ИК-приемник устройство, работа и проверка

Инфракрасные приемники обнаруживают и реагируют на излучение от ИК-передатчика. Схемотехнически ИК приемники строятся на основе фотодиодов и фототранзисторов. Инфракрасные фотодиоды отличаются от стандартных фотодиодов, так как они воспринимают только инфракрасное излучение.

работа и структурная схема ИК приемника

Обычно, микросборка ИК-приемника имеет от трех выводов. Один является общим и подсоединяется к минусу питания GND, другой к плюсу V_s, а третий является выходом принимаемого сигнала Out.

В отличие от стандартного ИК фотодиода, ИК-приемник способен не только принимать, но еще и обрабатывать инфракрасный сигнал, в виде импульсов фиксированной частоты и заданной длительности. Это защищает устройство от ложных срабатываний, от фонового излучения и помехам со стороны других бытовых приборов, излучающих в ИК диапазоне. Достаточно сильные помехи для приемника могут создавать люминесцентные энергосберегающие лампы со схемой электронного балласта.

Микросборка типичного ИК-приемника излучения включает: PIN-фотодиод, регулируемый усилитель, полосовой фильтр, амплитудный детектор, интегрирующий фильтр, пороговое устройство, выходной транзистор

PIN-фотодиод из семейства фотодиодов, у которого между областями n и p создана еще одна область из собственного полупроводника (i-область) – это по сути прослойка из чистого полупроводника без примесей. Именно она придаёт PIN-диоду его особенные свойства. В нормальном состоянии ток через PIN-фотодиод не идет, так как в схему он подсоединен в обратном направлении. Когда под действием внешнего ИК излучения в i-области генерируются электронно-дырочные пары, то через диод начинает течь ток. Который потом идет на регулируемый усилитель.

Затем сигнал с усилителя следует на полосовой фильтр, защищающий от помех в ИК диапазоне. Полосовой фильтр настроен на строго фиксированную частоту. Обычно применяются фильтры, настроенные на частоту 30; 33; 36; 36,7; 38; 40; 56 и 455 килогерц. Для того, чтобы излучаемый ПДУ сигнал принимался ИК -приемником, он должен быть модулирован той же частотой, на которую настроен фильтр.

После фильтра сигнал поступает на амплитудный детектор и интегрирующий фильтр. Последний необходим для блокирования коротких одиночных всплесков сигнала, могущих появиться от помехам. Далее сигнал идет на пороговое устройство и выходной транзистор. Для устойчивой работы коэффициент усиления усилителя настраивается системой автоматической регулировки усиления (АРУ).

Корпуса ИК-модулей изготавливаются специальной формы способствующей фокусировке принимаемого излучения на чувствительную поверхность фотоэлемента. Материал корпуса пропускает излучение с строго определенной длиной волны от 830 до 1100 нм. Таким образом, в устройстве задействован оптический фильтр. Для защиты внутренних элементов от воздействия внешних эл. полей используется электростатический экран.

Ниже рассмотрим работу схемы ИК приемника, которую можно использовать во многих радиолюбительских разработках.

Схема ИК приемника

Существуют различные виды и схемы ИК приемников в зависимости от длины волны длины волны, напряжения, пакета передаваемых данных и т.п.

При использовании схемы в комбинации инфракрасного передатчика и приемника длина волны приемника обязательно должна совпадать с длиной волны ИК передатчика. Рассмотрим одну из таких схем.

Схема состоит из ИК-фототранзистора, диода, полевого транзистора, потенциометра и светодиода. Когда фототранзистор получает какое-либо инфракрасное излучение, через него идет ток и полевой транзистор включается. Далее, загорается светодиод, вместо которого может быть подключена и другая нагрузка. Потенциометр используется для управления чувствительностью фототранзистора.

Проверка ИК-Приемника

Так как приемник ИК-сигналов является специализированной микросборкой, то для того, чтобы убедиться в ее работоспособности требуется подать на микросхему напряжение питания, обычно это 5 вольт. Потребляемый ток при этом будет около 0,4 – 1,5 мА.

Если на приемник не поступает сигнал, то в паузах между пачками импульсов напряжение на его выходе практически соответствует напряжению питания. Его между GND и выводом выхода сигнала можно измерить с помощью любого цифрового мультиметра. Также рекомендуется замерить потребляемый микросхемой ток. Если он превышает типовой (см. справочник), то скорее всего микросхема дефектная.

Итак, перед началом теста модуля обязательно определяем цоколевку его выводов. Обычно эту информацию легко найти, в нашем мегасправочнике даташитов по электронике. Скачать его вы можете кликнув на рисунок справа.

Проведем проверку на микросхеме TSOP31236 ее распиновка соответствует рисунку выше. Плюсовой вывод от самодельного блока питания подключаем к плюсовому выводу ИК-модуля (Vs), минус – к выводу GND. А третий вывод OUT подсоединяем к плюсовому щупу мультиметра. Минусовой щуп подсоединяем к общему проводу GND. Мультиметр переключаем в режим напряжения DC на 20 V.

Как только на фотодиод ИК-микросборки начнут поступать пачки инфракрасных импульсов от пульта дистанционного управления, то напряжение на его выходе будет падат на несколько сотен милливольт. При этом будет хорошо заметно, как на экране мультиметра значение снизиться с 5,03 вольт до 4,57. Если отпустим кнопку ПДУ, то на экране вновь отобразиться 5 вольт.

Как видим, приемник ИК излучения правильно реагирует на сигнал с пульта. Значит модуль исправен. Аналогичным образом можно проверить любые модули в интегральном исполнении.