Как припаять инфракрасный датчик

ИК-приёмник

Устройство и характеристики ИК-приёмника

В бытовой радиоэлектронной аппаратуре получили широкое применение интегральные приёмники инфракрасного излучения. По-другому их ещё называют ИК-модулями.

Их можно обнаружить в любом электронном приборе, управлять которым можно с помощью пульта дистанционного управления.

Вот, например, ИК-приёмник на печатной плате телевизора.

ИК-приёмник на печатной плате телевизора

Несмотря на кажущуюся простоту данного электронного компонента – это специализированная интегральная схема, предназначенная для приёма инфракрасного сигнала от пультов дистанционного управления (ДУ). Как правило, ИК-приёмник имеет не менее 3-х выводов. Один вывод является общим и подключается к минусу «-» питания (GND), другой служит плюсовым «+» выводом (Vs), а третий выходом принимаемого сигнала (Out).

В отличие от обычного инфракрасного фотодиода, ИК-приёмник может принимать и обрабатывать инфракрасный сигнал, представляющий собой ИК-импульсы фиксированной частоты и определённой длительности – пачки импульсов. Это технологическое решение избавляет от случайных срабатываний, которые могут быть вызваны фоновым излучением и помехами со стороны других приборов, излучающих в инфракрасном диапазоне.

Например, сильные помехи для приёмника ИК-сигналов могут создавать люминесцентные осветительные лампы с электронным балластом. Понятно, что использовать ИК-приёмник взамен обычного ИК-фотодиода не получиться, ведь ИК-модуль является специализированной микросхемой, заточенной под определённые нужды.

Для того чтобы понять принцип работы ИК-модуля разберёмся более детально в его устройстве с помощью структурной схемы.

Структурная схема ИК-модуля

Микросхема приёмника ИК-излучения включает:

Структурная схема ИК-модуля

PIN-фотодиод – это разновидность фотодиода, у которого между областями n и p расположена область из собственного полупроводника (i-область). Область собственного полупроводника – это по сути прослойка из чистого полупроводника без внесённых в него примесей. Именно этот слой и придаёт PIN-диоду его особенные свойства. К слову сказать, PIN-диоды (не фотодиоды) активно применяются в СВЧ электронике. Взгляните на свой мобильный телефон, в нём также используется PIN-диод.

Но, вернёмся к PIN-фотодиоду. В обычном состоянии ток через PIN-фотодиод не протекает, так как в схему он включен в обратном направлении (в так называемом обратном смещении). Так как под действием внешнего инфракрасного излучения в i-области возникают электронно-дырочные пары, то в результате через диод начинает протекать ток. Этот ток затем преобразуется в напряжение и поступает на регулируемый усилитель.

Далее сигнал с регулируемого усилителя поступает на полосовой фильтр. Он служит защитой от помех. Полосовой фильтр настроен на определённую частоту. Так в ИК-приёмниках в основном используются полосовые фильтры, настроенные на частоту 30; 33; 36; 36,7; 38; 40; 56 и 455 килогерц. Чтобы излучаемый пультом ДУ сигнал мог быть принят ИК-приёмником, он должен быть модулирован такой же частотой, на которую настроен полосовой фильтр ИК-приёмника. Вот так, например, выглядит модулированный сигнал от излучающего инфракрасного диода (см. рисунок).

А вот так выглядит сигнал на выходе ИК-приёмника.

Стоит отметить, что избирательность полосового фильтра невелика. Поэтому ИК-модуль с фильтром на 30 килогерц вполне может принимать сигнал частотой 36,7 килогерц и более. Правда, при этом расстояние уверенного приёма заметно снижается.

После того, как сигнал прошёл через полосовой фильтр, он поступает на амплитудный детектор и интегрирующий фильтр. Интегрирующий фильтр необходим для подавления коротких одиночных всплесков сигнала, которые могут быть вызваны помехами. Далее сигнал поступает на пороговое устройство, а затем на выходной транзистор.

Для устойчивой работы приёмника коэффициент усиления регулируемого усилителя контролируется системой автоматической регулировки усиления (АРУ). Поскольку полезный сигнал представляет собой пачку импульсов определённой длительности, то из-за инерционности АРУ сигнал успевает пройти через тракт усиления и остальные узлы схемы.

В случае, когда длительность пачки импульсов чрезмерна система АРУ срабатывает, и приёмник перестаёт принимать сигнал. Такая ситуация может возникнуть, когда ИК-приёмник засвечен люминесцентной лампой с электронным балластом, который работает на частотах 30 – 50 килогерц. В таком случае промодулированное инфракрасное излучение паров ртути лампы может пройти защитный полосовой фильтр фотоприёмника и вызвать срабатывание АРУ. Естественно, при этом чувствительность ИК-приёмника падает.

Поэтому не стоит удивляться, когда фотоприёмник телевизора плохо принимает команды от пульта ДУ. Возможно, ему просто мешает засветка люминесцентных ламп.

