro de muesca; un amplificador sumador invertido; por lo menos un generador de referencia de DC; un convertidor de digital a análogo de ajuste burdo; un convertidor de digital a análogo de ajuste fino; • una computadora; en donde la computadora se conecta con el convertidor de análogo a digital, al amplificador de ganancia programable, el filtro, el filtro de muesca, el convertidor de digital a análogo de ajuste burdo y el convertidor de digital a análogo de ajuste fino, y la computadora proporciona control de retroalimentación y filtración digital para el aparato. 2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el fotodetector tiene una sensibilidad máxima que tiene una longitud de onda de aproximadamente entre al menos uno de 1 00 y 400nm, 400 y 600nm, 600 y 700nm, 700 y 1 100nm para el espectro violeta, el espectro azul-verde-amarillo, el espectro rojo, y el espectro infrarrojo, respectivamente. 3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , / caracterizado porque una señal del fotodetector se amplifica por medio de un amplificador de transimpedancia para alcanzar una ganancia de entre al menos uno de 1 y 30,000; y 1 y 1 0,000, 000. 4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el amplificador tiene una amplificación de modo común que se alcanza con un amplificador de instrumentación con un alto índice de Rechazo de Modo Común (CMRR) y una ganancia de 5. 5. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el amplificador de instrumentación tiene una ganancia de amplificación de modo común que varía entre al menos 1 y 1 00. 6. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el amplificador de instrumentación tiene una ganancia de amplificación de modo común que se fija entre 1 y 1 00. 7. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la cascada del amplificador de ganancia programable se controla dinámicamente por la computadora. 8. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el amplificador de ganancia programable alcanza una ganancia de entre al menos uno de 1 y 30, 000; y 1 y 100,000. 9. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el filtro proporciona compensación de banda. 1 0. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el filtro proporciona una señal que no se apoda utilizada para procesamiento digital . 1 1 . El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el filtro se configura para proporcionar al menos una de una respuesta Butterworth, una respuesta Bessel , una respuesta Chebychev, y una respuesta Elliptic. 12. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado porque el filtro se encuentra entre 1 er y 8vo orden. 1 3. El aparato de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el filtro es al menos uno de pasivo y activo. 14. El aparato de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el filtro es al menos uno de un filtro de tiempo continuo y un capacitador conmutado. 1 5. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 2, caracterizado porque le filtro se implementa como un filtro digital. 1 6. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el filtro de muesca se diseña para al menos uno de un corte de 60Hz y un corte de 50Hz. 1 7. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 6, caracterizado porque el filtro de muesca es al menos uno de un filtro activo y un filtro pasivo. 1 8. El aparato de co nformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el filtro de muesca es un filtro de tiempo continuo. 1 9. El aparato de co nformidad con la reivindicación 1 6, caracterizado porque el filtro de muesca es menos uno de un filtro digital y un filtro de capacitador conmutado. 20. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora se configura para estimar el ruido de DC y para utilizar un esquema de control de retroalimentación para cancelar el ruido de DC. 21 . El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora mide la señal amplificada por medio del convertidor de análogo a digital. 22. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora mide la señal amplificada por medio de un comparador de voltaje. 23. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora controla por lo menos uno del generador de referencia de DC para sustraer un voltaje de desplazamiento de DC de entrada inicial con el uso de un esquema de retroalimentación de ciclo cerrado. 24. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora controla al menos uno de una alarma de audio, un despliegue visual, un bloqueo de máquina, y un transmisor de radio. 25. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora genera un nivel de DC por medio del convertidor de digital a análogo para sustraer un voltaje de desplazamiento de DC de entrada con un esquema de retroalimentación de ciclo cerrado. 26. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora genera un nivel de DC por medio de un potenciómetro digital amortiguado para extraer un voltaje de desplazamiento de DC de entrada con un esquema de retroalimentación de ciclo cerrado. 27. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora genera un nivel de DC por medio de modulación de amplitud de pulso para sustraer un voltaje de desplazamiento de DC de entrada con un esquema de retroalimentación de ciclo cerrado. - 28. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la computadora proporciona salidas digital y análoga para controlar los componentes que comprenden el aparato. 29. El aparato de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque las salidas análogas pueden estar entre al menos uno de 0 y 5 voltios, 0 y 1 voltios, 0 y 1 0 voltios, 0 y 12 voltios, 0 y 3.3 voltios, y 0 y 24 voltios. 30. El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo se energiza con una fuente de DC de por lo menos uno de 5 voltios, 3.7 voltios, 7.4 voltios, 3.3 voltios, 9 voltios, 12 voltios, 24 voltios, 1 10 voltios, y 220 voltios. 31 . Un método para mejorar señales electrónicas de un fotodetector caracterizado porque comprende: por lo menos uno de iniciar y reiniciar el fotodetector; . inicializar los convertidores de digital a análogo (DAC), los convertidores de análogo a digital (ADC) , los amplificadores de ganancia programables (PGA) y los parámetros de filtración; sustraer un incremento de voltaje de la salida de un filtro hasta que la salida del filtro sea al menos una de menor que o igual a un voltaje de umbral burdo predeterminado; sustraer un incremento de voltaje de la salida de un filtro hasta que la salida del filtro sea al menos una de menor que o igual a un voltaje de umbral fino predeterminado; filtrar y procesar una señal de salida del filtro, y emitir la salida filtrada y señal procesada del filtro hasta recibir al menos uno de un comando de apagado o reinicio; en donde el muestreo por el ADC se realiza en intervalos de tiempo regulares de por lo menos dos (2) veces un componente de la más alta frecuencia en la salida del filtro. 32. El método de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado porque inicializar además comprende establecer los voltajes de salida de los DAC a OV; establecer la ganancia de PGA a cero; inicializar el ADC; y establecer las frecuencias de los filtros. 33. El método de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado porque sustraer un incremento de voltaje de conformidad con el voltaje de umbral burdo predeterminado además comprende leer el valor de ADC, determinar cuando el val or de ADC es al menos uno de menor que e igual al umbral burdo, e incrementar el voltaje de DAC amplio cuando el valor de ADC es al menos uno de menor que e igual al umbral burdo. 34. El método de co nformidad con la reivindicación 31 , caracterizado porque sustraer un incremento de voltaje de conformidad con el voltaje de umbral fino predeterminado además comprende leer el valor de ADC, determinar cuando el val or de ADC es al menos uno de menor que e igual al umbral fino, e incrementar el voltaje de DAC fino cuando el valor de ADC es al menos uno de menor que e igual al umbral fino. 35. El método de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado porque el filtrado y el procesamiento de señal ¡ncluye al menos uno de filtración digital, reconocimiento de patrones, o algoritmos de control predictivo. 36. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el filtrado y el procesamiento de señal además incluye al menos uno de I nteg ral Proporcional, Mínimos Cuadrados, y Filtración Kalman. 37. El método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque emitir la salida filtrada y de señal procesada se proporciona por medio de por lo menos uno de una salida DAC, un puerto de salida serial , un puerto de salida paralelo, un puerto de salida USB y un enlace de radio.