Úvod do infračervených obvodov: 8 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

IR je komplexná časť technológie, s ktorou sa však veľmi ľahko pracuje. Na rozdiel od diód LED alebo laserov nie je infračervené žiarenie ľudským okom viditeľné. V tomto návode ukážem používanie infračerveného žiarenia prostredníctvom 3 rôznych obvodov.

Obvody nebudú používať infračervené prijímače alebo mikrokontroléry, namiesto toho budú na detekciu infračerveného signálu používať fotodiódu, pretože je to jednoduchšie.

Krok 1: Základy IR LED a fotodiód

Všetky tri projekty závisia od IR LED a fotodiódy. IR LED vyžaruje infračervené žiarenie vo všetkých smeroch, fotodióda je umiestnená vedľa nej, takže ak sa k nej predmet dostane príliš blízko, bude odrážať infračervené žiarenie do fotodiódy, fotodióda zmení infračervené žiarenie, ktoré absorbuje na signál, signál potom môžete aktivovať ďalšie veci. Všimnite si toho, že vyššie uvedený diagram má čiernu infračervenú LED diódu a priehľadnú fotodiódu, čo nie je veľmi bežné, pretože to býva naopak, ale nasledujúce 3 projekty používajú normálny typ IR párov (IR LED: priehľadná, fotodióda: čierna/tmavá Fialová). Na farbách diód nezáleží, ale nezabudnite si spomenúť, ktorá je ktorá.

Dôležité veci na vedomie (prečítajte si nasledujúce):

IR LED: Infračervená LED vyžaruje IR žiarenie, žiarenie nevidíme, pretože obsahuje nižšiu frekvenciu ako viditeľné svetlo, ľudia môžu infračervené žiarenie detekovať iba ako teplo (takže IR LED sa môže trochu zahriať, to je normálne) a žiarenie je nie je škodlivé, pretože je to len teplo.

Fotodióda: Fotodióda je ako LED, ale nevydáva svetlo, namiesto toho je to svetelný senzor (ako LDR, ale nie celkom). Fotodióda môže mať mnoho foriem: zvyčajne vyzerá ako čierna LED dióda, ale môže byť aj priehľadná (v ktorej sa nezamieňa s inými diódami LED). Fotodióda je pripojená odlišne od bežných LED diód, namiesto Vcc k anóde LED je to Vcc ku katóde fotodiódy (ako spôsob pripojenia batérií).

Pri kúpe infračervených diód LED a fotodiód sa snažte ich kúpiť v pároch, pretože niekedy IR LED diódy s fotodiódou nefungujú.

Krok 2: IR obvod 1

Prvý IR obvod len ukáže, ako tento pár (IR LED a fotodióda) funguje. Použitím tranzistora môžeme premeniť špinavý analóg z fotodiódy na čistý analóg, ktorý sa výstupnej LED páči viac. Obvod je veľmi jednoduchý, všetko, čo potrebuje, je:

Rezistor: 2x 220 ohmov (alebo podobný), 1x 10 k

Dióda: 1x IR LED, 1x generická LED, 1x fotodióda

Tranzistor: 1x BC547 (alebo akýkoľvek ekvivalentný NPN tranzistor, napr. 2n2222A)

Zdroj napájania 5 V (USB je v poriadku), prepojovacie káble a nepájivá doska.

Krok 3: Test infračerveného obvodu 1

Pred dokončením obvodu sa uistite, že IR LED a fotodióda sú umiestnené vedľa seba.

Hneď ako je obvod zapojený, otestujte senzor tak, že umiestnite predmet alebo prst asi 5 cm nad dve diódy, potom pomaly posuňte predmet/prst smerom k diódam, kým sa ich oboch nedotknete. Generická dióda LED by sa mala rozsvietiť viac, čím bližšie ste, pretože objekt odráža do fotodiódy viac infračerveného žiarenia.

