booster podczerwieni.pdf

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Dział "Projekty Czytelników" zawiera opisy projektów nadesłanych do redakcji EP przez Czytelników. Redakcja nie bierze

odpowiedzialności za prawidłowe działanie opisywanych układów, gdyż nie testujemy ich laboratoryjnie, chociaż

sprawdzamy poprawność konstrukcji.

Prosimy o nadsyłanie własnych projektów z modelami (do zwrotu). Do artykułu należy dołączyć podpisane oświadczenie,

że artykuł jest własnym opracowaniem autora i nie był dotychczas nigdzie publikowany . Honorarium za publikację

w tym dziale wynosi 250,− zł (brutto) za 1 stronę w EP. Przysyłanych tekstów nie zwracamy. Redakcja zastrzega sobie

prawo do dokonywania skrótów.

Booster podczerwieni

Prezentowany uk³ad jest

boosterem podczerwieni,

przeznaczonym do

sterowania pilotem

z†innych pomieszczeÒ.

Moøna go wiÍc traktowaÊ

jako "przed³uøacz" wi¹zki

podczerwieni, pozwalaj¹cy

na sterowanie urz¹dzeniami

nie znajduj¹cymi siÍ

bezpoúrednio w†ìpolu

widzeniaî pilota.

Projekt

068

wspÛ³pracy z†jednym odbior-

nikiem (36kHz).

Po odebraniu sygna³u z†pi-

lota, na wyjúciu U1 (bÍd¹cym

dotychczas w†stanie wysokim)

pojawia siÍ zero logiczne. Jeúli

paczka impulsÛw o†czÍstotli-

woúci 36kHz trwa t odebrane to

stan niski na wyjúciu uk³adu

U1 bÍdzie trwa³ t dekodowane = t ode-

brane + 150

s. Zero logiczne na

bramce tranzystora T1 wpro-

wadza go w†stan przewodze-

nia. Powoduje to zaúwiecenie

siÍ diody D1 (wszystkich diod

do³¹czonych do zacisku WE

nadajnika) i†przejúcie wejúcia

WE nadajnika w†stan wysoki.

Jedynka logiczna (podwÛjnie

zanegowana przez U2I i†U2II)

sprawia, øe na wyjúciu bramki

U3I, na ktÛrym dotychczas wy-

stÍpowa³ stan wysoki, pojawia

siÍ zero logiczne. Stan niski

odblokowuje przerzutniki U6I

i†U6II, ktÛre by³y wyzerowane

i†zablokowane stanem wyso-

kim na wejúciach R. Jedno-

czeúnie jedynka logiczna na

wejúciach (11, 12) bramki U3II

uruchamia zbudowany na niej

generator. CzÍstotliwoúÊ tego

generatora zaleøy od rezonato-

ra ceramicznego i†dla

Q1=432kHz wynosi 432kHz

(dla Q1 = 455kHz wynosi

455kHz). Sygna³ z†generatora

poprzez inwerter U2V, jest kie-

rowany na wejúcie zegarowe

licznika U4. Wejúcie CL\ uk³a-

du U4 reaguje na opadaj¹ce

zbocze, a†do czasu uruchomie-

nia generatora znajduje siÍ

w†stanie wysokim. Jeúli gene-

rator pracuje z†czÍstotliwoúci¹

432kHz, to opadaj¹ce zbocza

bÍd¹ wystÍpowa³y co 2,315

Dziú coraz wiÍcej urz¹-

dzeÒ sterowanych jest pilota-

mi wykorzystuj¹cymi pod-

czerwieÒ. Piloty te maj¹ doúÊ

powaøn¹ wadÍ - ich dzia³a-

nie ogranicza siÍ do jednego

pomieszczenia. S³uchaj¹c mu-

zyki z†pokoju A†nie mamy

moøliwoúci sterowania zesta-

wem muzycznym z†pokoju B.

