في التلفزيون ، والمنزلية ، والمعدات الطبية وغيرها من المعدات ، تستخدم على نطاق واسع مستقبلات الأشعة تحت الحمراء للأشعة تحت الحمراء. يمكن رؤيتها في أي نوع من المعدات الإلكترونية تقريبًا ، ويتم التحكم فيها باستخدام جهاز التحكم عن بعد.

عادةً ما يكون للتجميع الجزئي لجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء من ثلاثة دبابيس. أحدهما شائع ومتصل بالعرض ناقصًا GND، والآخر إلى زائد ضدوالثالث هو إخراج الإشارة المستقبلة خارج.

على عكس الثنائي الضوئي القياسي IR ، لا يستطيع مستقبل الأشعة تحت الحمراء استقبال إشارة الأشعة تحت الحمراء فحسب ، بل أيضًا معالجتها في شكل نبضات ذات تردد ثابت ومدة محددة. هذا يحمي الجهاز من الإنذارات الكاذبة وإشعاع الخلفية والتداخل من الأجهزة الأخرى التي تنبعث منها الأشعة تحت الحمراء. يمكن أن تتسبب المصابيح الفلورية الموفرة للطاقة المزودة بدائرة الصابورة الإلكترونية في حدوث تداخل كافٍ مع جهاز الاستقبال.

يتضمن التجميع الدقيق لكاشف الأشعة تحت الحمراء النموذجي: PIN-photodiode ، ومضخم قابل للتعديل ، ومرشح تمرير النطاق ، وكاشف السعة ، ومرشح دمج ، وجهاز عتبة ، وترانزستور خرج

إن الثنائي الضوئي PIN من عائلة الثنائيات الضوئية ، حيث يتم إنشاء منطقة أخرى من أشباه الموصلات الخاصة بها (المنطقة i) بين المنطقتين n و p ، هو أساسًا طبقة بينية من أشباه الموصلات النقية بدون شوائب. هي التي تعطي الصمام الثنائي PIN خصائصه الخاصة. في الحالة الطبيعية ، لا يتدفق أي تيار عبر الثنائي الضوئي PIN ، لأنه متصل بالدائرة في الاتجاه المعاكس. عندما يتم إنشاء أزواج ثقب الإلكترون في المنطقة i تحت تأثير الأشعة تحت الحمراء الخارجية ، يبدأ تيار في التدفق عبر الصمام الثنائي. والذي ينتقل بعد ذلك إلى مكبر صوت قابل للتعديل.

ثم تنتقل الإشارة من مكبر الصوت إلى مرشح تمرير النطاق الذي يحمي من التداخل في نطاق الأشعة تحت الحمراء. يتم ضبط مرشح تمرير النطاق على تردد ثابت تمامًا. عادة ما يتم تطبيق المرشحات التي تم ضبطها على تردد 30 ؛ 33 ؛ 36 ؛ 36.7 ؛ 38 ؛ 40 ؛ 56 و 455 كيلوهرتز. لكي يستقبل مستقبل الأشعة تحت الحمراء الإشارة المنبعثة من جهاز التحكم عن بعد ، يجب تشكيلها بنفس التردد الذي يتم ضبط المرشح عليه.

بعد المرشح ، تنتقل الإشارة إلى كاشف السعة ومرشح متكامل. هذا الأخير ضروري لمنع رشقات مفردة قصيرة للإشارة التي قد تظهر من التداخل. ثم تنتقل الإشارة إلى جهاز العتبة والترانزستور الناتج. للتشغيل المستقر ، يتم ضبط كسب مكبر الصوت بواسطة نظام التحكم التلقائي في الكسب (AGC).

تصنع علب وحدات الأشعة تحت الحمراء من شكل خاص يسهل تركيز الإشعاع المستقبَل على السطح الحساس للخلية الكهروضوئية. تنقل مادة الجسم إشعاعًا بطول موجة محدد بدقة من 830 إلى 1100 نانومتر. وبالتالي ، فإن الجهاز يستخدم مرشحًا ضوئيًا. لحماية العناصر الداخلية من تأثيرات البريد الإلكتروني الخارجي. تستخدم الحقول شاشة كهروستاتيكية.

أدناه سننظر في تشغيل دائرة مستقبل الأشعة تحت الحمراء ، والتي يمكن استخدامها في العديد من تصميمات راديو الهواة.

هناك أنواع ومخططات مختلفة لمستقبلات الأشعة تحت الحمراء ، اعتمادًا على الطول الموجي وطول الموجة والجهد وحزمة البيانات المرسلة وما إلى ذلك.

عند استخدام الدائرة في تركيبة من مرسل ومستقبل الأشعة تحت الحمراء ، يجب أن يكون الطول الموجي لجهاز الاستقبال هو نفس الطول الموجي لجهاز إرسال الأشعة تحت الحمراء. لنفكر في أحد هذه المخططات.

تتكون الدائرة من ترانزستور ضوئي IR ، وصمام ثنائي ، وترانزستور ذو تأثير ميداني ، ومقياس جهد ، ومصباح LED. عندما يستقبل الترانزستور الضوئي أي إشعاع تحت أحمر ، يتدفق التيار خلاله ويتم تشغيل ترانزستور تأثير المجال. علاوة على ذلك ، يضيء مؤشر LED ، وبدلاً من ذلك يمكن توصيل حمولة أخرى. يستخدم مقياس الجهد للتحكم في حساسية الترانزستور الضوئي.

فحص مستقبل الأشعة تحت الحمراء

نظرًا لأن مستقبل إشارات الأشعة تحت الحمراء عبارة عن تجميع دقيق متخصص ، من أجل التأكد من أنه يعمل ، يلزم تطبيق جهد إمداد على الدائرة المصغرة ، عادةً 5 فولت. سيكون الاستهلاك الحالي في هذه الحالة حوالي 0.4 - 1.5 مللي أمبير.

