Wprowadzenie do obwodów IR: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:26

IR to złożona technologia, ale bardzo prosta w obsłudze. W przeciwieństwie do diod LED lub LASERA, podczerwieni nie można zobaczyć ludzkim okiem. W tym instruktażowym zademonstruję użycie podczerwieni w 3 różnych obwodach.

Obwody nie będą korzystały z odbiorników podczerwieni ani mikrokontrolerów, zamiast tego będą wykorzystywać fotodiodę do wykrywania sygnału IR, ponieważ jest to prostsze.

Krok 1: Podstawy diody podczerwieni i fotodiody

Wszystkie trzy projekty zależą od diody podczerwieni i fotodiody. Dioda IR emituje promieniowanie podczerwone we wszystkich kierunkach, fotodioda jest umieszczona obok niej, więc jeśli obiekt zbliży się do niej, odbije promieniowanie podczerwone do fotodiody, fotodioda zamienia wchłoniętą podczerwień na sygnał, sygnał następnie może aktywować inne rzeczy. Zauważ, że powyższy schemat ma czarną diodę IR i przezroczystą fotodiodę, nie jest to zbyt powszechne, ponieważ zwykle jest odwrotnie, ale następujące 3 projekty wykorzystują normalny typ par IR (dioda IR: przezroczysta, fotodioda: czarna/ciemna purpurowy). Kolory diod nie mają znaczenia, ale pamiętaj tylko, która jest która.

Ważne rzeczy do zapamiętania (proszę przeczytać następujące):

Dioda podczerwieni: Dioda podczerwieni emituje promieniowanie podczerwone, nie widzimy promieniowania, ponieważ zawiera niższą częstotliwość niż światło widzialne, ludzie mogą wykrywać podczerwień tylko jako ciepło (więc dioda podczerwieni może być trochę gorąca, to normalne), a promieniowanie jest nie szkodzi, bo to tylko ciepło.

Fotodioda: Fotodioda jest jak dioda LED, ale nie emituje światła, zamiast tego jest czujnikiem światła (jak LDR, ale nie do końca). Fotodioda może mieć wiele postaci: zwykle wygląda jak czarna dioda LED, ale może być również przezroczysta (w czym nie należy jej pomylić z innymi diodami). Fotodioda jest podłączona inaczej niż normalne diody LED, zamiast Vcc do anody diody LED, jest to Vcc do katody fotodiody (tak jak w przypadku podłączania baterii).

Kupując diody IR i fotodiody, staraj się kupować je parami, ponieważ czasami dioda IR nie współpracuje z fotodiodą.

Krok 2: Obwód podczerwieni 1

Pierwszy obwód podczerwieni pokaże tylko, jak działa para (dioda podczerwieni i fotodioda). Używając tranzystora, możemy zamienić brudny analog z fotodiody na czysty analog, który wyjściowa dioda LED bardziej lubi. Obwód jest bardzo prosty, wystarczy:

Rezystor: 2x 220ohm (lub podobny), 1x 10k

Dioda: 1x IR LED, 1x Generic LED, 1x Fotodioda

Tranzystor: 1x BC547 (lub dowolny równoważny tranzystor NPN np. 2n2222A)

Źródło zasilania 5V (USB jest w porządku), przewody połączeniowe i płytka stykowa.

Krok 3: Test obwodu 1 IR

Przed zakończeniem obwodu upewnij się, że dioda podczerwieni i fotodioda są umieszczone obok siebie.

Po zakończeniu obwodu przetestuj czujnik, unosząc przedmiot lub palec około 5 cm nad dwiema diodami, a następnie powoli przesuwaj przedmiot/palec w kierunku diod, aż dotkniesz ich obu. Ogólna dioda LED powinna świecić tym bardziej, im bliżej się znajdujesz, ponieważ obiekt odbija więcej podczerwieni do fotodiody.

Jeśli tak się nie stanie, sprawdź, czy fotodioda została prawidłowo włożona, sprawdź połączenia przewodów, sprawdź źródło zasilania, jeśli nic z tego nie pomogło, problem mógł wystąpić między diodą IR a fotodiodą (należy kupić nowe lub spróbuj innej pary).

