Χρήση αισθητήρων TSOP17XX με προσαρμοσμένες συχνότητες

Τα ICs σειράς TSOP17XX είναι ειδικές συσκευές αισθητήρων υπερύθρων που έχουν κατασκευαστεί για να ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένη περιοχή συχνοτήτων υπερύθρων και να τις μετατρέπουν σε ηλεκτρική παλμική έξοδο. Διαθέτει έτσι μια ανυπόφορη ασυλία σε άλλες μορφές σημάτων υπερύθρων.

Λόγω αυτής της συγκεκριμένης συχνότητας λειτουργίας κεντρικού ή εύρους ζώνης ενός TSOP17XX, καθίσταται δύσκολη η χρήση αυτών των αισθητήρων για το σχεδιασμό επιθυμητών ή προσαρμοσμένων κυκλωμάτων τηλεχειρισμού με βάση τη συχνότητα.

Σε αυτήν την ανάρτηση θα προσπαθήσουμε να βρούμε μια ιδέα για να επιτρέψουμε σε αυτούς τους αισθητήρες να λειτουργούν με οποιαδήποτε επιθυμητή μοναδική συχνότητα, έτσι ώστε το κύκλωμα να μπορεί να γίνει εντελώς ανθεκτικό.

Βασική αρχή λειτουργίας των TSOP17XX Sensor Modules

Εάν αναφερόμαστε στο δελτίο δεδομένων του αισθητήρα IR TSOP17XX διαπιστώνουμε ότι το IC έχει ορισμένες κρίσιμες οδηγίες λειτουργίας για να διασφαλίσει τη σωστή και βέλτιστη λειτουργία του αισθητήρα σε απόκριση σε σήμα υπερύθρων.

Για να είναι δυνατή η σωστή λειτουργία του αισθητήρα, το σήμα IR πρέπει να ταλαντεύεται στην τιμή του κέντρου συχνότητας διέλευσης ζώνης των συσκευών και να διαμορφώνεται σε ριπές 10 έως 70 κύκλων, με ένα ορισμένο κενό μετά από κάθε κύκλο, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Η παραπάνω εικόνα δείχνει ξεκάθαρα, ότι η ακτίνα IR από το Tx πρέπει να παλίζεται με την κεντρική συχνότητα του IC που είναι γενικά μεταξύ 30kHz και 39kHx, και διαμορφώνεται με ριπές διαστήματος 10ms.

Το TSOP αποκρίνεται σε αυτό το κεντρικό σήμα συχνότητας και ενεργοποιεί το ON, παράγοντας μια αναπαραγόμενη κυματομορφή στην έξοδο του, όπου τα 38kHz ισοπεδώνονται σε ριπές συνηθισμένων παλμών τετραγωνικών κυμάτων.

Αυτή η πολύπλοκη λειτουργική κυματομορφή εξασφαλίζει αυξημένη ανοσία έναντι πολλών ψευδών συχνοτήτων που μπορεί να υπάρχουν στην ατμόσφαιρα που προέρχεται από λαμπτήρες, CFLs, λαμπτήρες φθορισμού κ.λπ.

Μειονέκτημα των αισθητήρων TSOP17XX

Παρόλο που ο αισθητήρας διαθέτει μια απρόσβλητη λειτουργία λόγω αυτού του περίπλοκου μοτίβου λήψης σήματος, η σταθερή κεντρική συχνότητα για αισθητήρες TSOP περιορίζει τη χρήση τους μόνο σε αυτό το συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων, καθιστώντας αδύνατη τη δημιουργία μοναδικών προσαρμοσμένων κυκλωμάτων τηλεχειριστηρίου IR χρησιμοποιώντας αυτά τα τσιπ.

Λόγω αυτού του μειονεκτήματος, ένα σύστημα τηλεχειριστηρίου που βασίζεται σε TSOP μπορεί να λειτουργεί συνήθως χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε κοινό τηλεχειριστήριο τηλεόρασης ή DVD και χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε από τα κουμπιά της μονάδας ελέγχου.