Wiele osÛb posiada modula-

tory telewizyjne pod³¹czone

do wideo w†pokoju sto³owym

i†ogl¹da filmy na drugim te-

lewizorze w†sypialni. W³¹cza-

j¹ kasetÍ i†szybko biegn¹ do

sypialni - dzisiaj to archaizm.

Wykorzystuj¹c stereofo-

niczny nadajnik UKF-FM,

opublikowany w†EP1/98 str.

81..82, moøna s³uchaÊ p³yt CD

lub kaset za pomoc¹ dowolne-

go radia. Mamy przy tym do-

stÍp do wszystkich funkcji na-

szego zestawu muzycznego

sterowanych pilotem.

Wyposaøaj¹c opisane urz¹-

dzenie w†modu³y radiowe (na-

dawczy i†odbiorczy - dostÍp-

ne w†ofercie AVT) moøna za-

mieniÊ pilot podczerwieni

w†pilot radiowy. Umoøliwi to

ods³uchiwanie za pomoc¹

walkmana wybranych utwo-

rÛw z†p³yty CD. Na ³amach EP

i†wielu innych czasopism by-

³y zamieszczane boostery pod-

czerwieni, nazywane buforami

lub przed³uøaczami. Wymaga-

³y one jednak dostrajania czu-

³oúci lub czÍstotliwoúci.

Wykonane przeze mnie

urz¹dzenie nie wymaga usta-

wiania jego czu³oúci, ani do-

strajania czÍstotliwoúci, a†po-

nadto pozwala na do³¹czenie

kilku odbiornikÛw sygna³u pi-

lota zainstalowanych w†rÛønych

(doúÊ odleg³ych) miejscach do-

mu. Booster przeznaczony jest

do wspÛ³pracy z†pilotami

o†czÍstotliwoúci noúnej 36kHz,

a†w†przypadku wymiany rezo-

natora ceramicznego z†pilotami

o†czÍstotliwoúci 38kHz.

Ca³e urz¹dzenie sk³ada siÍ

z†odbiornikÛw po³¹czonych

z†nadajnikiem kablami trÛjøy-

³owymi. Nadajnik ma wymia-

ry 57x57x13mm, a†odbiorniki

35x10x5mm. Odbiorniki ³¹czy

siÍ rÛwnolegle, dziÍki czemu

ogranicza siÍ w†znaczny spo-

sÛb liczbÍ przewodÛw ³¹cz¹-

cych nadajnik z†odbiornikami.

Teraz warto zastanowiÊ siÍ,

jaki wp³yw na stan wyjúcia bra-

mek U5I i†U5II maj¹, pod³¹czo-

ne do ich wejúÊ, wyjúcia liczni-

ka U4 i†sygna³ zegarowy. Wy-

júcie Q†przerzutnika U6II zna-

Opis dzia³ania uk³adu

Dla ³atwiejszego zrozumie-

nia zasady pracy uk³adu, ktÛ-

rego schemat jest widoczny na

rys. 1 , jego dzia³anie zostanie

omÛwione dla przypadku

Elektronika Praktyczna 10/99

103

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

Rys. 1.

jduje siÍ w†stanie niskim, a†je-

dynka logiczna wyst¹pi na nim

po pojawieniu siÍ rosn¹cego

zbocza na wejúciu CL tego uk³a-

du. Juø na pierwszy rzut oka

widaÊ, øe zbocze to wyst¹pi, gdy

na wyjúciu bramki U5I pojawi

siÍ jedynka logiczna. Stan wy-

soki na wyjúciu tej bramki wy-

st¹pi, gdy wyjúcia Q4, Q5, Q6

oraz sygna³ zegarowy bÍd¹

w†stanie wysokim. Stan wysoki

na wyjúciu tej bramki zeruje licz-

nik U4 poprzez bramkÍ U3III

i†inwerter U2VI. Jednoczeúnie

nastÍpuje zmiana stanu na wy-

júciu Q†przerzutnika U6II ze sta-

nu niskiego na wysoki. Wyjúcie

bramki U5I przechodzi w†stan

niski, a†pracuj¹cy nadal licznik

U4 zlicza do momentu, gdy na

jego wyjúciach Q2, Q3 wyst¹pi

rÛwnoczeúnie jedynka logiczna.