إذا لم يستقبل جهاز الاستقبال إشارة ، فعند فترات التوقف بين رشقات النبضات ، فإن الجهد عند خرجه يتوافق عمليًا مع جهد الإمداد. انها بين GNDويمكن قياس دبوس خرج الإشارة بأي مقياس رقمي متعدد. يوصى أيضًا بقياس التيار الذي تستهلكه الدائرة المصغرة. إذا تجاوز المستوى القياسي (انظر الدليل) ، فمن المرجح أن تكون الدائرة المصغرة معيبة.

لذا ، قبل البدء في اختبار الوحدة ، تأكد من تحديد pinout لاستنتاجاته. عادة ما يكون من السهل العثور على هذه المعلومات في مرجعنا الضخم لأوراق بيانات الإلكترونيات. يمكنك تنزيله بالضغط على الصورة على اليمين.

دعنا نتحقق من الدائرة المصغرة TSOP31236 ، يتوافق pinout الخاص بها مع الشكل أعلاه. نقوم بتوصيل الطرف الموجب من مصدر الطاقة محلي الصنع إلى الطرف الموجب لوحدة IR (Vs) ، الطرف السالب بمحطة GND. ويتم توصيل طرف OUT الثالث بالمسبار الموجب للمقياس المتعدد. نقوم بتوصيل المسبار السالب بالسلك المشترك GND. قم بتبديل جهاز القياس المتعدد إلى وضع الجهد المستمر عند 20 فولت.

بمجرد أن يبدأ الثنائي الضوئي الخاص بالتجميع الدقيق للأشعة تحت الحمراء في تلقي دفعات من نبضات الأشعة تحت الحمراء ، سينخفض الجهد عند خرجه بعدة مئات من الميليفولت. في هذه الحالة ، سيكون مرئيًا بوضوح كيف ستنخفض القيمة على شاشة جهاز القياس المتعدد من 5.03 فولت إلى 4.57. إذا حررنا زر التحكم عن بعد ، فستعرض الشاشة 5 فولت مرة أخرى.

كما ترى ، يستجيب مستقبل الأشعة تحت الحمراء بشكل صحيح للإشارة من جهاز التحكم عن بعد. هذا يعني أن الوحدة تعمل بشكل صحيح. بنفس الطريقة ، يمكنك التحقق من أي وحدات في تصميم متكامل.

الآن أصبح لدى الكثير من الناس أطباق استقبال القنوات الفضائية لاستقبال التلفزيون ، وخاصة في المناطق الريفية. يتكون نظام استقبال القنوات الفضائية عادة من هوائي ("طبق") وجهاز استقبال داخلي. تقع جميع مهام قناة الراديو لاستقبال الإشارة على جهاز الاستقبال هذا ، ويعمل التلفزيون في الواقع كشاشة فقط.

عيب النظام هو أنه يمكنك توصيل تلفزيون واحد فقط ، أو تحتاج إلى شراء جهاز استقبال منفصل لكل تلفزيون ، وهو مكلف للغاية. على الرغم من أنه ، بالطبع ، بجهاز استقبال واحد ، من خلال جهاز تقسيم بسيط ، يمكنك بسهولة توصيل جهازي تلفاز أو حتى ثلاثة ، وهو ما يفعله الجميع عادة ، لكنهم سيظهرون نفس الشيء.

ومع ذلك ، يمكنك تحمل هذا ، والآخر سيء - من أجل تبديل القناة ، ستحتاج إلى الركض إلى حيث تم تثبيت جهاز الاستقبال. هذا أمر غير سار بشكل خاص في منزل ريفي ، حيث قد يكون جهاز الاستقبال والتلفزيون الإضافي في طوابق مختلفة.

يبدو أن موضوع هذه القضية كان يزعج عقول "مجتمع هندسة الراديو" لفترة طويلة. تحتوي جميع المجلات الإذاعية تقريبًا على مقالات حول هذا الموضوع ، والكثير على الإنترنت. عادة ما يكون هناك نوعان من الحلول - سلك تمديد سلكي و RF.

لا أريد أن أسيء إلى أي شخص ، ولكن يبدو لي أن خيار التردد اللاسلكي مجرد هراء. حسنًا ، انظر ، بعد كل شيء ، يتم تغذية الإشارة من جهاز الاستقبال إلى التلفزيون الإضافي من خلال كابل ، وقد تم وضع هذا الكبل بالفعل في مكان ما ، في قناة كبلية ، أو تم دفعه ببساطة أسفل قاعدة أو شريط. وإذا تم بالفعل وضع أحد الكابلات في مكان ما ، فيمكن وضع كابل آخر هناك للتحكم عن بعد. فلماذا العبث بأجهزة الراديو؟

وبالتالي ، فإن الخيار السلكي هو الأمثل. من بين ما تم نشره ، يكون هذا عادةً كاشف ضوئي قياسي على أحد طرفي الكبل و IR LED على الطرف الآخر. يوجد في مكان آخر دائرة على دائرة كهربائية دقيقة أو ترانزستورات (حتى أنني رأيتها على متحكم دقيق) ومصدر للطاقة.

مخطط اتصال مستقبل الأشعة تحت الحمراء

قررت أن أسلك طريقًا مختلفًا بعض الشيء ، ربما يكون "بربريًا" ، لكن من هذا لا يقل عن ذلك ، بل وأكثر فاعلية.

أرز. 1. رسم تخطيطي تقريبي لتشغيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء في المستقبلات.

أرز. 2. رسم تخطيطي للكاشف الضوئي TSOP4838.

