เครื่องส่งสัญญาณอินฟราเรด: 4 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

บทความนี้แสดงวิธีการสร้างเครื่องส่งสัญญาณอินฟราเรดแบบอนาล็อก

นี่คือวงจรเก่า ทุกวันนี้เลเซอร์ไดโอดใช้ในการส่งสัญญาณดิจิตอลผ่านใยแก้วนำแสง

วงจรนี้สามารถใช้เพื่อส่งสัญญาณเสียงผ่านอินฟราเรด คุณจะต้องมีเครื่องรับเพื่อตรวจจับสัญญาณที่ส่ง ไม่จำเป็นต้องปรับสัญญาณ

เสบียง

ส่วนประกอบ: ทรานซิสเตอร์ NPN BJT, ฮีตซิงก์, สายไฟหุ้มฉนวน, เมทริกซ์บอร์ด, ตัวต้านทาน 1 kohm - 5, ตัวต้านทาน 100 โอห์ม - 3 (ขึ้นอยู่กับจำนวนเครื่องส่งสัญญาณที่คุณใช้), ตัวเก็บประจุแบบไบโพลาร์ 100 uF, โพเทนชิโอมิเตอร์ 1 Megohm - 2, กำลัง แหล่งสัญญาณ (3 V หรือ 4.5 V - สามารถใช้กับแบตเตอรี่ AA/AAA/C/D)

เครื่องมือ: คีมปอกสายไฟ

ส่วนประกอบเสริม: บัดกรี, ลวดโลหะ 1 มม., แผ่นถ่ายเทความร้อน

เครื่องมือเสริม: หัวแร้ง, ออสซิลโลสโคป USB

ขั้นตอนที่ 1: ออกแบบวงจร

อย่าเพิ่ม Rb1 เกิน 1 kohm มิฉะนั้นทรานซิสเตอร์จะไม่อิ่มตัว

ฉันจำลองเครื่องส่งสัญญาณอินฟราเรดด้วยไดโอดสี่ตัว หากไดโอดแต่ละตัวมีศักย์ไฟฟ้า 0.7 V มากกว่าแรงดันอนุกรมทั้งหมดจะเท่ากับ 2.8 V หรือประมาณ 3 V นี่คือแรงดันตกคร่อมตัวส่งสัญญาณอินฟราเรดของฉัน

ตัวต้านทาน Ra สามารถเป็นค่าใดก็ได้ตั้งแต่ 1 kohm ถึง 1 Megohm

ฉันพบว่าการเพิ่มค่า Rc ให้กับวงจรทรานซิสเตอร์เพิ่มเกนของแอมพลิฟายเออร์นี้ เมื่อแรงดันไฟอินพุตต่ำมาก ทรานซิสเตอร์จะปิด กระแสไบแอสต่ำจะเข้าสู่ฐานทรานซิสเตอร์ด้วย Vce (แรงดันอิมิตเตอร์ของตัวรวบรวมใกล้ศูนย์) ตัวต้านทาน Rc เพิ่มแรงดัน Vce ของทรานซิสเตอร์เมื่อทรานซิสเตอร์ปิดอยู่ คุณสามารถลองใช้ค่า Rc ที่ 10 kohms หรือ 100 kohms และดูว่าสิ่งนี้จะเพิ่มเกนหรือไม่เพราะค่า Rc ต่ำ (แม้แต่ 1 kohm) จะสร้างผลกระทบต่อการโหลดต่อเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อค่าตัวต้านทาน Rc สูงก็เหมือนกับการไม่ใช้ตัวต้านทาน Rc เลย

อย่างไรก็ตาม การเพิ่มตัวต้านทาน Rc ที่ตรงกันข้ามกับเครื่องตรวจจับ LED ทรานซิสเตอร์วัตถุประสงค์ทั่วไปจะลดอัตราขยายลงเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่ได้ใช้ในบทความเหล่านั้น:

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

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

เป็นการดีที่สุดที่จะสมมติว่าทรานซิสเตอร์แต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง

ขั้นตอนที่ 2: การจำลอง

การจำลอง PSpice แสดงอัตราขยายที่สูงมาก และนี่คือเหตุผลที่ฉันเชื่อมต่อโพเทนชิออมิเตอร์ลดทอนเข้ากับอินพุต

ค่าโพเทนชิโอมิเตอร์สูงส่งผลต่อความถี่ตัวกรองผ่านสูง อย่างไรก็ตาม อย่าใช้โพเทนชิโอมิเตอร์ที่ต่ำกว่า 1 kohms Infact ดีกว่าคุณใช้อย่างน้อย 10 kohms เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับเอาต์พุตเสียง

ขั้นตอนที่ 3: สร้างวงจร

ฉันใช้ตัวต้านทานกำลังสูง คุณไม่จำเป็นต้องมีตัวต้านทานกำลังสูงสำหรับวงจรนี้ น่าจะเป็น Rd1 และ Rd2 ที่ต้องการพลังงานสูงหากคุณเพิ่มแรงดันไฟฟ้าและใช้ไดโอดอินฟราเรดกระแสสูง

ฉันระบุแหล่งจ่ายไฟ 3 V ในการออกแบบวงจรเพราะไดโอดอินฟราเรดบางตัวมีแรงดันไบอัสไปข้างหน้าสูงสุดเพียง 2 V เท่านั้น นั่นหมายความว่ากระแสไดโอดสูงสุดจะเป็น:IcMax = (Vs - Vd - VceSat) / Rc

= (3 V - 2 V - 0.25 V) / 100 โอห์ม

= 0.75 V / 100 โอห์ม = 7.5 mA

อย่างไรก็ตาม ไดโอดที่ฉันใช้มีแรงดันไบแอสไปข้างหน้าสูงสุด 3 โวลต์ นี่คือเหตุผลที่ฉันใช้แหล่งจ่าย 4.5 โวลต์ (ไม่ใช่ 3 โวลต์) และกระแสไดโอดสูงสุดในกระแสวงจรของฉันคือ:

IcMax = (Vs - Vd - VceSat) / Rc

= (4.5 V - 3 V - 0.25 V) / 100 โอห์ม

= 1.25 V / 100 โอห์ม = 12.5 mA

ขั้นตอนที่ 4: การทดสอบ

ฉันแนะนำการลดทอนของโพเทนชิออมิเตอร์เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์ทรานซิสเตอร์มีอัตราขยายที่สูงมาก จึงทำให้เอาต์พุตอิ่มตัวที่ไม่เหมาะสมกับสัญญาณเสียงที่ต้องใช้การขยายและการส่งสัญญาณเชิงเส้น

ฉันเชื่อมต่อช่องสัญญาณสีม่วงกับหนึ่งในโหนดตัวส่งสัญญาณอินฟราเรด (โหนดที่สองเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟ)

เครื่องกำเนิดสัญญาณของฉันมีเอาต์พุตสูงสุด 15 V peak หรือ 30 V peak to peak อย่างไรก็ตาม สำหรับกราฟด้านบน ฉันตั้งค่าเครื่องกำเนิดสัญญาณเป็นการตั้งค่าขั้นต่ำ ออสซิลโลสโคป USB ของฉันแสดงสเกลที่ไม่ถูกต้องสำหรับช่องสีฟ้าอ่อน แอมพลิจูดของสัญญาณอินพุตถูกตั้งค่าไว้ที่จุดสูงสุด 100 mV

วงจรของฉันไม่ได้ทดสอบกับเครื่องรับอินฟราเรด คุณสามารถทำสิ่งนี้ด้วยตัวเอง