Home ==>
Analogelektronik ==> IR-TX-RX
Diese Seite zeigt, wie man Infrarot-Signale erzeugt und wie man
sie empfangen kann.
Damit Infrarotlicht von überall und immer vorhandenem
Umgebungslicht unterschieden werden kann, braucht es ein
zerhacktes Infrarotsignal. Das heißt ein schnelles an-
und ausgeschaltetes Lichtsignal. Das kann man beim Empfang
dann anhand seiner Frequenz ausfiltern.
1. Senden von Infrarotsignalen
Zum Senden reicht eine kleine Infrarot-Leuchtdiode, die von einem
Zerhacker z. B. mit 40.000 Hz an- und ausgeschaltet
wird. Da IR-Sendedioden recht große Ströme
von z. B. 130 mA benötigen, muss es schon ein
ordentlicher Signalgeber sein.
Den kann man z. B. mit einem IC 555 aufbauen. Die Schaltung
für den IR-Sender geht dann so.
Der 555 ist als astabiler Multivibrator geschaltet. Mit dem
Trimmer ist seine Frequenz zwischen 38 und 48 kHz einstellbar.
Für das Einstellen auf 40 kHz braucht man entweder
einen Frequenzzähler mit Digitaleingang oder den fertigen
selektiven IR-Empfärker mit Verstärker und ein
Oszilloskop oder einen Gleichrichter mit Voltmeter.
Die IR-Leuchtdiode strahlt mit voller Sendeleistung (bei
130 mA LED-Strom). Daher sollte das Gerät aus einem
Netzteil und nicht aus Batterien oder Akkus gespeist werden.
Noch ein Hinweis: nicht im Wohnzimmer betreiben. Der Sender
stopft alle Infrarotempfänger im Wohnzimmer zu, sodass
Fernbedienungen nicht mehr funktionieren.
Insgesamt sind für den Sender 27 Transistoren verbaut, davon
26 im 555.
Das hier ist so ein IR-Sender fertig aufgebaut.
2. Empfang von Infrarotsignalen
Der Empfang von Infrarot-Signalen ist nicht so trivial, weil
handelsübliche Infrarot-Sensoren nur digitale Informationen
liefern (Signal an oder aus), aber keine analogen Pegel. Der
Empfänger muss daher diskret aufgebaut werden.
Das sind die Hauptbestandteile bei Empfang und Auswertung.
Ein infrarotempfindlicher Fototransistor misst den Infrarot-
Pegel. Die 40kHz-Signale werden ausgefiltert und verstärkt.
In einer Gleichrichterschaltung mit zwei Germanium- oder
Schottky-Dioden und zwei Kondensatoren werden die 40kHz-Signale
gleichgerichtet und in eine Gleichspannung umgewandelt. Die
Spannung wird über einen Trimmer geteilt und dem positiven
Eingang eines Operationsverstärkers zugefürt.
Gleichzeitig wird die Spannung über einen Widerstand und
einem Elko gemittelt, um den mittleren Signalpegel (z. B.
mitverstärktes Rauschen und eingestreuten HF-Schmutz) dem
negativen Eingang des Operationsverstärkers zuzuführen.
Bei Erhöhung des reflektierten IR-Signals gegenüber
dem mittleren Pegel wird der Operationsverstärker am Ausgang
High und schaltet die Leuchtdiode ein. Die Empfindlichkeit
lässt sich mit dem Trimmer abregeln. Wer will, kann dem
Operationsverstärker noch einen monostabilen Multivibrator
nachschalten, der den Alarm für eine festlegbare Zeit lang
hält und dann wieder ausschaltet.
In elektronisch sieht das dann so aus:
Ein Fototransistor empfängt die schwachen IR-Reflektionen und
überhaupt alles, was so an IR in der Luft herumschwirrt.
Da uns das "überhaupt alles" gar nicht interessiert,
filtert das 10pF/15mH/1nF-Triple erst mal alles aus, was nicht
schnell genug und mit 40kHz schwingt. Das wird mit dem ersten
Operationsverstärker erst mal sanft eingekoppelt und um
das 10-fache verstärkt. Im zweiten und dritten
Verstärker kriegt das noch mal jeweils einen Boost zum
25-fachen, so dass insgesamt das 6.250-fache der schwachen
Eingangsamplitude herauskommt.
Mit den beiden Germaniumdioden und den Kondensatoren von 100nF
wird die Wechselspannung dann gleichgerichtet und dabei gleich
noch mal verdoppelt. Mit dem Trimmer wird die Gleichspannung
geteilt und kommt an den Plusanschluss des vierten
Operationsverstärkers. Durch die Kombination von 100k und
47µF wird der Mittelwert gebildet und an den negativen
Eingang gefüttert.
Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers (4) treibt
dann eine LED an und kann weiter verarbeitet werden.
So sieht der Empfänger komplett aufgebaut aus.
Das Ganze hat 64 Transistoren, alle im TL084 verbaut. Insgesamt
sind also in Sender und Empfänger 91 Transistoren am
Werkeln. Noch keine 100, aber nicht so arg viel weniger (siehe
Kommentar von Niels Bauer hier).
©2018 by DG4FAC