يوضح الشكل 1 مخطط التوصيل لجهاز الكشف الضوئي بجهاز التحكم عن بعد لجهاز الاستقبال Topfield 5000СІ. تتكون الدائرة من جهاز كشف ضوئي متكامل TSOP4838 وعدة أجزاء. تصنع جميع الدوائر المماثلة للمستقبلات الأخرى تقريبًا بنفس الطريقة ، والفرق الوحيد هو أي جهاز كشف ضوئي متكامل ، وفي أي تردد ، وقد يختلف pinout.

في الوقت نفسه ، فإن جميع أجهزة الكشف الضوئية المتكاملة ، بغض النظر عن العلامة التجارية والنوع والدبوس والإسكان ، متطابقة وظيفيًا ، وتتطابق مخططاتها الهيكلية عمليًا (بدون حساب ترقيم المسامير).

يوضح الشكل 2 مخطط الكتلة لجهاز الكشف الضوئي TSOP4838. كما ترون ، عند الإخراج يوجد مفتاح ترانزستور يتم سحبه إلى مصدر الطاقة الموجب من خلال المقاوم 33 kOm. يبدو أن 33 kOm يبدو كثيرًا ، وفي الدائرة في الشكل 1 ، يتم توصيل المقاوم 10 kOm بالتوازي معها.

حسنًا ، ما الذي يمنعني من توصيل جهاز كشف ضوئي إضافي بالتوازي مع الكاشف الرئيسي ، كما هو موضح في الشكل 3؟ نعم ، لا شيء يتدخل. وهذا ما تؤكده التجارب. يعمل اثنان من أجهزة الكشف الضوئي ، ولا يتداخلان مع بعضهما البعض ، بالطبع ، إذا كانت إشارة التحكم من جهاز التحكم عن بعد تذهب إلى واحد منهم فقط. حسنًا ، كيف يمكن أن يكون الأمر بخلاف ذلك ، لأن كاشف ضوئي إضافي سيكون في غرفة أخرى.

أرز. 3. رسم تخطيطي لتوصيل كاشف ضوئي إضافي بموالف القمر الصناعي.

تم كل شيء تقريبًا بالطريقة التالية. من الضروري فتح علبة جهاز الاستقبال وأطراف جهاز الكشف الضوئي ، مباشرة إلى المسارات المطبوعة ، ولحام ثلاثة أسلاك تثبيت متعددة الألوان ، ولديها باللون الأبيض والأخضر والأزرق. ثم أخرجهم من خلال الفتحة التي تم إجراؤها مسبقًا في صندوق الاستقبال. تجريد وعزل مؤقتا.

ستحتاج أيضًا إلى الطول المطلوب من كبل بثلاثة أسلاك للتوصيل مع التأريض ، ويفضل أن يكون الأنحف. مثل هذا الكبل جيد ليس فقط لأنه يحتوي على ثلاثة أسلاك ، ولكن أيضًا لأن هذه الأسلاك ذات ألوان مختلفة ، في حالتي - الأبيض والأخضر والأزرق.

أضع الكبل بنفس طريقة وضع الكابل للإشارة إلى التلفزيون. بعد ذلك ، في النهاية بالقرب من التلفزيون ، قمت بقطع الكبل ولحمت خيوط جهاز الكشف الضوئي الإضافي به. أنا أعزل بشريط كهربائي.

كان جهاز الكشف الضوئي الإضافي نفسه عالقًا في علبة التلفزيون بشريط كهربائي عادي.

في الطرف الآخر ، عند جهاز الاستقبال ، قمت بقطع الكبل وتوصيله بالأسلاك التي تمت إزالتها مسبقًا من جهاز الكشف الضوئي الرئيسي الموجود على لوحة جهاز الاستقبال. أنا أعزل بشريط كهربائي. لا يجعل لون الأسلاك من الممكن ارتكاب أخطاء عند التوصيل.

استنتاج

هذا كل شئ. لا توجد قنوات راديو أو دوائر دقيقة أو مصابيح LED تعمل بالأشعة تحت الحمراء أو مصادر طاقة إضافية. عيب واحد - كان علي أن أدخل جهاز الاستقبال.

ولكن إذا انتهت صلاحية الضمان ، أو كنت خبيرًا بنفسك ، فهذا لا يسبب أي مشكلة.

بالمناسبة ، إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك جعل كل شيء "أكثر ثقافة" عن طريق تثبيت موصل ثلاثي السنون على جسم المستقبل لتوصيل كبل من جهاز كشف ضوئي إضافي ، ووضع كاشف ضوئي إضافي في نوع ما من حافظة الحامل ، ووضع بالقرب من تلفزيون إضافي ، أو علقه على الحائط.

Arkanov V.V. RK-2016-04.

المقالة غير مكتملة

بالتأكيد ، لقد سمع الكثير بالفعل عن ما يسمى ب TSOP-مستشعرات. دعنا نحاول التعرف عليهم بشكل أفضل ، ومعرفة كيفية توصيلهم وكيفية استخدامها.

القليل من التاريخ.

بالفعل في الستينيات من القرن الماضي ، بدأت تظهر أولى الأجهزة المنزلية وأجهزة التلفزيون والراديو المزودة بجهاز تحكم عن بعد. في البداية ، تم التحكم عن طريق الأسلاك ، ثم ظهرت وحدات تحكم ذات تحكم خفيف أو فوق صوتي. كانت هذه بالفعل أول أجهزة تحكم عن بعد لاسلكية "حقيقية". ولكن بسبب تداخل الصوت أو الضوء ، يمكن للتلفزيون تشغيل نفسه أو تغيير القنوات.
مع ظهور مصابيح LED غير المكلفة بالأشعة تحت الحمراء في السبعينيات ، أصبح من الممكن إرسال إشارات باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء (IR) غير المرئي للبشر. والاستخدام معدّلجعلت إشارات الأشعة تحت الحمراء من الممكن تحقيق مناعة عالية جدًا من الضوضاء وزيادة عدد الأوامر المرسلة.