Ωστόσο, στα ηλεκτρονικά υπάρχει πάντα μια λύση για τα πάντα, και για αυτούς τους αισθητήρες μπορούμε επίσης να δημιουργήσουμε ένα σχέδιο που θα μας επιτρέψει να χρησιμοποιήσουμε το IC με επιλεγμένη μοναδική συχνότητα της επιλογής μας, έτσι ώστε ο δέκτης να αλλάζει μόνο μέσω ενός συγκεκριμένου συμβατού ζεύγους Tx και όχι με οποιοδήποτε διαθέσιμο κοινό απομακρυσμένο ακουστικό.

Σχεδιασμός ενός μοναδικού κυκλώματος τηλεχειριστηρίου TSOP με βάση τη συχνότητα

Από την παραπάνω συζήτηση καταλάβαμε ότι οι αισθητήρες που βασίζονται σε TSOP απαιτούν ριπές συχνότητας 38kHz ή την καθορισμένη κεντρική συχνότητα για λειτουργία, κάτι που δείχνει ότι το σήμα περιλαμβάνει δύο συχνότητες στις οποίες η κεντρική συχνότητα είναι σταθερή αλλά η συχνότητα ριπής είναι μεταβλητή και όχι κρίσιμη .

Η ιδέα είναι να καταγράψουμε αυτήν τη συχνότητα έκρηξης προς όφελός μας και να χρησιμοποιήσουμε ένα φίλτρο που μπορεί να αναγνωρίσει αυτήν τη συχνότητα για την ενεργοποίηση της εξόδου.

Το κύκλωμα φίλτρου μπορεί να σχεδιαστεί εύκολα χρησιμοποιώντας ένα Κύκλωμα αποκωδικοποιητή τόνου LM567 και χρησιμοποιήστε το για την αποκωδικοποίηση μιας συγκεκριμένης συχνότητας ριπής από την έξοδο του αισθητήρα TSOP στην πλευρά του δέκτη.

Η βασική ιδέα φαίνεται στο ακόλουθο διάγραμμα.

Διάγραμμα κυκλώματος

Λειτουργία κυκλώματος

Αναφερόμενος στο παραπάνω διάγραμμα κυκλώματος για την εφαρμογή TSOP17XX με προσαρμοσμένες συχνότητες, βλέπουμε ότι αποτελείται από 3 βασικά στάδια:

1. το στάδιο αισθητήρα TSOP17XX
2. το στάδιο ανιχνευτή συχνότητας με βάση το LM567
3. και το στάδιο IC 4017 flip flop ή bistable circuit.

Το στάδιο TSOP17XX διαμορφώνεται στην τυπική του λειτουργία, η οποία λαμβάνει τη διαμορφωμένη συχνότητα 38kHz από τη μονάδα Tx του πομπού και δημιουργεί ένα παλμικό τετράγωνο κύμα όπως υποδεικνύεται στο πρώτο διάγραμμα.

Αυτή η έξοδος από το TSOP αναμένεται να έχει τη συχνότητα ριπής στην οποία μας ενδιαφέρει. Αυτό μπορεί να οριστεί σε 1kHz, 2kHz ή οτιδήποτε κάτω από 10kHz.

Τώρα θέλουμε το στάδιο αποκωδικοποιητή τόνου LM567 να ανιχνεύσει σωστά αυτήν τη διαμορφωμένη συχνότητα, επομένως πρέπει να βεβαιωθούμε ότι το R1 / C1 του σταδίου LM567 υπολογίζεται έτσι ώστε ο εσωτερικός ταλαντωτής να κλειδώνει στην ίδια συχνότητα που ταιριάζει με τη συχνότητα διαμόρφωσης που εκρήγνυται από την έξοδο TSOP .

Μόλις οριστούν αυτές οι παράμετροι, μπορούμε να περιμένουμε ότι το LM567 θα ενεργοποιηθεί μόλις εντοπιστεί η επιλεγμένη συχνότητα από την έξοδο TSOP78XX, ενώ οποιαδήποτε άλλη συχνότητα διαμόρφωσης απλώς απορρίπτεται.

Κατά την ανίχνευση μιας σωστά εκχωρημένης συχνότητας, η έξοδος LM567 παράγει ένα αντίστοιχο σήμα χαμηλής σκανδάλης στον πείρο # 8 του, ενεργοποιώντας τον συνδεδεμένο IC 4017 με βάση το pin flip flop input # 14 μέσω του PNP.

Με αυτόν τον τρόπο είμαστε σε θέση να εκχωρήσουμε διαφορετικές μοναδικές συχνότητες διασφαλίζοντας ότι η ενεργοποίηση του δέκτη είναι ενεργοποιημένη μόνο μέσω της αντίστοιχης συσκευής Tx και όχι με οποιαδήποτε κοινή τηλεχειριστήριο τηλεόρασης.

Δημιουργία κυκλώματος προσαρμοσμένου πομπού (Tx)

Στην παραπάνω συζήτηση μάθαμε πώς ένας αισθητήρας TSOP17XX μπορεί να λειτουργήσει με μια προσαρμοσμένη συχνότητα χρησιμοποιώντας ένα στάδιο ανιχνευτή συχνότητας, ωστόσο αυτό σημαίνει επίσης ότι ο πομπός (Tx) θα πρέπει επίσης να κατασκευαστεί μοναδικά για τη δημιουργία των προσαρμοσμένων σημάτων IR.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει πώς αυτό μπορεί να εφαρμοστεί χρησιμοποιώντας ένα μόνο IC 4049 και μερικά παθητικά στοιχεία:

Οι 6 πύλες είναι όλες από το IC 4049, το R3 μπορεί να είναι 10Κ αντιστάσεις, ενώ οι προεπιλογές μπορούν να είναι 100K. Τα C1 caps θα πρέπει να επιλεγούν με κάποιο πρακτικό πειραματισμό. Η δίοδος μπορεί να είναι 1N4148, οι υπόλοιπες αντιστάσεις μπορούν να επιλεγούν 2K2.

Όπως φαίνεται, το ανώτερο ζεύγος πυλών μαζί με το R3, το προκαθορισμένο και το C1 είναι διαμορφωμένο ως ταλαντωτής ελεύθερης λειτουργίας, το κάτω τμήμα έχει επίσης το ίδιο στάδιο.

Το άνω τμήμα τροφοδοτείται σε μια ενδιάμεση πύλη προσωρινής αποθήκευσης της οποίας η έξοδος συνδέεται τελικά με τη φωτοδίοδο IR πομπού.

Ολόκληρη η ενότητα έχει ρυθμιστεί ώστε να παράγει τη βασική κεντρική συχνότητα για τη συμβατότητα TSOP17XX, η οποία μπορεί να κυμαίνεται από 32kHz έως 38kHz ανάλογα με τις προδιαγραφές του επιλεγμένου αισθητήρα.

Ο κάτω ταλαντωτής υποτίθεται ότι είναι ένα στάδιο διαμόρφωσης χαμηλής συχνότητας που μπορεί να φανεί ενσωματωμένο με το άνω τμήμα μέσω μιας διόδου. Αυτή η χαμηλή συχνότητα αλλάζει την ανώτερη υψηλή συχνότητα για να δημιουργήσει τις απαιτούμενες «ριπές 38kHz» στη δίοδο πομπού IR.

Αυτή η χαμηλή συχνότητα γίνεται πραγματικά η μοναδική μας συχνότητα, ή η προβλεπόμενη προσαρμοσμένη συχνότητα τηλεχειριστηρίου που πρέπει να ταιριάζει με τη συχνότητα LM567 έτσι ώστε και οι δύο συχνότητες να «χειραψούν» κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας IR μεταξύ των μονάδων Tx και Rx.

Η χαμηλή συχνότητα θα μπορούσε να επιλεγεί από οπουδήποτε μεταξύ 1kHz έως 10kHz και αυτό το επιλεγμένο εύρος θα πρέπει να ρυθμιστεί με ακρίβεια για το στάδιο LM567 προσαρμόζοντας κατάλληλα τις τιμές R1 / C1.

Αυτό ολοκληρώνει τη συζήτησή μας σχετικά με τον τρόπο τροποποίησης ενός κυκλώματος αισθητήρα TSOP17XX για την προσαρμογή προσαρμοσμένων ειδικών περιοχών συχνοτήτων ή μοναδικά επιλεγμένων περιοχών συχνοτήτων για να γίνει το σύστημα τηλεχειριστηρίου απολύτως ανθεκτικό και προσωπικό.

Εάν έχετε αμφιβολίες σχετικά με την ιδέα, το πλαίσιο σχολίων είναι όλα δικά σας!