Фотодатчик МК – для новичков в радиоделе

May 10, 2014 by admin Комментировать »

Датчики этого вида бывают разными – это и фоторезисторы, и фотодиоды, и фототранзисторы Фоторезисторы можно успешно использовать, например, в устройствах включения освещения в тёмное время суток И опять, можно не применять микроконтроллер, но последний позволяет легче собрать, сделать легко перестраиваемым устройство, а, главное, лишний раз поработать с микроконтроллером

У меня есть несколько разновидностей фотоприёмников Сейчас я использую фотодиод PB W41N И для начала я хочу посмотреть, как выглядит инфракрасный сигнал с пульта управления телевизором Давно собирался

Обычно, работая с такими сигналами, я применял микросхему приёмника TSOP Очень удобно Но микросхема удаляет несущую частоту, а практически все ИК-пульты управления имеют несущую частоту, хотя я встречал и такие, что несущую частоту не использовали А посмотреть на обычном осциллографе сигнал в «живом» виде когда-то пытался, но безуспешно Итак

Рис 263 Сигнал с пульта управления телевизором

Признаюсь, это не совсем то, что я ожидал увидеть Хотя на обычном осциллографе я и этого, думаю, не увидел бы Сигнал пролетел бы так (если он не повторяется, то проходит очень быстро), что успеваешь только понять, что сигнал есть

Перенастроив осциллограф, я получаю ещё один вид сигнала

Рис 264 Второе изображение сигнала с пульта управления телевизором

Скорее всего, сигнал при нажатой кнопке повторяется, а на этом изображении виден единичный экземпляр сигнала Но я знаю, что сигнал должен иметь несущую частоту Обычно  несущая частота 20-50 кГц (хотя может доходить до 500 кГц), а этого я на осциллограмме не вижу Придётся присмотреться внимательнее

Чтобы удобнее было присматриваться, можно использовать режим Single (одиночный кадр) В этом режиме, как я понимаю, сигнал фиксируется в течение промежутка времени, заданного переключателем длительности развёртки

Рис 265 Ещё одно изображение сигнала

Теперь я вижу несущую частоту Манипулируя длительностью развёртки, позицией «луча» и уровнем срабатывания триггера, я могу даже определить частоту несущей

Рис 266 Определение частоты несущей команды пульта

Увлёкшись рассматриванием сигнала, я даже не пояснил, что я делаю А делаю я следующее Я соединяю фотодиод и резистор, подав на них напряжение 5 В

Рис 267 Включение фотодиода PB W41N

При освещении фотодиода его сопротивление (а он включён так, что остаётся закрыт) уменьшается Таким образом, каждый раз, когда на фотодиод падает свет, он меняет своё сопротивление  Напряжение  на  диоде,  за  которым  я  наблюдаю,  уменьшается  Это  видно  на осциллограммах Но почему я несколько раз повторял о несущей частоте Разве это радиоприёмник

Метод модуляции сигнала применяется достаточно часто (кроме радиовещания): и в измерительной технике, и в управляющих устройствах, и в последнее время широтно-импульсная модуляция применяется в усилителях звуковой частоты

Если вы в точке измерения будет измерять напряжение мультиметром, то заметите, что напряжение меняется от 45 до 25 В, если фотодиод повернуть от стенки, куда он «смотрел» первоначально, к окну Высокая чувствительность фотоприёмника мешает ему принимать команды Чтобы избежать влияния посторонней засветки, излучающий светодиод модулируют сигналом с частотой 20-50 кГц, а фотоприёмник соединяют со  схемой распознавания сигнала через конденсатор Результат – хорошее распознавание сигнала, особенно, если добавить фильтр верхних частот

Фотодиод, который я включил в обратной полярности, может работать и без добавочного сопротивления и источника напряжения Он сам генерирует напряжение Чтобы проверить это, я отключаю питающее напряжение И теперь сигнал, который я наблюдал раньше, вновь виден на экране осциллографа

Рис 268 Работа фотодиода в режиме генератора напряжения

Да, амплитуда генерируемого напряжения невелика да, засветка смещает луч осциллографа, но сигнал есть

Но вернёмся от опытов с фотодиодом к опытам с пультом

Осциллограф не показывает несущую частоту явным образом Но хотелось бы увидеть сигнал с пульта в том виде, в каком его воспроизводит пульт Посмотрим, не поможет ли в этом усилитель Суть следующего эксперимента такова: добавим к фотодиоду что-то вроде компаратора, который мы сделаем из операционного усилителя LM358N, с которым мы уже знакомы Схему включения используем ту, что рекомендует изготовитель микросхемы:

Рис 269 Схема включения фотодиода, рекомендованная изготовителем LM358N

Эту схему, там есть много других интересных схем, я взял из справочного листка к микросхеме (datasheet)

Питающее напряжение при этом однополярное 5 В Примерно так делают и фотоприёмники, используемые в управляемых устройствах И результат:

Рис 2610 Результат проверки ИК-команды, получаемый с выхода ОУ

Результирующий сигнал инвертирован, но его вид, практически, не отличается от ранее полученной осциллограммы Можно было бы подумать, что этот результат – плод плохой работы моего нового осциллографа, если бы я не проверил это с помощью старого, аналогового осциллографа Полученная осциллограмма была такой же

И теперь о том, зачем я привёл этот эксперимент на макетной плате

Если бы я не был убеждён в необходимости модуляции ИК-сигнала, я, проведя «живой» эксперимент, убедился бы, что никакой несущей частоты нет

Что же мешает мне думать иначе Ведь на осциллограмме я не вижу несущую частоту

Пульт   управления   должен   работать   на   достаточно   большом   расстоянии   Чтобы   он   мог

«докричаться» до телевизора на расстоянии в несколько метров, светодиод должен гореть очень ярко То есть, через светодиод должен протекать большой ток Но, открыв справочник, можно убедиться, что светодиоды, как правило, имеют допустимый средний ток порядка 100 мА И это

достаточно хорошие светодиоды А индикаторные светодиоды имеют этот ток, в основном, не более 20 мА Вы можете проверить, что такой ток не позволит вам передавать сигнал на большое расстояние

Думаю, что пульты используют свойство светодиодов излучать короткие мощные импульсы При этом скважность импульсов должна быть не менее оговорённой в справочнике Но в этих условиях импульсный ток, то есть кратковременная яркая вспышка светодиода, может значительно превышать средний Вот таблица из справки к светодиоду L-34F3C:

Рис 2611 Таблица электрических параметров ИК-светодиода

Конечно, сигнал, видимый на экране осциллографа, импульсный, и такой сигнал решает задачу посторонней засветки, но посмотрите: первый импульс имеет длительность около 5 мс, а сам информационный сигнал не может обеспечить должную скважность Такой режим работы светодиод не выдержит

С другой стороны, при длительности импульса в 10 мкс и скважности 100 импульс не будет виден на осциллограмме одиночного сигнала Но мой новый осциллограф, справедливости ради, всё- таки разглядел несущую

И, наконец, при чём здесь микроконтроллер

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты