Einführung in IR-Schaltungen - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

IR ist eine komplexe Technologie und dennoch sehr einfach zu handhaben. Im Gegensatz zu LEDs oder LASER kann Infrarot mit dem menschlichen Auge nicht gesehen werden. In diesem Instructable werde ich die Verwendung von Infrarot durch 3 verschiedene Stromkreise demonstrieren.

Die Schaltungen verwenden keine IR-Empfänger oder Mikrocontroller, sondern verwenden eine Fotodiode, um das IR-Signal zu erkennen, da dies einfacher ist.

Schritt 1: Grundlagen von IR-LEDs und Fotodioden

Die drei Projekte hängen alle von der IR-LED und der Photodiode ab. Die IR-LED emittiert Infrarotstrahlung in alle Richtungen, die Fotodiode wird daneben platziert, so dass, wenn ein Objekt zu nahe kommt, sie die Infrarotstrahlung in die Fotodiode reflektiert, die Fotodiode wandelt das absorbierte Infrarot in ein Signal um, das Signal dann kann man andere dinge aktivieren. Beachten Sie, dass das obige Diagramm eine schwarze IR-LED und eine transparente Fotodiode hat. Dies ist nicht sehr üblich, da es normalerweise umgekehrt ist, aber die folgenden 3 Projekte verwenden normale IR-Paare (IR-LED: transparent, Fotodiode: Schwarz / Dunkel). Violett). Die Farben der Dioden spielen keine Rolle, aber stellen Sie sicher, dass Sie sich daran erinnern, welche welche ist.

Wichtige Hinweise (Bitte lesen Sie folgendes):

IR-LED: Die Infrarot-LED emittiert IR-Strahlung, wir können die Strahlung nicht sehen, da sie eine niedrigere Frequenz als sichtbares Licht enthält, Menschen können Infrarot nur als Wärme wahrnehmen (also kann die IR-LED etwas heiß werden, das ist normal), und die Strahlung ist nicht schädlich, weil es nur hitze ist.

Fotodiode: Die Fotodiode ist wie eine LED, aber sie gibt kein Licht ab, sondern ist ein Lichtsensor (wie ein LDR, aber nicht ganz). Die Fotodiode kann in vielen Formen vorliegen: Sie sieht normalerweise aus wie eine schwarze LED, kann aber auch transparent sein (damit sie nicht mit anderen LEDs verwechselt wird). Die Fotodiode ist anders als bei normalen LEDs angeschlossen, anstatt Vcc an die Anode der LED, sondern Vcc an die Kathode der Fotodiode (wie beim Anschließen von Batterien).

Versuchen Sie beim Kauf von IR-LEDs und Fotodioden, diese paarweise zu kaufen, da die IR-LED manchmal nicht mit der Fotodiode funktioniert.

Schritt 2: IR-Schaltung 1

Die erste IR-Schaltung zeigt nur, wie das Paar (IR-LED & Fotodiode) funktioniert. Durch die Verwendung eines Transistors können wir schmutziges Analog von der Fotodiode in sauberes Analog umwandeln, was der Ausgangs-LED besser gefällt. Die Schaltung ist sehr einfach, alles was es braucht ist:

Widerstand: 2x 220 Ohm (oder ähnlich), 1x 10k

Diode: 1x IR-LED, 1x Generische LED, 1x Fotodiode

Transistor: 1x BC547 (oder ein gleichwertiger NPN-Transistor, z. B. 2n2222A)

Eine 5-V-Stromquelle (USB ist in Ordnung), Überbrückungsdrähte und ein Steckbrett.

Schritt 3: IR-Schaltkreis 1 Test

Bevor Sie die Schaltung beenden, stellen Sie sicher, dass die IR-LED und die Fotodiode nebeneinander platziert sind.

Sobald die Schaltung abgeschlossen ist, testen Sie den Sensor, indem Sie ein Objekt oder Ihren Finger etwa 5 cm über den beiden Dioden schweben lassen, dann bewegen Sie das Objekt / den Finger langsam in Richtung der Dioden, bis Sie beide berühren. Die generische LED sollte umso mehr leuchten, je näher Sie kommen, da das Objekt mehr Infrarot in die Fotodiode reflektiert.

Wenn dies nicht der Fall ist, überprüfen Sie, ob Sie die Fotodiode richtig eingesetzt haben, überprüfen Sie Ihre Kabelverbindungen, überprüfen Sie Ihre Stromquelle. Wenn dies alles nicht hilft, könnte das Problem zwischen der IR-LED und der Fotodiode aufgetreten sein (Sie sollten neue kaufen oder versuchen Sie es mit einem anderen Paar).

