Εισαγωγή στα κυκλώματα IR: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:31

Το IR είναι ένα πολύπλοκο κομμάτι τεχνολογίας αλλά πολύ απλό στην εργασία. Σε αντίθεση με τα LED ή τα LASER, τα υπέρυθρα δεν μπορούν να φανούν με το ανθρώπινο μάτι. Σε αυτό το Instructable, θα δείξω τη χρήση της υπέρυθρης ακτινοβολίας μέσω 3 διαφορετικών κυκλωμάτων.

Τα κυκλώματα δεν θα χρησιμοποιούν δέκτες IR ή μικροελεγκτές, αντίθετα, θα χρησιμοποιούν μια φωτοδίοδο για τον εντοπισμό του σήματος IR επειδή είναι πιο απλό.

Βήμα 1: Βασικά στοιχεία IR LED & Photodiode

Και τα τρία έργα εξαρτώνται από το LED LED και τη φωτοδίοδο. Το IR LED εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία προς όλες τις κατευθύνσεις, η φωτοδίοδος είναι τοποθετημένη δίπλα του, οπότε αν ένα αντικείμενο πλησιάσει πολύ κοντά του, θα αντανακλά την υπέρυθρη ακτινοβολία στη φωτοδίοδο, η φωτοδίοδος μετατρέπει το υπέρυθρο που απορροφάται σε σήμα, σήμα τότε μπορεί να ενεργοποιήσει άλλα πράγματα. Σημειώστε ότι το παραπάνω διάγραμμα διαθέτει ένα μαύρο LED IR και μια διαφανή φωτοδίοδο, αυτό δεν είναι πολύ συνηθισμένο, όπως συμβαίνει συνήθως αντίστροφα, αλλά τα ακόλουθα 3 έργα χρησιμοποιούν κανονικό τύπο ζευγών IR (IR LED: διαφανές, Photodiode: Μαύρο/σκοτεινό μωβ). Τα χρώματα των διόδων δεν έχουν σημασία, αλλά βεβαιωθείτε ότι θυμάστε ποια είναι ποια.

Σημαντικά πράγματα που πρέπει να σημειωθούν (Διαβάστε τα παρακάτω):

IR LED: Το υπέρυθρο LED εκπέμπει ακτινοβολία IR, δεν μπορούμε να δούμε την ακτινοβολία επειδή περιέχει χαμηλότερη συχνότητα από το ορατό φως, οι άνθρωποι μπορούν να ανιχνεύσουν μόνο την υπέρυθρη ακτινοβολία ως θερμότητα (έτσι το IR LED μπορεί να ζεσταθεί λίγο, αυτό είναι φυσιολογικό) και η ακτινοβολία είναι δεν είναι επιβλαβές γιατί είναι απλώς ζέστη.

Φωτοδίοδος: Η φωτοδίοδος είναι σαν ένα LED αλλά δεν εκπέμπει φως, αντίθετα, είναι αισθητήρας φωτός (σαν LDR αλλά όχι εντελώς). Η φωτοδίοδος μπορεί να έρθει σε πολλές μορφές: συνήθως μοιάζει με μαύρο LED αλλά μπορεί επίσης να είναι διαφανές (στο οποίο δεν αναμιγνύεται με άλλα LED). Η φωτοδίοδος συνδέεται διαφορετικά από τις κανονικές λυχνίες LED, αντί για Vcc στην άνοδο του LED, είναι Vcc στην κάθοδο της φωτοδιόδου (όπως το πώς συνδέετε τις μπαταρίες).

Όταν αγοράζετε IR LED και φωτοδιόδους, προσπαθήστε να τα αγοράσετε σε ζεύγη, επειδή μερικές φορές το IR LED δεν λειτουργεί με τη φωτοδίοδο.

Βήμα 2: Κύκλωμα IR 1

Το πρώτο κύκλωμα IR θα δείξει πώς λειτουργεί το ζεύγος (IR LED & Photodiode). Χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ, μπορούμε να μετατρέψουμε το βρώμικο αναλογικό από τη φωτοδίοδο σε καθαρό αναλογικό που το LED εξόδου αρέσει περισσότερο. Το κύκλωμα είναι πολύ απλό, το μόνο που χρειάζεται είναι:

Αντίσταση: 2x 220ohm (ή παρόμοια), 1x 10k

Δίοδος: 1x IR LED, 1x Generic LED, 1x Photodiode

Τρανζίστορ: 1x BC547 (ή οποιοδήποτε ισοδύναμο τρανζίστορ NPN π.χ. 2n2222A)

Μια πηγή ισχύος 5v (το USB είναι εντάξει), καλώδια βραχυκυκλωτήρων και ένα breadboard.

Βήμα 3: Δοκιμή κυκλώματος IR 1

Πριν τελειώσετε το κύκλωμα, βεβαιωθείτε ότι το LED IR και το Photodiode είναι τοποθετημένα το ένα δίπλα στο άλλο.

Μόλις ολοκληρωθεί το κύκλωμα, δοκιμάστε τον αισθητήρα αιωρώντας ένα αντικείμενο ή το δάχτυλό σας περίπου 5 εκατοστά πάνω από τις δύο διόδους και, στη συνέχεια, μετακινήστε αργά το αντικείμενο/δάχτυλο προς τις διόδους μέχρι να τις αγγίξετε και τις δύο. Η γενική λυχνία LED πρέπει να ανάβει περισσότερο όσο πλησιάζετε, αυτό συμβαίνει επειδή το αντικείμενο αντανακλά περισσότερο υπέρυθρο στη φωτοδίοδο.

Εάν αυτό δεν συμβεί, βεβαιωθείτε ότι έχετε τοποθετήσει σωστά τη φωτοδίοδο, ελέγξτε τις καλωδιακές σας συνδέσεις, ελέγξτε την πηγή ισχύος σας, εάν κανένα από αυτά δεν σας βοηθήσει, το πρόβλημα μπορεί να έχει προκύψει μεταξύ του IR LED και της φωτοδιόδου (θα πρέπει να αγοράσετε καινούρια ή δοκιμάστε ένα διαφορετικό ζευγάρι).

Βεβαιωθείτε ότι δεν εκτελείτε το κύκλωμα κάτω από τον ήλιο ή πολύ έντονο φως γιατί αυτό θα μπερδέψει τη φωτοδίοδο.

Βήμα 4: Κύκλωμα IR 2

Τώρα καταλαβαίνετε πώς λειτουργεί το IR LED και το Photodiode ως αισθητήρας, θα μετατρέψουμε το προηγούμενο κύκλωμα σε κύκλωμα συναγερμού. Αυτό το κύκλωμα θα χρησιμοποιήσει ένα ενισχυτή OP για να ενισχύσει το σήμα των φωτοδιόδων, ένας βομβητής συνδέεται στην έξοδο του ενισχυτή OP, αλλά μπορεί να τροποποιηθεί και να αντικατασταθεί με άλλο εξάρτημα/κύκλωμα.

Αυτό το κύκλωμα θα χρειαστεί:

Αντίσταση: 1x 220 (ή παρόμοια), 1x 10k

Ποτενσιόμετρο: 1x 10k

Δίοδος: 1x IR LED, 1x Φωτοδίοδος

Τσιπ IC: 1x LM358

Άλλα: 1x Buzzer ή αντικαταστήστε το με το δικό σας κύκλωμα.

Τροφοδοσία 5v (το USB είναι εντάξει), Breadboard, καλώδια βραχυκυκλωτήρων.

Βήμα 5: Δοκιμή κυκλώματος IR 2

Θυμηθείτε ότι οι δύο δίοδοι πρέπει να βρίσκονται η μία δίπλα στην άλλη ως το τελευταίο κύκλωμα. Για να δοκιμάσετε το κύκλωμα, μετακινήστε ένα αντικείμενο ή το χέρι σας πάνω από τις δύο διόδους, αυτό θα πρέπει να ενεργοποιήσει τον συναγερμό. Μπορείτε επίσης να ρυθμίσετε την ευαισθησία της φωτοδιόδου γυρίζοντας το ποτενσιόμετρο, θα υπάρχει ένα σημείο που ο συναγερμός θα είναι πάντα ενεργοποιημένος, αυτό συμβαίνει επειδή η φωτοδιόδος είναι τόσο ευαίσθητη στο IR που την ανιχνεύει από την ατμόσφαιρα γύρω της. Δεν είναι δυνατόν για μένα να δείξω το κύκλωμα που λειτουργεί στην παραπάνω εικόνα, αλλά απλά φανταστείτε ότι μπορείτε να ακούσετε τον ήχο του βομβητή.

Μην λειτουργείτε το κύκλωμα κάτω από τον ήλιο ή πολύ έντονο φως γιατί αυτό μπορεί να μπερδέψει τη φωτοδίοδο.

Για την αντιμετώπιση προβλημάτων, επαναλάβετε το βήμα 3.

Βήμα 6: Κύκλωμα IR 3

Σε αυτό το κύκλωμα, θα ενεργοποιήσουμε ένα LED (ή οποιαδήποτε έξοδο) χωρίς να πατήσουμε ένα κουμπί. Αυτή τη φορά θα χρησιμοποιηθούν δύο ζεύγη LED LED και Φωτοδιόδους. Αντί για χρήση ενισχυτή OP, θα χρησιμοποιήσουμε χρονοδιακόπτη 555 για απλότητα. Θα φέρουμε επίσης πίσω τα τρανζίστορ για εξομάλυνση του αναλογικού σήματος.

Αυτό το κύκλωμα θα απαιτήσει:

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

Πυκνωτής: 1x 10nf

Δίοδος: 2x IR LED, 2x Photodiode, 1x γενική LED

Τρανζίστορ: BC547 (ή ισοδύναμο)

IC Chip: 1x 555 χρονόμετρο

Τροφοδοσία 5v (το USB είναι εντάξει), Breadboard, καλώδια βραχυκυκλωτήρων

Βεβαιωθείτε ότι τα δύο ζεύγη διόδων έχουν απόσταση μεταξύ τους, ώστε να μην παρεμβαίνουν μεταξύ τους. Επίσης, βεβαιωθείτε ότι έχετε αντιστοιχίσει τις σωστές διόδους.

Βήμα 7: Δοκιμή IR Circuit 3

Το κύκλωμα αποτελείται από δύο ζεύγη διόδων, η μία ενεργοποιεί την έξοδο και η άλλη την απενεργοποιεί. Πρέπει πρώτα να καταλάβετε ποιο ζεύγος διόδων ελέγχει τι. Μόλις το κάνετε, μπορείτε να ενεργοποιήσετε την έξοδο τοποθετώντας το αντικείμενο πάνω από ένα ζεύγος διόδων. Η έξοδος θα παραμείνει αναμμένη ακόμη και αφού αφαιρέσετε το αντικείμενό σας από τον αισθητήρα, η έξοδος θα απενεργοποιηθεί μόνο εάν τοποθετήσετε το αντικείμενο πάνω από τον άλλο αισθητήρα, και στη συνέχεια θα παραμείνει σβηστό μέχρι να επαναλάβετε αυτήν τη διαδικασία.

Και πάλι, μην λειτουργείτε κάτω από το ηλιακό φως.

Βήμα 8: Περισσότερα πράγματα IR

Υπάρχει πολύ μεγαλύτερος κόσμος στα κυκλώματα IR, δεν είναι πολύ περίπλοκος αλλά είναι αρκετά συναρπαστικός. Αντί για LED LED και φωτοδιόδους, τα καλύτερα κυκλώματα θα αποτελούνταν από τηλεχειριστήρια IR και δέκτες IR, αυτές οι συσκευές μπορούν να καλύψουν πολύ μεγαλύτερο εύρος και μπορούν επίσης να μεταφέρουν περισσότερες πληροφορίες.

Εάν υπάρχουν ερωτήσεις, μη διστάσετε να τις ρωτήσετε.