Автоматическая регулировка порога (АРП) выполняет аналогичную функцию, что и АРУ, управляя порогом срабатывания порогового устройства. АРП выставляет уровень порога срабатывания таким образом, чтобы уменьшить число ложных импульсов на выходе модуля. При отсутствии полезного сигнала число ложных импульсов может достигать 15-ти в минуту.

Форма корпуса ИК-модуля способствует фокусировке принимаемого излучения на чувствительную поверхность фотодиода. Материал же корпуса пропускает излучение с длиной волны от 830 до 1100 нм. Таким образом, в устройстве реализован оптический фильтр. Для защиты элементов приёмника от воздействия внешних электрических полей в модуле установлен электростатический экран. На фотографии показаны ИК-модули марки HS0038A2 и TSOP2236. Для сравнения рядом показаны обычные ИК-фотодиоды КДФ-111В и ФД-265.

ИК-приёмники

ИК-Фотодиоды

Как проверить исправность ИК-приёмника?

Поскольку приёмник ИК-сигналов является специализированной микросхемой, то для того, чтобы достоверно проверить её исправность необходимо подать на микросхему напряжение питания. Например, номинальное напряжение питания для «высоковольтных» ИК-модулей серии TSOP22 составляет 5 вольт. Потребляемый ток составляет единицы миллиампер (0,4 – 1,5 мА). При подключении питания к модулю стоит учитывать цоколёвку.

В состоянии, когда на приёмник не подаётся сигнал, а также в паузах между пачками импульсов напряжение на его выходе (без нагрузки) практически равно напряжению питания. Выходное напряжение между общим выводом (GND) и выводом выхода сигнала можно замерить с помощью цифрового мультиметра. Также можно замерить потребляемый модулем ток. Если ток потребления превышает типовой, то скорее всего модуль неисправен.

О том, как проверить исправность ИК-приёмника с помощью блока питания, мультиметра и пульта ДУ читайте здесь.

Как видим, приёмники ИК-сигналов, используемые в системах дистанционного управления по инфракрасному каналу, имеют достаточно изощрённое устройство. Данные фотоприёмники часто используют в своих самодельных устройствах любители микроконтроллерной техники.

Источник

Как припаять инфракрасный датчик

Современные тенденции таковы что телевизор уже давно не является главным украшением стола, как это провозглашалось в небезызвестном мультике, а плавно переместился на стену и занял почётное место ранее занимавшиеся коврами и картинами. Телевизор повис на стене а всевозможные ТВ приставки, тюнеры и прочие ресиверы так и остались стоять либо на журнальном столике либо на специально присобаченных ради этого к стене полках. И как следствие между розетками и приставками а так-же между приставками и телевизором остались пучки всевозможных кабелей и сетевых проводов.

И вот намедни озаботился я тем чтобы окультурить пространство вокруг телевизора прикрепив приставку и шнуры к стене ЗА самим телевизором . Приставку приклеил к стене на двусторонний скотч а шнуры притянул нейлоновыми стяжками к кронштейну на котором висит сам телик. Единственное что оставалось это вывести внешний ИК приёмник в зону досягаемости ИК лучей от ПДУ приставки.

Сам внешний ИК приёмник выглядит вот так:

Продаётся он во многих магазинах торгующих триколоровскими приставками и стоит наверное не дорого. Сам я цену не узнавал потому что ехать было откровенно неохота а охота было собрать его из «говна и палок» собственными (золотыми по самые уши) руками.

Загуглив данную тему на сайте производителя было выяснено что для того чтобы спаять девайс самостоятельно , нужно заказать в Китае шнур с миниджеком на конце а так-же фотоприемник VS1838B рассчитанный на несущею частоту 38 кГц и керамический конденсатор на 100 нФ для сглаживания ВЧ помех в шине питания. Кроме того там приведена схема подключения элементов.

Волевым решением отсекаем из схемы всё ненужное в виде цепи светодиод-резистор и получаем только самое необходимое.

Далее находим на чердаке переднюю панель от старого «Нонейм» видеоплеера

Вынимаем из неё плату управления и выпаиваем фотоприёмник. Разглядывать в лупу маркировку на фотоприёмнике не обязательно потому что практически все они идентичны врядли вы найдёте тот который не подойдёт.
(На фотке фотоприёмник уже выпаян, а находился он там где лежит пинцет)

С подбором конденсатора тоже заморачиваться не стоит потому что его назначение — служить фильтром от помех. Конденсатор тоже выпаиваем из платы-донора.
Распиновка фотодатчика и миниджека:

Остаётся только прозвонить шнур и припаять всё согласно схеме. Конденсатор припаиваем прямо к ножкам фотоприёмника.
У меня получилось вот так.


Остаётся только воткнуть девайс в соответствующее гнездо приставки а фотоприёмник поместить так чтобы к нему пробивались ИК лучи от пульта.

У меня всё заработало чего желаю и вам ! Времени на монтаж потрачено в разы меньше чем на написание этого поста.
Всем удачи и прямых рук!

Источник

ПРОСТАЯ СХЕМА ИНФРАКРАСНОГО УПРАВЛЕНИЯ