Upewnij się, że nie uruchamiasz obwodu pod słońcem lub bardzo jasnym światłem, ponieważ może to zmylić fotodiodę.

Krok 4: Obwód podczerwieni 2

Teraz rozumiesz, jak dioda podczerwieni i fotodioda współpracują ze sobą jako czujnik, zamierzamy przekształcić poprzedni obwód w obwód alarmowy. Ten obwód użyje wzmacniacza OP do wzmocnienia sygnału fotodiod, brzęczyk jest podłączony do wyjścia wzmacniacza OP, ale można go zmodyfikować i zastąpić innym komponentem/obwodem.

Ten obwód będzie potrzebował:

Rezystor: 1x 220 (lub podobny), 1x 10k

Potencjometr: 1x 10k

Dioda: 1x IR LED, 1x fotodioda

Układ scalony: 1x LM358

Inne: 1x Buzzer lub zastąp go własnym obwodem.

Zasilanie 5 v (USB jest w porządku), płytka do krojenia chleba, przewody połączeniowe.

Krok 5: Test obwodu IR 2

Pamiętaj, że dwie diody muszą być obok siebie jako ostatni obwód. Aby przetestować obwód, przesuń przedmiot lub rękę nad dwiema diodami, powinno to wywołać alarm. Możesz również regulować czułość fotodiody, obracając potencjometr, będzie punkt, w którym alarm będzie zawsze włączony, ponieważ fotodioda jest tak wrażliwa na podczerwień, że wykrywa ją z otaczającej atmosfery. Nie jestem w stanie pokazać funkcjonowania obwodu na powyższym obrazku, ale wyobraźcie sobie, że słychać dźwięk brzęczyka.

Nie używaj obwodu pod słońcem lub bardzo jasnym światłem, ponieważ może to zmylić fotodiodę.

Aby rozwiązać problem, powtórz krok 3.

Krok 6: Obwód podczerwieni 3

W tym obwodzie aktywujemy diodę LED (lub dowolne wyjście) bez naciskania przycisku. Tym razem wykorzystane zostaną dwie pary diod IR i fotodiod. Zamiast używać wzmacniacza OP, dla uproszczenia użyjemy timera 555. Przywrócimy też tranzystory do wygładzania sygnału analogowego.

Ten obwód będzie wymagał:

Rezystor: 3x 220ohm, 2x 10k, 2x 1M, 2x 3M

Kondensator: 1x 10nf

Dioda: 2x IR LED, 2x fotodioda, 1x ogólna dioda LED

Tranzystor: BC547 (lub odpowiednik)

Układ scalony: 1x zegar 555

Zasilanie 5 v (USB jest w porządku), płytka do krojenia chleba, przewody połączeniowe;

Upewnij się, że dwie pary diod są oddalone od siebie, aby nie przeszkadzały sobie nawzajem. Upewnij się również, że sparowałeś odpowiednie diody.

Krok 7: Test obwodu 3 podczerwieni

Układ składa się z dwóch par diod, jedna włącza wyjście, druga je wyłącza. Musisz najpierw dowiedzieć się, która para diod steruje czym. Gdy to zrobisz, możesz włączyć wyjście, najeżdżając obiektem na jedną parę diod. Wyjście pozostanie włączone nawet po zabraniu obiektu z czujnika, wyjście wyłączy się tylko wtedy, gdy najedziesz obiektem na drugi czujnik, a następnie pozostanie wyłączone, dopóki nie powtórzysz tego procesu.

Ponownie nie działaj w świetle słonecznym.

Krok 8: Więcej materiałów IR

Istnieje znacznie większy świat obwodów IR, nie jest to zbyt skomplikowany, ale jest dość fascynujący. Zamiast diod IR i fotodiod lepsze obwody składałyby się z pilotów IR i odbiorników IR, urządzenia te mogą pokryć znacznie większy zasięg i mogą również przesyłać więcej informacji.

W przypadku jakichkolwiek pytań prosimy o kontakt.