Z†chwil¹ przejúcia sygna³u zega-

rowego w†stan wysoki nastÍpuje

wyzerowanie licznika, poprzez

bramkÍ U3III i†inwerter U2VI,

wskutek zmiany stanu wyjúcia

Q†przerzutnika U6I z†niskiego na

wysoki. Wyzerowanie licznika

powoduje przejúcie wyjúcia

bramki U5II w†stan niski i†roz-

poczÍcie zliczania. Teraz licznik

bÍdzie zlicza³ cyklicznie do mo-

mentu pojawienia siÍ jedynki lo-

gicznej na wyjúciu bramki U5II.

Kaøde przejúcie bramki U5II ze

stanu niskiego na wysoki bÍdzie

zmienia³o na przeciwny stan

wyjúcia Q†przerzutnika U6I. Pro-

ces ten bÍdzie trwa³ do chwili,

w†ktÛrej wejúcie WE nadajnika

powrÛci do stanu niskiego. Zero

logiczne na wejúciu WE nadaj-

nika unieruchamia generator, ze-

ruje przerzutniki U6I, U6II,

wprowadzaj¹c ich wyjúcia

Q†w†stan niski. Poprzez bramkÍ

U3III i†inwerter U2VI zostaje wy-

zerowany licznik U4. Nasuwa

siÍ pytanie - po jakim czasie od

pojawienia siÍ stanu wysokiego

na wejúciu WE nadajnika poja-

wi siÍ jedynka logiczna na wy-

júciu Q†przerzutnika U6I i†z†jak¹

czÍstotliwoúci¹ bÍdzie siÍ zmie-

nia³ stan tego wyjúcia?

Na to pytanie odpowiedzi

naleøy szukaÊ na wykresie ob-

razuj¹cym pracÍ licznika U4 -

rys. 2 . WidaÊ na nim, øe po

pojawieniu siÍ jedynki logicz-

nej na wejúciu WE nadajnika

licznik odliczy 56,5 okresu. Zo-

stanie wyzerowany i†bÍdzie

czeka³ 0,5 okresu na opadaj¹ce

zbocze. Kolejne odliczanie licz-

nika bÍdzie trwa³o 5,5 okresu,

po czym nast¹pi zmiana stanu

wyjúcia Q†przerzutnika U6I,

a†po up³ywie 0,5 okresu nast¹-

pi kolejne odliczanie licznika.

Zmiany stanu wyjúcia Q†prze-

rzutnika U6I bÍd¹ nastÍpowa³y

co 6†okresÛw. Dla czÍstotliwoú-

ci generatora 432kHz jedynka

logiczna na wyjúciu Q†prze-

rzutnika U6I pojawi siÍ po

142,361

s. WÛw-

czas czÍstotliwoúÊ przebiegu

(o†wype³nieniu 50%) na wy-

júciu Q†przerzutnika U6I bÍ-

dzie wynosi³a 37917Hz). Syg-

na³ o†czÍstotliwoúci 36kHz po-

jawi siÍ z†opÛünieniem oko³o

140

wartoúÊ rezystota R2 naleøy

mieÊ na wzglÍdzie parametry

tranzystora T1 (dla BS250

I Dmax =500mA, P TOTmax =800mW).

Dobieraj¹c wartoúÊ rezystora R1

naleøy uwzglÍdniÊ pr¹d diody

D1 oraz spadek napiÍcia na

przewodzie zasilaj¹cym odbior-

nik, poniewaø zbyt duøy spa-

dek napiÍcia moøe negatywnie

wp³yn¹Ê na pracÍ uk³adu U1.