عادةً ما يتم استخدام الثنائي الضوئي IR أو الترانزستور الضوئي IR كعنصر استقبال للإشعاع IR. يجب تضخيم الإشارة من مثل هذه الخلية الكهروضوئية و أزال.

نظرًا لأن الثنائي الضوئي والمضخم ومزيل التشكيل جزء لا يتجزأ من مستقبل الأشعة تحت الحمراء ، فقد بدأ دمج هذه الأجزاء في مبيت واحد. الجسم نفسه مصنوع من البلاستيك الذي ينقل الأشعة تحت الحمراء. وبمرور الوقت ، تحول مستقبل TSOP المعروف لإشارات الأشعة تحت الحمراء ، والذي يستخدم في 99 ٪ من جميع المعدات المنزلية للتحكم عن بعد.

أصناف مستقبلات TSOP.

منذ أن تم إنتاج مستقبلات الأشعة تحت الحمراء المتكاملة في "عصور" مختلفة وبواسطة شركات مختلفة ، فهناك العديد من تصميماتها. أنواع الجسم الرئيسية موضحة في الشكل. 2.

أرز. 2. أنواع المساكن لأجهزة استقبال الأشعة تحت الحمراء.

1) مستقبل الأشعة تحت الحمراء من شارب. تعيين GP1Uxxx. يوجد داخل غلاف القصدير لوحة دوائر مطبوعة صغيرة بها ثنائي ضوئي IR ودائرة كهربائية صغيرة. يمكن العثور على جهاز الكشف الضوئي هذا على لوحات أجهزة التلفزيون وأجهزة الفيديو القديمة.
2) في هذه الحالة ، تكون مستقبلات الأشعة تحت الحمراء أكثر شيوعًا. تم إنتاجه مرة أخرى في منتصف عام 199x بواسطة Telefunken مع تسمية TFMSxxx. الآن يتم إنتاجها ، من بين أمور أخرى ، بواسطة Vishai ولديها تسمية TSOP1xxx.
3) مستقبل الأشعة تحت الحمراء في مبيت مخفض. تم وضع علامة TSOP48xx ، ILOP48xx ، TK18xx.
4) جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء نادر جدًا. أنتج سابقا من قبل سانيو. تم تعيينه كـ SPS440 -x.
5) كاشف الأشعة تحت الحمراء في حزمة SMD من Vishai. التعيين: TSOP62xx.
(تعني "x" في التدوين رقمًا أو حرفًا.)

أرز. 3. Pinout ، عرض من الأسفل.

يمكن عرض pinout لكل نوع من أنواع TSOP ، كالعادة ، في العلامة التجارية المقابلة لجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء. يرجى ملاحظة أن مستقبلات الأشعة تحت الحمراء المرقمة 2 و 3 لها نقاط توصيل مختلفة! (تين. 3):
Vo- مخرج جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء.
GND- خرج مشترك (بدون مصدر الطاقة).
ضد- ناتج زائد جهد التغذية ، عادة من 4.5 إلى 5.5 فولت.

مبدأ التشغيل.

أرز. 4. مخطط كتلة TSOP.

يظهر مخطط كتلة مبسط لمستقبل TSOP في الشكل. 4. يتم استخدام الترانزستور العادي N-P-N كعنصر إخراج داخل TSOP. في الحالة غير النشطة ، يتم إغلاق الترانزستور ، وهناك مستوى منخفض من الجهد العالي على الساق Vo (سجل "1"). عندما تظهر الأشعة تحت الحمراء ذات التردد "الأساسي" في المنطقة الحساسة لـ TSOP ، يفتح هذا الترانزستور ويأخذ ساق الإخراج Vo مستوى إشارة منخفض (سجل. "0").
التردد "الأساسي" هو تردد نبضات الأشعة تحت الحمراء (الضوء) التي يتم ترشيحها بواسطة مزيل التشكيل TSOP الداخلي. عادة ما يكون هذا التردد 36 ، 38 ، 40 كيلو هرتز ، ولكن قد يكون مختلفًا ، تحتاج إلى الرجوع إلى ورقة البيانات الخاصة بنوع معين من مستقبلات TSOP. لزيادة مناعة الضوضاء لقناة اتصال الأشعة تحت الحمراء ، يتم استخدام الإرسال المعدل لضوء الأشعة تحت الحمراء. زمن سترد خصائص التشكيل لقمع التداخل في ورقة البيانات الخاصة بمستقبل TSOP محدد. لكن في معظم الحالات ، يكفي الالتزام بقواعد بسيطة:

أرز. 5. مبدأ نقل النبضات.

1) الحد الأدنى لعدد النبضات في رشقة هو 15
2) الحد الأقصى لعدد النبضات في رشقة هو 50
3) الحد الأدنى للوقت بين العبوات هو 15 * ت
4) يجب أن يتوافق تردد النبضات في الرشقة مع التردد الأساسي لمستقبل TSOP
5) يجب أن يكون طول الموجة LED = 950 نانومتر.
"T" - فترة التردد "الرئيسي" لجهاز استقبال TSOP.

من خلال ضبط طول اندفاع النبضات ضمن حدود معينة ، يمكن إرسال الإشارات الثنائية. نبضة طويلة عند خرج مستقبل TSOP يمكن أن تعني "واحد" ونبضة قصيرة - "صفر" (الشكل 5). وبالتالي ، وفقًا لقواعد التعديل ، يمكن أن تصل مسافة إرسال الإشارات الرقمية في خط الرؤية بين مؤشر LED وجهاز استقبال TSOP إلى 10-20 مترًا. سرعة الإرسال ليست عالية ، حوالي 1200 بت في الثانية ، اعتمادًا على مستقبل TSOP المستخدم.

استخدام TSOP كجهاز استشعار.

