Датчики цього виду бувають різними – це і фоторезистори, і фотодіоди, і фототранзистори Фоторезистори можна успішно використовувати, наприклад, в пристроях вмикання освітлення в темний час доби І знову, можна не застосовувати мікроконтролер, але останній дозволяє легше зібрати, зробити легко перебудовуваним пристрій, а, головне, зайвий раз попрацювати з мікроконтролером

У мене є кілька різновидів фотоприймачів Зараз я використовую фотодіод PB W41N І для початку я хочу подивитися, як виглядає інфрачервоний сигнал з пульта керування телевізором Давно збирався

Зазвичай, працюючи з такими сигналами, я застосовував мікросхему приймача TSOP Дуже зручно Але мікросхема видаляє несучу частоту, а практично всі ІЧ-пульти управління мають несучу частоту, хоча я зустрічав і такі, що несе частоту не використали А подивитися на звичайному осцилографі сигнал в «живому» вигляді колись намагався, але безуспішно Отже

Рис 263 Сигнал з пульта управління телевізором

Зізнаюся, це не зовсім те, що я очікував побачити Хоча на звичайному осцилографі я і цього, думаю, не побачив би Сигнал пролетів би так (якщо він не повторюється, то проходить дуже швидко), що встигаєш тільки зрозуміти, що сигнал є

Перенастроївши осцилограф, я отримую ще один вид сигналу

Рис 264 Друге зображення сигналу з пульта управління телевізором

Швидше за все, сигнал при кнопці повторюється, а на цьому зображенні видно одиничний екземпляр сигналу Але я знаю, що сигнал повинен мати несучу частоту Зазвичай несуча частота 20-50 кГц (хоча може доходити до 500 кГц), а цього я на осцилограмі не бачу Доведеться придивитися уважніше

Щоб зручніше було придивлятися, можна використовувати режим Single (одиночний кадр) У цьому режимі, як я розумію, сигнал фіксується протягом проміжку часу, заданого перемикачем тривалості розгортки

Рис 265 Ще одне зображення сигналу

Тепер я бачу несучу частоту Маніпулюючи тривалістю розгортки, позицією «променя» і рівнем спрацьовування тригера, я можу навіть визначити частоту несучої

Рис 266 Визначення частоти несучої команди пульта

Захопившись розгляданням сигналу, я навіть не пояснив, що я роблю А роблю я наступне Я зєдную фотодіод і резистор, подавши на них напруга 5 В

Рис 267 Включення фотодіода PB W41N

При висвітленні фотодіода його опір (а він включений так, що залишається закритий) зменшується Таким чином, кожен раз, коли на фотодіод падає світло, він змінює свій опір Напруга на діоді, за яким я спостерігаю, зменшується Це видно на осцилограмах Але чому я кілька разів повторював про несучій частоті Хіба це радіоприймач

Метод модуляції сигналу застосовується досить часто (крім радіомовлення): і в вимірювальній техніці, і в керуючих пристроях, і останнім часом широко-імпульсна модуляція застосовується в підсилювачах звукової частоти

Якщо ви в точці вимірювання буде вимірювати напругу мультиметром, то помітите, що напруга змінюється від 45 до 25 В, якщо фотодіод повернути від стінки, куди він «дивився» спочатку, до вікна Висока чутливість фотоприймача заважає йому приймати команди Щоб уникнути впливу сторонньої засвітки, випромінюючий світлодіод модулюють сигналом з частотою 20-50 кГц, а фотоприймач зєднують зі схемою розпізнавання сигналу через конденсатор Результат – гарне розпізнавання сигналу, особливо, якщо додати фільтр верхніх частот

Фотодиод, який я включив у зворотній полярності, може працювати і без додаткового опору і джерела напруги Він сам генерує напругу Щоб перевірити це, я відключаю живить напруга І тепер сигнал, який я спостерігав раніше, знову видно на екрані осцилографа

Рис 268 Робота фотодіода в режимі генератора напруги

Так, амплітуда напруги, що генерується невелика да, засвітка зміщує промінь осцилографа, але сигнал є

Але повернемося від дослідів з фотодиодом до дослідів з пультом

Осцилограф не вказує несучу частоту явним чином Але хотілося б побачити сигнал з пульта в тому вигляді, в якому його відтворює пульт Подивимося, чи не допоможе в цьому підсилювач Суть наступного експерименту така: додамо до фотодіоду щось на зразок компаратора, який ми зробимо з операційного підсилювача LM358N, з яким ми вже знайомі Схему включення використовуємо ту, що рекомендує виробник мікросхеми:

Рис 269 Схема включення фотодіода, рекомендована виготовлювачем LM358N

Цю схему, там є багато інших цікавих схем, я взяв з довідкового листка до мікросхеми (datasheet)

Напругу живлення при цьому однополярної 5 В Приблизно так роблять і фотоприймачі, використовувані в керованих пристроях І результат:

Рис 2610 Результат перевірки ІЧ-команди, одержуваний з виходу ОУ

Результуючий сигнал инвертирован, але його вид, практично, не відрізняється від раніше отриманої осцилограми Можна було б подумати, що цей результат – плід поганої роботи мого нового осцилографа, якщо б я не перевірив це за допомогою старого, аналогового осцилографа Отримана осциллограмма була такою ж

І тепер про те, навіщо я навів цей експеримент на макетної платі

Якби я не був переконаний у необхідності модуляції ІК-сигналу, я, провівши «живий» експеримент, переконався б, що ніякої несучої частоти немає

Що ж заважає мені думати інакше Адже на осцилограмі я не бачу несучу частоту

Пульт управління повинен працювати на досить великій відстані Щоб він міг

«Докричатися» до телевізора на відстані в кілька метрів, світлодіод повинен горіти дуже яскраво Тобто, через світлодіод повинен протікати великий струм Але, відкривши довідник, можна переконатися, що світлодіоди, як правило, мають допустимий середній струм порядку 100 мА І це

досить хороші світлодіоди А індикаторні світлодіоди мають цей струм, в основному, не більше 20 мА Ви можете перевірити, що такий струм не дозволить вам передавати сигнал на велику відстань

Думаю, що пульти використовують властивість світлодіодів випромінювати короткі потужні імпульси При цьому шпаруватість повинна бути не менше обумовленої в довіднику Але в цих умовах імпульсний струм, тобто короткочасна яскравий спалах світлодіода, може значно перевищувати середній Ось таблиця з довідки до світлодіоду L-34F3C:

Рис 2611 Таблиця електричних параметрів ІЧ-світлодіода

Звичайно, сигнал, видимий на екрані осцилографа, імпульсний, і такий сигнал вирішує задачу сторонньої засвітки, але подивіться: перший імпульс має тривалість близько 5 мс, а сам інформаційний сигнал НЕ може забезпечити належну шпаруватість Такий режим роботи світлодіод не витримає

З іншого боку, при тривалості імпульсу в 10 мкс і шпаруватості 100 імпульс НЕ буде видно на осцилограмі одиночного сигналу Але мій новий осцилограф, справедливості заради, все-таки розгледів несучу

І, нарешті, при чому тут мікроконтроллер

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012