Inleiding tot IR-circuits: 8 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

IR is een complex stukje technologie en toch heel eenvoudig om mee te werken. In tegenstelling tot LED's of LASER's kan infrarood niet met het menselijk oog worden gezien. In deze Instructable zal ik het gebruik van infrarood demonstreren via 3 verschillende circuits.

De circuits zullen geen IR-ontvangers of microcontrollers gebruiken, maar een fotodiode gebruiken om het IR-signaal te detecteren, omdat dit eenvoudiger is.

Stap 1: Basisprincipes van IR LED en fotodiode

De drie projecten zijn allemaal afhankelijk van de IR-LED en de fotodiode. De IR-led straalt infraroodstraling uit in alle richtingen, de fotodiode wordt ernaast geplaatst, dus als een object te dichtbij komt, reflecteert het de infraroodstraling in de fotodiode, de fotodiode zet het infrarood dat het heeft geabsorbeerd om in een signaal, het signaal kan dan andere dingen activeren. Let op: het bovenstaande diagram heeft een zwarte IR-LED en een transparante fotodiode, dit is niet erg gebruikelijk omdat het meestal andersom is, maar de volgende 3 projecten gebruiken normaal type IR-paren (IR-LED: transparant, fotodiode: zwart/donker paars). De kleuren van de diodes doen er niet toe, maar zorg ervoor dat u onthoudt welke welke is.

Belangrijke dingen om op te merken (lees het volgende):

IR-LED: De infrarood-LED zendt IR-straling uit, we kunnen de straling niet zien omdat deze een lagere frequentie bevat dan zichtbaar licht, mensen kunnen infrarood alleen als warmte detecteren (dus de IR-LED kan een beetje heet worden, dat is normaal), en de straling is niet schadelijk omdat het gewoon warmte is.

Fotodiode: De fotodiode is als een LED, maar geeft geen licht, in plaats daarvan is het een lichtsensor (zoals een LDR, maar niet helemaal). De fotodiode kan in vele vormen voorkomen: hij ziet er meestal uit als een zwarte LED, maar hij kan ook transparant zijn (verwar hem niet met andere LED's). De fotodiode is anders aangesloten dan normale LED's, in plaats van Vcc op de anode van de LED, het is Vcc op de kathode van de fotodiode (zoals hoe je batterijen aansluit).

Wanneer u IR-LED's en fotodiodes koopt, probeer ze dan in paren te kopen, want soms werkt de IR-LED niet met de fotodiode.

Stap 2: IR-circuit 1

Het eerste IR-circuit zal alleen laten zien hoe het paar (IR LED & Fotodiode) werkt. Door een transistor te gebruiken, kunnen we vuil analoog van de fotodiode omzetten in schoon analoog, wat de uitgangs-LED beter bevalt. Het circuit is heel eenvoudig, het enige dat nodig is, is:

Weerstand: 2x 220ohm (of vergelijkbaar), 1x 10k

Diode: 1x IR-led, 1x generieke led, 1x fotodiode

Transistor: 1x BC547 (of een gelijkwaardige NPN-transistor bijv. 2n2222A)

Een 5v-voedingsbron (USB is prima), jumperdraden en een breadboard.

Stap 3: IR Circuit 1-test

Voordat u het circuit voltooit, moet u ervoor zorgen dat de IR-led en fotodiode naast elkaar zijn geplaatst.

Zodra het circuit is voltooid, test u de sensor door een object of uw vinger ongeveer 5 cm boven de twee diodes te houden en vervolgens langzaam het object/de vinger in de richting van de diodes te bewegen totdat u ze beide aanraakt. De generieke LED zou meer moeten oplichten naarmate je dichterbij komt, dit komt omdat het object meer infrarood in de fotodiode reflecteert.