يمكن استخدام مستقبلات TSOP كنوعين من أجهزة الاستشعار:

في كلتا الحالتين ، من الضروري استخدام أنابيب غير شفافة تقيد شعاع الأشعة تحت الحمراء في اتجاهات غير مرغوب فيها.

طيف الضوء تحت السيارة ، مثل الضوء المرئي ، يخضع لقوانين البصريات:
- يمكن أن ينعكس الإشعاع من الأسطح المختلفة
- تنخفض شدة الإشعاع مع زيادة المسافة من المصدر
يتم استخدام هاتين الميزتين لبناء ما يسمى "مصدات الأشعة تحت الحمراء" - أجهزة استشعار للكشف عن العوائق بدون تلامس. للقضاء على الإيجابيات الكاذبة أو الكاذبة ليسعندما يتم تشغيل مثل هذه المصدات ، من الضروري إطلاق رشقات من النبضات ، كما هو الحال في إرسال الأوامر بواسطة لوحة التحكم.

يمكن إنشاء رشقات النبض باستخدام الدوائر الدقيقة المنطقية التقليدية أو باستخدام متحكم دقيق. إذا كان التصميم يستخدم عدة مستشعرات تعتمد على مستقبلات TSOP أو عدة ثنائيات انبعاث ، فمن الضروري توفير استقصاء انتقائي لـ "تشغيل" المستشعر. تتحقق هذه الانتقائية عن طريق التحقق من تشغيل مستقبل TSOP فقط في الوقت الذي يتم فيه إرسال الدفعة المقصودة لنبضات الأشعة تحت الحمراء فقط من أجلها ، أو مباشرة بعدانتقالها.
يمكن ضبط مسافة الاستشعار لمصد الأشعة تحت الحمراء على أساس مستقبل TSOP بثلاث طرق:
1) عن طريق تغيير التردد الأساسي لنبضات الأشعة تحت الحمراء ،
2) تغيير دورة عمل التردد الأساسي لنبضات ضوء الأشعة تحت الحمراء
3) عن طريق تغيير التيار من خلال IR LED.
يتم تحديد اختيار الطريقة من خلال سهولة الاستخدام في مخطط خاص لمصد الأشعة تحت الحمراء.

مصدات عدم التلامس القائمة على مستقبلات TSOP لها عيب كبير: مسافة "التشغيل" لمثل هذا المصد تعتمد بشكل كبير على لون وخشونة السطح العاكس للجسم. لكن السعر المنخفض جدًا لأجهزة استقبال TSOP وسهولة استخدامها لهما أهمية كبيرة لمهندسي الإلكترونيات المبتدئين لبناء مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار.

مخطط من مجلة "Young Technician".

اتجاه مثير للاهتمام في الإلكترونيات الراديوية ، والذي أكمل هذه الإلكترونيات بمزايا جديدة للضوء "غير المرئي" (ضوء الأشعة تحت الحمراء). لذلك أقترح رسمًا تخطيطيًا لجهاز استقبال وجهاز إرسال بسيط (على سبيل المثال) يعتمد على الأشعة تحت الحمراء. الأساس: مكبر للصوت التشغيلي k140ud7 (لدي ud708 هنا) ، ينبعث ويستقبل الثنائيات الضوئية IR ، ULF (k548un1a (b ، c - مؤشرات) - لقناتين) (على الرغم من أن قناة مكبر الصوت الثانية "تشغيل" متروك لك - تم تصميم دائرة التوقع لقناة واحدة ، أي أحادية). مزود الطاقة للجهاز: أوصي به عمومًا مع وجود استقرار لائق للتيارات (بالإضافة إلى محول "dendyushny" يزعج خلفية "الشبكة"). الطريقة: يتم تضخيم إشارة السعة المعدلة للمرسل بواسطة جهاز الاستقبال 1000 مرة.

كيف يعمل الجهاز. أقترح عليك مشاهدة مقطع فيديو قصير عن اختبار جهاز التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء "عن طريق الأذن". يمكنك التحقق بسرعة من الأداء وقوة الإشارة من خلال الصوت.

مستقبل الأشعة تحت الحمراء ودائرة الارسال الأشعة تحت الحمراء

عند التجميع ، يجب أن تكون المكثفات C1 و C2 قريبة من مكبر الصوت قدر الإمكان! يمكنك توصيل سماعات الرأس عالية المقاومة بالمخرج (لسماعات الرأس منخفضة المقاومة تحتاج إلى ULF منفصل). Photodiode FD7 (لدي FD263: "جهاز لوحي" مع عدسة تركيز) ؛ 0.125W مقاومات: R1 مع R4 تضبط عامل كسب الإشارة 1000 مرة. تم إعداد جهاز الاستقبال ببساطة: يتم توجيه الثنائي الضوئي إلى مصدر للأشعة تحت الحمراء ، على سبيل المثال ، مصباح 220 فولت - 50 هرتز: سوف يتصل الخيط بتردد 50 هرتز أو جهاز التحكم عن بعد من التلفزيون (فيديو ، وما إلى ذلك). حساسية جهاز الاستقبال عالية: يستقبل عادة الإشارات المنعكسة من الجدران ...

على مصابيح LED IR بجهاز الإرسال AL107a: أي منها سيفي بالغرض. R2 2 كيلو أوم ، C1 1000mkFx25V ، C2200mkFx25V ، أي محول أيضًا. على الرغم من أنه من الممكن تمامًا الاستغناء عن محول - لتطبيق إشارة صوتية مضخمة على المكثف C2.

مخطط الجهاز

دائرة استقبال الأشعة تحت الحمراء مع ULF

في الآونة الأخيرة ، إذا لزم الأمر ، قمت بتجميع مستقبل الأشعة تحت الحمراء لاختبار أجهزة التحكم عن بعد (أجهزة التلفزيون وأقراص DVD). بعد الانتهاء من الدائرة ، قمت بتثبيت ULF TDA7056 أحادي. يتمتع هذا مكبر الصوت بخصائص كسب جيدة تبلغ حوالي 42 ديسيبل ؛ يعمل في نطاق الجهد من 3 فولت إلى 18 فولت ، مما سمح لمستقبل الأشعة تحت الحمراء بالعمل حتى بجهد 3 فولت ؛ نطاق كسب TDA من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز (سيمر UD708 حتى 800 كيلو هرتز) كافٍ تمامًا لاستخدام جهاز الاستقبال كمرافقة صوتية ؛ لديه حماية ماس كهربائى على جميع الأرجل ؛ حماية الانهاك معامل تدخل ذاتي ضعيف. بشكل عام ، أحببت هذا ULF المدمج والموثوق (لدينا مقابل 90 روبل).
هناك وصف مفصل لها. يوضح الشكل 1 مثالاً على استخدام مكبر الصوت.

الصورة TDA7056

رسم بياني 1. دائرة مكبر للصوت مع TDA7056

والنتيجة هي مستقبل الأشعة تحت الحمراء في الشكل 2 ، والذي يعمل في نطاق الجهد من 3 فولت إلى 12 فولت. أوصي باستخدام البطاريات أو البطاريات القابلة لإعادة الشحن لتشغيل جهاز الاستقبال. عند استخدام مصدر الطاقة ، يلزم وجود مصدر مستقر ، وإلا سيتم سماع خلفية شبكة 50 هرتز ، مما يضخم UD708. إذا تم وضع الجهاز بالقرب من مصدر جهد رئيسي أو إشعاع تردد لاسلكي ، فقد يتسبب ذلك في حدوث تداخل. لتقليل الضوضاء ، من الضروري تضمين مكثف C5 في الدائرة. تم تصميم TDA7056 لإخراج مكبر صوت 16 أوم ، وللأسف ليس لدي واحد. اضطررت إلى استخدام مكبر صوت 3 وات 4 أوم تم توصيله من خلال مقاوم 50 أوم 1 وات. تؤدي مقاومة ملف السماعة المنخفضة للغاية إلى زيادة الطاقة وزيادة سخونة مكبر الصوت. بشكل عام ، بسبب المقاوم الإضافي ، لا تسخن ULF ، لكنها توفر ربحًا مقبولًا تمامًا.

جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء هو جهاز قياسي متصل بمنفذ COM (RS-232) ويستخدم للتحكم عن بعد في الروبوت.

أحد المخططات الممكنة لجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء. سيعمل أي جهاز استقبال يعمل بالأشعة تحت الحمراء بقوة 5 فولت يستخدم في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية (أجهزة التلفزيون) مع جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء. على سبيل المثال: TSOP1836 أو IS1U60L أو GP1U52X أو SFH506-36 أو TK1833 المحلي. مطلوب مثبت الجهد KREN5A لتشغيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء بجهد 5 فولت ، لأن يتم توفير 12 فولت من السن السابع بمنفذ COM. يمكن اختيار المقاوم من نطاق 3-5 kOhm ، المكثف 4.7-10 MkF. أي صمام ثنائي منخفض الطاقة.

في الرسم البياني أعلاه ، يتم تطبيق إشارة الخرج على دبوس واحد من منفذ COM (DCD). لا يتم استخدام هذا الدبوس بواسطة ماوس قياسي لمنفذ COM ، لذلك إذا لم يكن لديك منفذ COM مجاني كافٍ ، فيمكن استخدام هذه الدائرة بالتوازي مع الماوس (ولكن ليس مع مودم)! يمكن تطبيق إشارة الخرج ليس فقط على DCD ، ولكن أيضًا على المسامير الأخرى ، مثل CTS أو DSR. يمكن ضبط كل هذه المعلمات في برنامج يعمل في مستقبل الأشعة تحت الحمراء. هناك العديد من المتغيرات للبرنامج ، وأكثرها شيوعًا هو برنامج WinLIRC. يمكنني أيضًا أن أوصي باستخدام برنامج Girder.

Pinout وظهور العناصر الرئيسية للدائرة

من اليسار إلى اليمين - نوعان من مستقبلات الأشعة تحت الحمراء بجهد 5 فولت ، ودائرة كهربائية دقيقة لمثبت الجهد KREN5A.

منفذ COM Pinout

Pinout ووصف جهات اتصال منفذ COM (25 دبوس).

يلعب مستقبل الأشعة تحت الحمراء دورًا مهمًا في حياتنا اليومية. بمساعدة هذه الدائرة المصغرة ، يمكننا التحكم في السلع الحديثة للأجهزة المنزلية والتلفزيون ومركز الموسيقى وراديو السيارة وتكييف الهواء. هذا يسمح لنا بالقيام بجهاز تحكم عن بعد (جهاز تحكم عن بعد) ، دعنا نلقي نظرة فاحصة على تشغيله ومخططه والغرض منه والتحقق منه. في المقالة ، جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء هو كيفية التحقق من ذلك بنفسك.

ما هو مستقبل الأشعة تحت الحمراء وكيف يعمل

هذه دائرة كهربائية متكاملة ، مهمتها المباشرة والرئيسية ، تلقي إشارة الأشعة تحت الحمراء ومعالجتها ، وهو بالضبط ما يعطيه جهاز التحكم عن بعد. بمساعدة هذه الإشارة ، يتم التحكم في المعدات.

في قلب هذه الدائرة الدقيقة يوجد ثنائي ضوئي دبوس ، عنصر خاص ، مع تقاطع pn ومنطقة i بينهما ، نظير لقاعدة الترانزستور ، كما هو الحال في شطيرة ، هنا لديك دبوس الاختصار بطريقة ما ، عنصر فريد.

يتم تشغيله في الاتجاه المعاكس ولا يسمح بمرور التيار الكهربائي. تدخل إشارة الأشعة تحت الحمراء إلى المنطقة i ، وتجري التيار وتحوله إلى جهد.

تنتظر المراحل التالية ، مرشح متكامل ، وكاشف السعة ، وعند خط النهاية ، ترانزستورات الإخراج.

كقاعدة عامة ، لا يعد شراء مستقبل IR جديد في أحد المتاجر أمرًا منطقيًا ، حيث يمكن لحامه بحرية من اللوحات الإلكترونية المختلفة. إذا كنت تقوم بتجميع جهاز لاختبار جهاز التحكم عن بعد من مواد الخردة ، دون معرفة العلامات الدقيقة للجهاز ، فيمكن تحديد pinout بنفسك.

سنحتاج إلى مقياس متعدد أو وحدة إمداد طاقة أو عدة بطاريات ، أسلاك توصيل ، يمكن إجراء التثبيت بشكل مفصلي.

يحتوي على ثلاثة دبابيس ، واحد GND ، بالإضافة إلى 5 فولت مطبق على الثاني ، وتخرج إشارة الخروج من الثالث. نقوم بتوصيل مصدر الطاقة بالقدمين الأولى والثانية ، على التوالي ، وإزالة الجهد من الثالث.

إنه في حالة انتظار إشارة من جهاز التحكم عن بعد ، وعلى المتر المتعدد نرى خمسة فولت. نبدأ في تبديل القنوات أو الضغط على أزرار أخرى ، مع توجيه جهاز التحكم عن بعد إليها.

إذا كان عاملاً ، سينخفض الجهد بحوالي 0.5-1 فولت. إذا حدث كل شيء كما هو مكتوب هنا ، فإن الجهاز يعمل ، وإلا فإن العنصر لا يعمل بشكل صحيح.

كيفية تثبيت مستقبل الأشعة تحت الحمراء

على سبيل المثال ، أخذت دائرة كهربائية مجهولة تمامًا بالنسبة لي ، والتي كانت موضوعة في صندوق به عناصر ، "ناقص" ، تم تحديدها من خلال النقطة الموجودة في الجزء الخلفي من العنصر ، "زائد" ، بشكل تجريبي من خلال المقاوم. لم أخاطر بأي شيء ، لأنه كان في الأصل عاملًا ، ولم يكن هناك أمل.

لتحديد دبوس جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء ، إذا كان ملحومًا في اللوحة ، انظر إليه ، فربما يكون هناك علامة على المسامير. إذا لم يتم كتابة أي شيء هناك ، فافحص العنصر نفسه ، وابحث عن اسمه ، ثم ابحث على الإنترنت عن الخصائص والبيانات ، فإن مثل هذا العمل يكون مؤهلًا للغاية. باتباع التعليمات ، كيفية التحقق من مستقبل الأشعة تحت الحمراء بنفسك.

مخطط من مجلة "Young Technician".

مستقبل الأشعة تحت الحمراء ودائرة الارسال الأشعة تحت الحمراء

عند التجميع ، يجب أن تكون المكثفات C1 و C2 قريبة من مكبر الصوت قدر الإمكان! يمكنك توصيل سماعات الرأس عالية المقاومة بالمخرج (لسماعات الرأس منخفضة المقاومة تحتاج إلى ULF منفصل). Photodiode FD7 (لدي FD5 .. نوع من: "حبة" مع عدسة تركيز - لا أتذكر الاسم الدقيق) ؛ 0.125W مقاومات: R1 مع R4 تضبط عامل كسب الإشارة 1000 مرة. تم إعداد جهاز الاستقبال ببساطة: يتم توجيه الثنائي الضوئي إلى مصدر للأشعة تحت الحمراء ، على سبيل المثال ، مصباح 220 فولت - 50 هرتز: سوف يتصل الخيط بتردد 50 هرتز أو جهاز التحكم عن بعد من التلفزيون (فيديو ، وما إلى ذلك). حساسية جهاز الاستقبال عالية: يستقبل عادة الإشارات المنعكسة من الجدران ...

مخطط الجهاز

في الآونة الأخيرة ، إذا لزم الأمر ، قمت بتجميع مستقبل الأشعة تحت الحمراء لاختبار أجهزة التحكم عن بعد (أجهزة التلفزيون وأقراص DVD). بعد الانتهاء من الدائرة ، قمت بتثبيت ULF TDA7056 أحادي. يتمتع هذا مكبر الصوت بخصائص كسب جيدة تبلغ حوالي 42 ديسيبل ؛ يعمل في نطاق الجهد من 3 فولت إلى 18 فولت ، مما سمح لمستقبل الأشعة تحت الحمراء بالعمل حتى بجهد 3 فولت ؛ نطاق كسب TDA من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز (سيمر UD708 حتى 800 كيلو هرتز) كافٍ تمامًا لاستخدام جهاز الاستقبال كمرافقة صوتية ؛ لديه حماية ماس كهربائى على جميع الأرجل ؛ حماية الانهاك معامل تدخل ذاتي ضعيف. بشكل عام ، أحببت هذا ULF المدمج والموثوق (لدينا مقابل 90 روبل).
هناك معه. يوضح الشكل 1 مثالاً على استخدام مكبر الصوت.

الصورة TDA7056

رسم بياني 1. دائرة مكبر للصوت مع TDA7056

الصورة 2. دائرة استقبال الأشعة تحت الحمراء مع ULF

صورة لجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء

في هذا الدرس ، ضع في اعتبارك توصيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء بـ Arduino. سنخبرك بالمكتبة التي يجب استخدامها لمستقبل الأشعة تحت الحمراء ، ونعرض رسمًا تخطيطيًا لاختبار تشغيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء من جهاز التحكم عن بُعد ، ونحلل الأوامر في C ++ لتلقي إشارة تحكم.

جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء. مبدأ التشغيل

تُستخدم أجهزة استقبال الأشعة تحت الحمراء على نطاق واسع في الهندسة الإلكترونية نظرًا لسعرها المعقول وبساطتها وسهولة استخدامها. تتيح لك هذه الأجهزة التحكم في الأجهزة باستخدام جهاز تحكم عن بعد ويمكن العثور عليها في أي نوع من التقنيات تقريبًا.

مبدأ تشغيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء. معالجة إشارة جهاز التحكم عن بعد

مستقبل الأشعة تحت الحمراء على Arduino قادر على استقبال ومعالجة إشارة الأشعة تحت الحمراء ، في شكل نبضات ذات مدة وتردد معينين. عادةً ما يحتوي مستقبل الأشعة تحت الحمراء على ثلاثة أرجل ويتكون من العناصر التالية: الثنائي الضوئي PIN ، ومضخم الصوت ، ومرشح ممر النطاق ، وكاشف السعة ، ومرشح دمج ، وترانزستور خرج.

تحت تأثير الأشعة تحت الحمراء في الثنائي الضوئي ، بينهما صو نمناطق خلقت مساحة إضافية من أشباه الموصلات ( أناالمنطقة) ، يبدأ التيار بالتدفق. تنتقل الإشارة إلى مكبر للصوت ثم إلى مرشح تمرير النطاق الذي يحمي جهاز الاستقبال من التداخل. يمكن أن تتسبب أي أجهزة منزلية في حدوث تداخل.

يتم ضبط مرشح تمرير النطاق على تردد ثابت: 30 ؛ 33 ؛ 36 ؛ 38 ؛ 40 و 56 كيلو هرتز. لكي يستقبل مستقبل Arduino IR الإشارة من جهاز التحكم عن بعد ، يجب أن يكون جهاز التحكم عن بعد على نفس التردد الذي تم ضبط الفلتر في مستقبل الأشعة تحت الحمراء عليه. بعد المرشح ، تنتقل الإشارة إلى كاشف السعة ، ومرشح متكامل ، وترانزستور خرج.

كيفية توصيل مستقبل IR بـ Arduino

تحتوي مساكن مستقبلات الأشعة تحت الحمراء على مرشح بصري لحماية الجهاز من المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية ؛ وهي مصنوعة من شكل خاص لتركيز الإشعاع المستلم على الثنائي الضوئي. لتوصيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء بـ Arduino UNO ، يتم استخدام ثلاثة دبابيس متصلة بالمنافذ - GND و 5 V و A0.

للدرس نحتاج التفاصيل التالية:

لوحة اردوينو أونو
لوح الخبز
كابل USB؛
مستقبل الأشعة تحت الحمراء
جهاز التحكم؛
1 ليد ؛
1 المقاوم 220 أوم ؛
مجلد مجلد وأسلاك المجلد الأم.

رسم تخطيطي لتوصيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء بمنفذ Arduino التناظري

قم بتوصيل مستقبل الأشعة تحت الحمراء وفقًا للدائرة ومصابيح LED بـ 12 و 13 دبابيس وقم بتحميل الرسم التخطيطي.

#تضمن // قم بتوصيل المكتبة بجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء IRrecv irrecv (A0) ؛ // حدد الدبوس الذي يتصل به مستقبل الأشعة تحت الحمراءنتائج decode_results ؛ إعداد باطل () // إجراء الإعداد (irrecv.enableIRIn () ؛ // بدء استقبال إشارة الأشعة تحت الحمراء pinMode (13 ، الإخراج) ؛ سيكون // pin 13 هو الإخراج pinMode (12 ، الإخراج) ؛ سيكون // pin 12 هو الإخراج pinMode (A0 ، الإدخال) ؛ سيكون // pin A0 هو الإدخال ("الإدخال باللغة الإنجليزية")المسلسل .begin (9600) ؛ // قم بتوصيل شاشة المنفذ) حلقة باطلة () // حلقة الإجراء (if (irrecv.decode (& results)) // إذا جاءت البيانات ، فنفذ الأوامر(المسلسل .println (results.value) ؛ // إرسال البيانات المستلمة إلى المنفذ // قم بتشغيل وإيقاف تشغيل المصابيح ، اعتمادًا على الإشارة المستلمة if (results.value == 16754775) (digitalWrite (13، HIGH) ؛) if (results.value == 16769055) (digitalWrite (13، LOW)؛) if (results.value == 16718055) (digitalWrite (12، عالية) ؛) if (results.value == 16724175) (digitalWrite (12، LOW)؛) irrecv.resume () ؛ // تلقي الإشارة التالية على مستقبل الأشعة تحت الحمراء } }

تفسيرات للكود:

تحتوي مكتبة IRremote.h على مجموعة من الأوامر وتسمح لك بتبسيط الرسم التخطيطي ؛
يعين بيان decode_results اسم نتائج المتغير للإشارات المستقبلة من جهاز التحكم عن بعد.

عن ماذا تبحث:

لكي تكون قادرًا على التحكم في تشغيل مؤشر LED ، يجب عليك تشغيل شاشة المنفذ ومعرفة الإشارة التي يتم إرسالها بواسطة هذا الزر أو ذاك على جهاز التحكم عن بُعد ؛
يجب إدخال البيانات الناتجة في الرسم. قم بتغيير الرمز المكون من ثمانية أرقام في المخطط بعد علامة المساواة المزدوجة إذا (results.value == 16769055) إلى الرمز الخاص بك.

جهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء والتشغيل والتحقق

تشغيل ورسم تخطيطي لجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء

فحص مستقبل الأشعة تحت الحمراء