Úvod do infračervených obvodů: 8 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:18

IR je složitá technologie, se kterou se však velmi snadno pracuje. Na rozdíl od LED diod nebo LASERů nelze infračervené záření vidět lidským okem. V tomto Instructable budu demonstrovat použití infračerveného záření prostřednictvím 3 různých obvodů.

Obvody nebudou používat IR přijímače nebo mikrokontroléry, místo toho budou k detekci IR signálu používat fotodiodu, protože je to jednodušší.

Krok 1: Základy IR LED a fotodiod

Všechny tři projekty závisí na IR LED a fotodiodě. IR LED vyzařuje infračervené záření ve všech směrech, fotodioda je umístěna vedle ní, takže pokud se k ní objekt dostane příliš blízko, bude odrážet infračervené záření do fotodiody, fotodioda změní infračervené záření, které absorbuje na signál, signál pak můžete aktivovat další věci. Všimněte si, že výše uvedený diagram má černou IR LED a průhlednou fotodiodu, to není příliš běžné, protože je to obvykle naopak, ale následující 3 projekty používají normální typ IR párů (IR LED: transparentní, fotodioda: černá/tmavá nachový). Na barvách diod nezáleží, ale nezapomeňte, která z nich je.

Důležité věci na vědomí (přečtěte si prosím následující):

IR LED: Infračervená LED vydává IR záření, záření nevidíme, protože obsahuje nižší frekvenci než viditelné světlo, lidé mohou infračervené záření detekovat pouze jako teplo (takže IR LED se může trochu zahřát, to je normální) a záření je neškodí, protože je to jen teplo.

Fotodioda: Fotodioda je jako LED, ale nevyzařuje světlo, místo toho je světelným senzorem (jako LDR, ale ne tak docela). Fotodioda může mít mnoho podob: obvykle vypadá jako černá LED, ale může být také průhledná (ve které se nezamíchá s jinými LED). Fotodioda je připojena odlišně od normálních LED diod, místo Vcc na anodu LED je to Vcc na katodu fotodiody (jako když připojujete baterie).

Při nákupu infračervených LED a fotodiod zkuste koupit v párech, protože někdy IR LED s fotodiodou nefunguje.

Krok 2: IR obvod 1

První infračervený obvod pouze ukáže, jak dvojice (IR LED a fotodioda) funguje. Pomocí tranzistoru můžeme z špinavé analogie z fotodiody udělat čistý analog, který se výstupní LED líbí více. Obvod je velmi jednoduchý, vše, co potřebuje, je:

Rezistor: 2x 220 ohmů (nebo podobný), 1x 10 k

Dioda: 1x IR LED, 1x obecná LED, 1x fotodioda

Tranzistor: 1x BC547 (nebo jakýkoli ekvivalentní NPN tranzistor, např. 2n2222A)

Zdroj napájení 5 V (USB je v pořádku), propojovací vodiče a nepájivá deska.

Krok 3: Test infračerveného obvodu 1

Než obvod dokončíte, zkontrolujte, zda jsou IR LED a fotodioda umístěny vedle sebe.

Jakmile je obvod kompletní, vyzkoušejte senzor tak, že umístíte předmět nebo prst asi 5 cm nad obě diody, poté pomalu pohybujte objektem/prstem směrem k diodám, dokud se jich obou nedotknete. Obecná LED by se měla rozsvítit více, čím blíže jste, protože objekt odráží více infračerveného záření do fotodiody.

Pokud se tak nestane, zkontrolujte, zda jste správně vložili fotodiodu, zkontrolujte zapojení vodičů, zkontrolujte zdroj napájení, pokud nic z toho nepomůže, problém pravděpodobně nastal mezi IR LED a fotodiodou (měli byste si koupit nové nebo zkuste jiný pár).

Ujistěte se, že nespouštíte obvod pod sluncem nebo velmi jasným světlem, protože to by mohlo zmást fotodiodu.

Krok 4: IR obvod 2

Nyní chápete, jak IR LED a fotodioda fungují společně jako senzor, transformujeme předchozí obvod na poplachový obvod. Tento obvod použije zesilovač OP k zesílení signálu fotodiod, na výstup zesilovače OP je připojen bzučák, který však lze upravit a nahradit jiným komponentem/obvodem.

Tento obvod bude potřebovat:

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

Potenciometr: 1x 10k

Dioda: 1x IR LED, 1x fotodioda

IC čip: 1x LM358

Ostatní: 1x bzučák nebo jej nahraďte vlastním obvodem.

Napájení 5v (USB je v pořádku), Breadboard, propojovací vodiče.

Krok 5: Test infračerveného obvodu 2

Pamatujte, že dvě diody musí být vedle sebe jako poslední obvod. Chcete -li otestovat obvod, přesuňte předmět nebo ruku nad dvě diody, mělo by to spustit alarm. Citlivost fotodiody můžete také upravit otáčením potenciometru, dojde k bodu, kdy bude alarm vždy zapnutý, protože fotodioda je tak citlivá na IR, že ji detekuje z okolní atmosféry. Není možné, abych na výše uvedeném obrázku ukázal fungování obvodu, ale jen si představte, že slyšíte zvuk bzučáku.

Nepoužívejte obvod pod sluncem nebo velmi jasným světlem, protože to může zmást fotodiodu.

Při řešení potíží opakujte krok 3.

Krok 6: IR obvod 3

V tomto obvodu aktivujeme LED (nebo jakýkoli výstup) bez stisknutí tlačítka. Tentokrát budou použity dva páry IR LED a fotodiod. Namísto použití OP zesilovače použijeme pro jednoduchost časovač 555. Rovněž přivedeme zpět tranzistory pro vyhlazení analogového signálu.

Tento obvod bude vyžadovat:

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

Kondenzátor: 1x 10nf

Dioda: 2x IR LED, 2x fotodioda, 1x obecná LED

Tranzistor: BC547 (nebo ekvivalent)

IC čip: 1x 555 časovač

Napájení 5v (USB je v pořádku), Breadboard, propojovací vodiče

Ujistěte se, že dva páry diod mají mezi sebou vzdálenost, aby se navzájem nerušily. Ujistěte se také, že spárujete správné diody.

Krok 7: Test infračerveného obvodu 3

Obvod se skládá ze dvou párů diod, jedna zapne výstup, druhá jej vypne. Nejprve musíte zjistit, která dvojice diod ovládá co. Jakmile to uděláte, můžete výstup zapnout najetím předmětu na jeden pár diod. Výstup zůstane zapnutý i poté, co odejmete svůj předmět od snímače, výstup se vypne pouze tehdy, když najedete objektem na druhý senzor, zůstane vypnutý, dokud tento proces neopakujete.

Opět neprovozujte za slunečního světla.

Krok 8: Více IR věcí

Infračervené obvody mají mnohem větší svět, nejsou příliš komplikované, ale jsou docela fascinující. Místo IR LED a fotodiod by lepší obvody sestávaly z IR dálkových ovladačů a IR přijímačů, tato zařízení dokážou pokrýt mnohem větší dosah a také mohou přenášet více informací.

Pokud máte nějaké dotazy, neváhejte se zeptat.