Als dit niet gebeurt, controleer dan of u de fotodiode correct hebt geplaatst, controleer uw draadverbindingen, controleer uw stroombron, als dit niet helpt, is het probleem mogelijk opgetreden tussen de IR-LED en de fotodiode (u moet nieuwe kopen of probeer een ander paar).

Zorg ervoor dat u het circuit niet onder de zon of in zeer fel licht laat lopen, want dat zal de fotodiode in de war brengen.

Stap 4: IR-circuit 2

Nu je begrijpt hoe de IR-LED en de fotodiode samenwerken als sensor, gaan we het vorige circuit omvormen tot een alarmcircuit. Dit circuit gebruikt een OP Amp om het fotodiodesignaal te versterken. Er is een zoemer aangesloten op de uitgang van de OP Amp, maar dat kan worden aangepast en vervangen door een ander onderdeel/circuit.

Dit circuit heeft nodig:

Weerstand: 1x 220 (of vergelijkbaar), 1x 10k

Potentiometer: 1x 10k

Diode: 1x IR-led, 1x fotodiode

IC-chip: 1x LM358

Overige: 1x Buzzer of vervang deze door je eigen circuit.

5v voeding (USB is prima), Breadboard, jumperdraden.

Stap 5: IR Circuit 2-test

Onthoud dat de twee diodes als laatste circuit naast elkaar moeten staan. Om het circuit te testen, beweegt u een object of uw hand boven de twee diodes, dit zou het alarm moeten activeren. Je kunt de gevoeligheid van de fotodiode ook aanpassen door aan de potmeter te draaien, er komt een moment dat het alarm altijd aan staat, dit komt omdat de fotodiode zo gevoelig is voor IR dat hij het detecteert vanuit de atmosfeer eromheen. Het is voor mij niet mogelijk om de werking van de schakeling in de bovenstaande afbeelding te laten zien, maar stel je voor dat je het geluid van de zoemer kunt horen.

Gebruik het circuit niet in de zon of bij zeer fel licht, omdat dit de fotodiode in de war kan brengen.

Herhaal stap 3 om problemen op te lossen.

Stap 6: IR-circuit 3

In dit circuit zullen we een LED (of een willekeurige uitgang) activeren zonder op een knop te drukken. Deze keer worden twee paar IR-LED's en fotodiodes gebruikt. In plaats van een OP-versterker te gebruiken, gebruiken we voor de eenvoud een 555-timer. We zullen ook de transistors terugbrengen om het analoge signaal af te vlakken.

Dit circuit vereist:

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

Condensator: 1x 10nf

Diode: 2x IR-led, 2x fotodiode, 1x generieke led

Transistor: BC547 (of gelijkwaardig)

IC-chip: 1x 555-timer

5v voeding (USB is prima), Breadboard, jumperdraden

Zorg ervoor dat de twee paren diodes een afstand tussen hen hebben, zodat ze elkaar niet storen. Zorg er ook voor dat u de juiste diodes koppelt.

Stap 7: IR Circuit 3-test

De schakeling bestaat uit twee paar diodes, de ene zet de uitgang aan, de andere zet hem uit. Je moet eerst uitzoeken welk paar diodes wat regelt. Als je dat eenmaal hebt gedaan, kun je de uitgang inschakelen door een object over een paar diodes te houden. De uitgang blijft aan, zelfs nadat je je object van de sensor hebt gehaald, de uitgang wordt alleen uitgeschakeld als je een object boven de andere sensor houdt, hij blijft dan uit totdat je dit proces herhaalt.

Nogmaals, niet onder zonlicht gebruiken.

Stap 8: Meer IR-dingen

Er is een veel grotere wereld voor IR-circuits, het is niet erg ingewikkeld, maar is best fascinerend. In plaats van IR-LED's en fotodiodes, zouden betere circuits bestaan uit IR-afstandsbedieningen en IR-ontvangers, deze apparaten kunnen een veel groter bereik bestrijken en kunnen ook meer informatie overbrengen.

Mochten er vragen zijn, stel ze gerust.