Ak sa tak nestane, skontrolujte, či ste fotodiódu vložili správne, skontrolujte zapojenie vodičov, skontrolujte zdroj napájania, ak nič z tohto nepomôže, problém mohol nastať medzi IR diódou LED a fotodiódou (mali by ste si kúpiť novú alebo skúste iný pár).

Uistite sa, že okruh nespúšťate pod slnkom alebo veľmi jasným svetlom, pretože to zamieňa fotodiódu.

Krok 4: IR obvod 2

Teraz chápete, ako IR LED a fotodióda spolupracujú ako senzor, transformujeme predchádzajúci obvod na poplachový obvod. Tento obvod bude používať zosilňovač OP na zosilnenie signálu fotodiód, na výstup zosilňovača OP je pripojený bzučiak, ktorý je však možné upraviť a nahradiť iným komponentom/obvodom.

Tento obvod bude potrebovať:

Rezistor: 1x 220 (alebo podobný), 1x 10k

Potenciometer: 1x 10k

Dióda: 1x IR LED, 1x fotodióda

IC čip: 1x LM358

Ostatné: 1x bzučiak alebo ho nahraďte vlastným obvodom.

Napájanie 5v (USB je v poriadku), Breadboard, prepojovacie vodiče.

Krok 5: Test infračerveného obvodu 2

Nezabudnite, že dve diódy musia byť vedľa seba ako posledný obvod. Ak chcete otestovať obvod, presuňte predmet alebo ruku nad dve diódy, malo by to spustiť alarm. Citlivosť fotodiódy môžete nastaviť aj otáčaním potenciometra, dôjde k bodu, kedy bude alarm vždy zapnutý, pretože fotodióda je taká citlivá na infračervené žiarenie, že ju detekuje z atmosféry okolo seba. Nie je možné, aby som ukázal fungovanie obvodu na obrázku vyššie, ale predstavte si, že počujete zvuk bzučiaka.

Nepoužívajte obvod na slnku alebo na veľmi jasnom svetle, pretože to môže zameniť fotodiódu.

Ak chcete odstrániť problémy, zopakujte krok 3.

Krok 6: IR obvod 3

V tomto obvode aktivujeme LED (alebo akýkoľvek výstup) bez stlačenia tlačidla. Tentoraz budú použité dva páry IR LED a fotodiód. Namiesto použitia OP zosilňovača použijeme pre jednoduchosť časovač 555. Tiež prinesieme späť tranzistory na vyhladenie analógového signálu.

Tento obvod bude vyžadovať:

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

Kondenzátor: 1x 10nf

Dióda: 2x IR LED, 2x fotodióda, 1x generická LED

Tranzistor: BC547 (alebo ekvivalent)

IC čip: 1x 555 časovač

Napájanie 5v (USB je v poriadku), Breadboard, prepojovacie vodiče

Uistite sa, že dva páry diód majú medzi sebou vzdialenosť, aby sa navzájom nerušili. Nezabudnite tiež spárovať správne diódy.

Krok 7: Test infračerveného obvodu 3

Obvod pozostáva z dvoch párov diód, jedna zapne výstup, druhá ho vypne. Najprv musíte zistiť, ktorá dvojica diód ovláda čo. Akonáhle to urobíte, môžete výstup zapnúť umiestnením predmetu nad jeden pár diód. Výstup zostane zapnutý, aj keď ste odnímali svoj predmet zo snímača, výstup sa vypne iba vtedy, keď umiestnite predmet nad druhý snímač, zostane vypnutý, kým tento proces nezopakujete.

Opäť nepracujte na slnku.

Krok 8: Viac IR vecí

Infračervené obvody majú oveľa väčší svet, nie je príliš komplikovaný, ale je celkom fascinujúci. Namiesto IR LED a fotodiód by lepšie obvody pozostávali z IR diaľkových ovládačov a IR prijímačov, tieto zariadenia môžu pokryť oveľa väčší dosah a môžu tiež prenášať viac informácií.

Ak máte nejaké otázky, kľudne sa pýtajte.