Uk³ad U1 naleøy dobraÊ do

czÍstotliwoúci, na ktÛrej bÍdzie

pracowa³ booster: dla 36kHz

uk³ad TFMS5360, a†dla 38kHz

uk³ad TFMS5380.

Bramki U2I i†U2II (z prze-

rzutnikami Schmitta) zastoso-

wa³em w†celu eliminacji znie-

kszta³ceÒ sygna³u, ktÛre mog¹

wyst¹piÊ w†przypadku uøycia

d³ugich przewodÛw pomiÍdzy

nadajnikiem a†odbiornikami.

Trymer C11 s³uøy do dok³ad-

nego dostrojenia czÍstotliwoú-

ci generatora. W†przedstawio-

nym uk³adzie zastosowa³em

trymer 15-60pF i†bez wzglÍdu

na jego ustawienie uk³ad pra-

cowa³ poprawnie. Rezystor R7

zosta³ zast¹piony zwor¹, gdy-

by jednak jako T2 mia³ byÊ

zastosowany tranzystor bipo-

larny, rezystor ten powinien

mieÊ wartoúÊ oko³o 2,2k

s, aby wyeliminowaÊ znie-

kszta³cenie sygna³u pilota wy-

wo³ane przed³uøeniem odebra-

nego sygna³u o†oko³o 150

OpÛünienie to w†øaden

sposÛb nie wp³ywa na pracÍ

urz¹dzeÒ sterowanych pilotem,

a†tym bardziej jest niezauwa-

øalne przez uøytkownika. Od-

biorniki zosta³y wyposaøone

w†tranzystory T1, aby mog³y

byÊ oddalone na znaczn¹ od-

leg³oúÊ, a†takøe po to, by od-

biÛr sygna³u z†pilota by³ syg-

nalizowany diod¹ úwiec¹c¹.

Ustalaj¹c wartoúÊ rezystora R1

we wszystkich odbiornikach i

. Re-

zystory R5, R6 chroni¹ diody

zabezpieczaj¹ce na wejúciach

J, K†przerzutnikÛw U6I, U6II.

Jak najbliøej nÛøek zasilaj¹-

cych uk³adÛw U1-U6 naleøy

s. CzÍstotliwoúÊ prze-

biegu (o†wype³nieniu 50†%) na

104

Elektronika Praktyczna 10/99

wyjúciu Q przerzutnika U6I bÍ-

dzie wynosi³a 36000Hz. Dla

czÍstotliwoúci generatora

455kHz, jedynka logiczna na

wyjúciu Q przerzutnika U6I po-

jawi siÍ po 135,165

przez uk³ad U1.

Wyjúcie Q†przerzutnika

U6I steruje bramk¹ tranzysto-

ra T2. Tranzystor ten steruje

pr¹dem p³yn¹cym przez dio-

dÍ D2. Po przeanalizowaniu

dzia³ania uk³adu moøna dojúÊ

do wniosku, øe uk³ad kopiuje

odebrane paczki impulsÛw

o†czÍstotliwoúci 36kHz

(38kHz) z†opÛünieniem 140

Elektronika Praktyczna 2/98

P R O J E K T Y C Z Y T E L N I K Ó W

przylutowaÊ kondensatory

o†takich samych numerach jak

uk³ady - C1 przy U1 itd, przy

U7 kondensatory C7, C8, C9,

C10.

nadajnika z†zaciskiem +5V.

Osobom, ktÛre nie dyspo-

nuj¹ czÍstotliwoúciomierzem

lub oscyloskopem, polecam

uproszczon¹ metodÍ diagnos-

tyczn¹. Naleøy wylutowaÊ re-

zystor R8, nastÍpnie miÍdzy

dren tranzystora T2 a†zacisk

+5V trzeba w³¹czyÊ g³oúnik

w†g³Ûwnej mierze decyduj¹-

cym o†zasiÍgu nadajnika bo-

ostera jest rezystor R8.

