Nadajnik podczerwieni: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:27

W tym artykule pokazano, jak wykonać analogowy nadajnik podczerwieni.

To stary tor. Obecnie diody laserowe są wykorzystywane do przesyłania sygnałów cyfrowych za pomocą światłowodów.

Obwód ten może być używany do przesyłania sygnału audio przez podczerwień. Do wykrycia przesyłanego sygnału potrzebny będzie odbiornik. Sygnał nie wymaga modulacji.

Kieszonkowe dzieci

Elementy składowe: tranzystor mocy NPN BJT, radiator, izolowane przewody, płytka matrycy, rezystor 1 kΩ - 5, rezystor 100 ohm - 3 (w zależności od ilości użytych nadajników), kondensator bipolarny 100 uF, potencjometr 1 megaom - 2, zasilanie źródło (3 V lub 4,5 V - może być realizowane z bateriami AA/AAA/C/D).

Narzędzia: ściągacz izolacji, szczypce.

Elementy opcjonalne: lut, drut metalowy 1 mm, pasta termoprzewodząca.

Opcjonalne narzędzia: lutownica, oscyloskop USB.

Krok 1: Zaprojektuj obwód

Nie zwiększaj Rb1 powyżej 1 kohm. W przeciwnym razie tranzystor nie ulegnie nasyceniu.

Wymodelowałem nadajnik podczerwieni za pomocą czterech diod. Jeśli każda dioda ma potencjalne napięcie 0,7 V, to całkowite napięcie szeregowe wyniesie 2,8 V lub około 3 V. To był spadek napięcia na moim nadajniku podczerwieni.

Rezystor Ra może mieć dowolną wartość od 1 kilooma do 1 megaoma.

Odkryłem, że dodanie wartości Rc do obwodu tranzystora zwiększyło wzmocnienie tego wzmacniacza. Gdy napięcie wejściowe jest bardzo niskie, tranzystor jest wyłączony, niski prąd polaryzacji wpływa do bazy tranzystora z Vce (napięcie kolektor-emiter bliskie zeru). Rezystor Rc zwiększa napięcie Vce tranzystora, gdy tranzystor jest wyłączony. Możesz wypróbować wartość Rc 10 kΩ lub nawet 100 kΩ i zobaczyć, czy zwiększy to wzmocnienie, ponieważ niska wartość Rc (nawet 1 kΩ) powoduje obciążenie wyjścia tranzystora. Jednak podłączenie wysokich wartości rezystora Rc jest jak nieużywanie w ogóle rezystora Rc.

Jednak w przeciwieństwie do tego dodanie rezystora Rc do uniwersalnych detektorów tranzystorowych LED tylko zmniejsza wzmocnienie i dlatego NIE zostało użyte w tych artykułach:

www.instructables.com/id/LED-Small-Signal-Detector/

www.instructables.com/id/Ultrasonic-Alien/

Najlepiej założyć, że każdy typ tranzystora ma swoje unikalne cechy.

Krok 2: Symulacje

Symulacje PSpice pokazują bardzo duże wzmocnienie, dlatego do wejścia podłączyłem potencjometr tłumienia.

Wysokie wartości potencjometrów wpływają na częstotliwość filtra górnoprzepustowego. Nie używaj jednak potencjometrów poniżej 1 kΩ. W rzeczywistości lepiej użyć co najmniej 10 kiloomów, aby uniknąć możliwego uszkodzenia wyjścia audio.

Krok 3: Zbuduj obwód

Użyłem rezystorów dużej mocy. Do tego obwodu nie potrzebujesz rezystorów dużej mocy. Prawdopodobnie Rd1 i Rd2 muszą mieć dużą moc, jeśli zwiększysz napięcie zasilania i użyjesz wysokoprądowych diod podczerwieni.

W projekcie obwodu określiłem zasilanie 3 V, ponieważ niektóre diody podczerwieni mają maksymalne napięcie polaryzacji przewodzenia wynoszące tylko 2 V. Oznacza to, że maksymalny prąd diody będzie wynosił: IcMax = (Vs - Vd - VceSat) / Rc

= (3 V - 2 V - 0,25 V) / 100 omów

= 0,75 V / 100 omów = 7,5 mA

Jednak diody, których użyłem, mają maksymalne napięcie polaryzacji w kierunku przewodzenia wynoszące 3 V. Dlatego użyłem zasilania 4,5 V (nie 3 V), a maksymalny prąd diody w moim obwodzie wynosił:

IcMax = (Vs - Vd - VceSat) / Rc

= (4,5 V - 3 V - 0,25 V) / 100 omów

= 1,25 V / 100 omów = 12,5 mA

Krok 4: Testowanie

Wprowadziłem tłumienie potencjometrem, ponieważ wzmacniacz tranzystorowy miał bardzo duże wzmocnienie, przez co nasycał wyjście, które nie jest odpowiednie dla sygnałów audio wymagających liniowego wzmocnienia i transmisji.

Fioletowy kanał podłączyłem do jednego z węzłów nadajnika podczerwieni (drugi węzeł jest podłączony do zasilania).

Mój generator sygnału ma maksymalną moc wyjściową 15 V szczytową lub 30 V szczytową. Jednak dla powyższych wykresów ustawiłem generator sygnału na minimalne ustawienia. Mój oscyloskop USB pokazuje niewłaściwą skalę dla kanału jasnoniebieskiego. Amplituda sygnału wejściowego została ustawiona na około 100 mV w szczycie.

Mój obwód nie był testowany z odbiornikiem podczerwieni. Możesz to zrobić sam.