Stellen Sie sicher, dass Sie den Stromkreis nicht unter der Sonne oder sehr hellem Licht betreiben, da dies die Fotodiode verwirren wird.

Schritt 4: IR-Schaltung 2

Nachdem Sie nun verstanden haben, wie die IR-LED und die Fotodiode als Sensor zusammenarbeiten, werden wir die vorherige Schaltung in eine Alarmschaltung umwandeln. Diese Schaltung verwendet einen OP-Verstärker, um das Photodiodensignal zu verstärken, ein Summer ist an den Ausgang des OP-Verstärkers angeschlossen, der jedoch modifiziert und durch eine andere Komponente / Schaltung ersetzt werden kann.

Diese Schaltung benötigt:

Widerstand: 1x 220 (oder ähnlich), 1x 10k

Potentiometer: 1x 10k

Diode: 1x IR-LED, 1x Fotodiode

IC-Chip: 1x LM358

Sonstiges: 1x Summer oder ersetzen Sie ihn durch Ihre eigene Schaltung.

5V Netzteil (USB ist in Ordnung), Steckbrett, Überbrückungsdrähte.

Schritt 5: IR-Schaltkreis 2 Test

Denken Sie daran, dass die beiden Dioden als letzter Stromkreis nebeneinander liegen müssen. Um den Stromkreis zu testen, bewegen Sie einen Gegenstand oder Ihre Hand über die beiden Dioden, dies sollte den Alarm auslösen. Sie können die Empfindlichkeit der Fotodiode auch durch Drehen des Potentiometers einstellen. Es wird einen Punkt geben, an dem der Alarm immer eingeschaltet ist, da die Fotodiode so empfindlich auf IR reagiert, dass sie sie aus der Umgebung erkennt. Es ist mir nicht möglich, die Funktionsweise der Schaltung im obigen Bild zu zeigen, aber stellen Sie sich vor, Sie können den Ton des Summers hören.

Betreiben Sie die Schaltung nicht unter der Sonne oder sehr hellem Licht, da dies die Fotodiode verwirren kann.

Wiederholen Sie zur Fehlerbehebung Schritt 3.

Schritt 6: IR-Schaltung 3

In dieser Schaltung werden wir eine LED (oder einen beliebigen Ausgang) aktivieren, ohne eine Taste zu drücken. Diesmal werden zwei Paare von IR-LEDs und Photodioden verwendet. Anstelle eines OP-Verstärkers verwenden wir der Einfachheit halber einen 555-Timer. Wir werden auch die Transistoren zum Glätten des analogen Signals zurückbringen.

Diese Schaltung erfordert:

Widerstand: 3x 220 Ohm, 2x 10k, 2x 1M, 2x 3M

Kondensator: 1x 10nf

Diode: 2x IR-LED, 2x Fotodiode, 1x generische LED

Transistor: BC547 (oder gleichwertig)

IC-Chip: 1x 555-Timer

5V Netzteil (USB ist in Ordnung), Steckbrett, Überbrückungsdrähte

Stellen Sie sicher, dass die beiden Diodenpaare einen Abstand zwischen ihnen haben, damit sie sich nicht gegenseitig stören. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie die richtigen Dioden koppeln.

Schritt 7: IR-Schaltkreis 3 Test

Die Schaltung besteht aus zwei Diodenpaaren, eine schaltet den Ausgang ein, die andere schaltet ihn aus. Sie müssen zuerst herausfinden, welches Diodenpaar was steuert. Sobald Sie dies getan haben, können Sie den Ausgang einschalten, indem Sie ein Objekt über ein Diodenpaar bewegen. Der Ausgang bleibt eingeschaltet, auch wenn Sie Ihr Objekt vom Sensor entfernt haben, der Ausgang wird nur ausgeschaltet, wenn Sie ein Objekt über den anderen Sensor halten, er bleibt dann ausgeschaltet, bis Sie diesen Vorgang wiederholen.

Auch hier nicht unter Sonnenlicht betreiben.

Schritt 8: Mehr IR-Material

IR-Schaltungen haben eine viel größere Welt, sie sind nicht sehr kompliziert, aber ziemlich faszinierend. Statt IR-LEDs und Fotodioden würden bessere Schaltungen aus IR-Fernbedienungen und IR-Empfängern bestehen, diese Geräte können viel mehr Reichweite abdecken und können auch mehr Informationen übertragen.

Sollten Fragen auftauchen, können Sie diese gerne stellen.