Prezentowany uk³ad

z†R8=36

WYKAZ ELEMENTÓW

Odbiornik

mia³ zasiÍg 1,5m.

Aby ustawiÊ pr¹d diody D2,

naleøy do³¹czyÊ j¹ za poúred-

nictwem przewodÛw ktÛrymi

bÍdzie w†przysz³oúci po³¹czo-

na na sta³e z†nadajnikiem. Mi-

liamperomierz trzeba w³¹czyÊ

pomiÍdzy dodatni biegun na-

piÍcia zasilaj¹cego, a†zacisk

po³¹czony z†koÒcÛwk¹ IN (pin

3) uk³adu U7. Naleøy wyluto-

waÊ rezystor R8 i†zasiliÊ

uk³ad. Pobierany pr¹d powi-

nien wynosiÊ I CZUWANIA =

I U7 +N I U1 . Teraz trzeba ze-

wrzeÊ wejúcie WE nadajnika

z†zaciskiem +5V i†zmierzyÊ

pr¹d I PRACY (prezentowamy

uk³ad wyposaøony w†dwa od-

biorniki pobiera³ 18,5mA). Po

wlutowaniu rezystora R8, na-

leøy ponownie zmierzyÊ po-

bÛr pr¹du po zwarciu wejúcia

WE nadajnika z†zaciskiem

+5V. Zmierzony pr¹d I BOOSTER

A =I PRACY +I D2 . Zmniejszaj¹c war-

toúÊ rezystora R8 wp³ywamy

na wzrost pr¹du diody I D2 ,

a†co za tym idzie na zasiÍg

nadajnika boostera.

Ω

Kondensatory

C1: 10nF

Półprzewodniki

D1: LED jasna

T1: BS250

U1: TFMS5360 (36 kHz) lub

TFMS5380 (38 kHz)

Nadajnik

Montaø i†uruchomienie

Montaø uk³adu naleøy

wykonaÊ zgodnie z†obowi¹-

zuj¹cymi zasadami. Pod uk³a-

dy scalone zalecam zastoso-

waÊ podstawki. Rezonator ce-

ramiczny warto dolutowaÊ do

wyprowadzeÒ rezystorÛw R3,

R4, tak by jego wymiana nie

wymaga³a wylutowywania

z†p³ytki. Rezystor R8 naleøy

wlutowaÊ tymczasowo. Po-

prawnie wykonany uk³ad nie

wymaga uruchamiania, a†je-

dynie sprawdzenia popra-

wnoúci dzia³ania. Prezento-

wany uk³ad zosta³ wykonany

na napiÍcie zasilaj¹ce 8-12V,

z†tego powodu kondensator

C10 jest na napiÍcie 16V.

W†przypadku zastosowania

kondensatora na wyøsze na-

piÍcie, uk³ad moøna zasilaÊ

napiÍciem 8-30V. Tak szero-

ki zakres napiÍÊ zasilaj¹cych

pozwoli na zasilanie uk³adu

ze sterowanego urz¹dzenia

(TV, VIDEO, zestaw AUDIO).

Uk³ad w†stanie czuwania po-

winien pobieraÊ I CZUWA-

NIA =I U7 +N I U1 , gdzie I U7 to oko-

³o 3mA, I U1 to oko³o 0,5mA,

N†- liczba odbiornikÛw. Po-

prawnoúÊ dzia³ania odbiorni-

ka sygnalizowana jest szybko

mrugaj¹c¹ diod¹ D1. Po zbli-

øeniu na odleg³oúÊ 1cm dio-

dy D2 do odbiornika podczer-

wieni sterowanego urz¹dze-

nia, booster powinien zacz¹Ê

dzia³aÊ. Jeúli booster nie chce

realizowaÊ swoich zadaÒ, za

pomoc¹ czÍstotliwoúciomie-

rza lub oscyloskopu moøna

zmierzyÊ czÍstotliwoúÊ na je-

go wyjúciu (dren tranzystora

T2) po zwarciu wejúcia WE

. Zamiast uk³adu U5 na-

leøy w³oøyÊ podstawkÍ ze

zwartymi pinami 1, 4, 13. Po

zwarciu wejúcia WE nadajni-

ka z†zaciskiem +5V w†g³oúni-

ku powinien pojawiÊ siÍ pisk

(f 6750Hz dla Q1=432kHz, f

7109Hz dla Q1=455kHz). Pisk

powinien milkn¹Ê po rozwar-

ciu po³¹czenia wejúcia WE na-

dajnika z†zaciskiem +5V. Pre-

zentowany uk³ad zacz¹³ dzia-

³aÊ bez øadnych problemÛw.

Ostatni¹ czynnoúci¹ po

uruchomieniu uk³adu jest

ustawienie pr¹du diody D2.

DiodÍ D2 moøna umieúciÊ

przy sterowanym urz¹dzeniu

dziÍki po³¹czeniu jej z†nadaj-

nikiem za poúrednictwem

przewodÛw. W†przypadku,

gdy booster bÍdzie sterowa³

kilkoma urz¹dzeniami

umieszczonymi w†pewnej od-

leg³oúci od siebie, naleøy dio-

dÍ D2 umieúciÊ w†takim miej-

scu, by znajdowa³y siÍ one

w†polu jej dzia³ania lub za-

stosowaÊ kilka obwodÛw wyj-

úciowych (T2, R8, D2). W†za-

leønoúci od czu³oúci odbior-

nikÛw podczerwieni sterowa-

nych urz¹dzeÒ, naleøy dobraÊ

wartoúÊ pr¹du diody D2. GÛr-

na wartoúÊ pr¹du diody D2

jest ograniczona parametrami

diody D2, tranzystora T2,

uk³adu U7. Dla diody

CQYP23 i†wiÍkszoúci diod

pr¹d przewodzenia wynosi

150mA, pr¹d stabilizatora

78L05 100mA, dla tranzysto-

ra BS170 I Dmax =500mA (P TOT-

max =800mW). Elementem

Rezystory

R2: 820

Ω

R5, R6: 1k

Ω

R8: 36

Ω

Kondensatory

C2..C6: 100nF

C7, C10: 47

C8, C9: 100nF

C11: 40pF trymer

C12: 180pF

Półprzewodniki

D2: CQYP23

T2: BS170

U2: CD 40106

U3: CD 4025

U4: CD 4024

U5: CD 4082

U6: CD 4027

U7: 78L05

Różne

Q1: rezonator ceramiczny

432 kHz (dla 36 kHz) lub

455 kHz (dla 38 kHz)

Uwagi koÒcowe

W†przypadku nie stoso-

wania bramek U2I, U2II za-

miast CMOSa 40106 moøna

zastosowaÊ 4069. Stosuj¹c

wiÍksz¹ liczbÍ odbiornikÛw

zalecam zbudowanie dwÛch

lub trzech obwodÛw wejúcio-

wych wykorzystuj¹c wejúcia

bramki U3I zwarte zworami

Z1, Z2 do masy. Kusz¹c¹ pro-

pozycj¹ jest do³¹czenie do

jednego z†wejúÊ bramki U3I

radiowego modu³u odbiorcze-

go, a†jednoczeúnie po³¹czenie

jednego z†odbiornikÛw jedy-

nie z†radiowym modu³em na-

dawczym. DziÍki takiemu po-

³¹czeniu powstanie pilot ra-

diowy na bazie prezentowa-

nego boostera.

Krzysztof Bieniek

Rys. 2.

Elektronika Praktyczna 10/99

105

Rezystory

R1: 820

Ω

R3: 24M

R4: 10k

R7: 0

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: