استخدام مجسات TSOP17XX بترددات مخصصة

سلسلة TSOP17XX ICs عبارة عن أجهزة استشعار خاصة بالأشعة تحت الحمراء مصممة للاستجابة لنطاق معين من ترددات الأشعة تحت الحمراء وتحويلها إلى خرج نبضي كهربائي. وبالتالي فهو يتميز بحصانة مضمونة لأشكال أخرى من إشارات الأشعة تحت الحمراء.

نظرًا لهذا التردد المحدد لتشغيل المركز أو النطاق الترددي لـ TSOP17XX ، يصبح من الصعب استخدام هذه المستشعرات لتصميم دوائر التحكم عن بعد المرغوبة أو المخصصة القائمة على التردد.

سنحاول في هذا المنشور اكتشاف فكرة لتمكين هذه المستشعرات من العمل بأي تردد فريد مرغوب فيه بحيث يمكن جعل الدائرة مضمونة تمامًا.

مبدأ العمل الأساسي لوحدات الاستشعار TSOP17XX

إذا أشرنا إلى ورقة بيانات مستشعر TSOP17XX IR وجدنا أن IC لديها بعض إرشادات التشغيل الهامة لضمان الأداء الصحيح والأمثل للمستشعر استجابةً لإشارة الأشعة تحت الحمراء.

لتمكين عمل المستشعر بشكل صحيح ، يجب أن تتأرجح إشارة الأشعة تحت الحمراء عند قيمة تردد مركز تمرير نطاق الأجهزة ، وأن يتم تعديلها عند رشقات من 10 إلى 70 دورة ، مع وجود فجوة معينة بعد كل دورة ، كما هو موضح في الصورة التالية.

توضح الصورة أعلاه بوضوح ، أن حزمة الأشعة تحت الحمراء من Tx يجب أن تنبض بالتردد المركزي للدائرة المتكاملة والذي يتراوح عمومًا بين 30 كيلو هرتز و 39 كيلو هرتز ، ويتم تشكيله مع رشقات فجوة تبلغ 10 مللي ثانية.

يستجيب TSOP لإشارة التردد المركزي هذه ويقوم بتشغيل ON ، مما ينتج عنه شكل موجة مكرر عند خرجه ، حيث يتم تسوية 38 كيلو هرتز في رشقات من نبضات الموجة المربعة العادية.

يضمن هذا الشكل الموجي التشغيلي المعقد زيادة المناعة ضد العديد من الترددات الزائفة التي قد تكون موجودة في الغلاف الجوي المنبعثة من المصابيح الكهربائية ، والمصابيح الفلورية المتضامة ، ومصابيح الفلورسنت ، إلخ.

عيب مجسات TSOP17XX

على الرغم من أن المستشعر يتميز بعملية مضمونة بسبب نمط استقبال الإشارة المعقد هذا ، فإن التردد المركزي الثابت لأجهزة استشعار TSOP يقيد استخدامها فقط على نطاق التردد المحدد ، مما يجعل من المستحيل إنشاء دوائر تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء مخصصة فريدة باستخدام هذه الرقائق.

بسبب هذا العيب ، يمكن عادةً تشغيل نظام التحكم عن بعد المستند إلى TSOP باستخدام أي جهاز تلفزيون أو جهاز تحكم عن بعد DVD مشترك ، وباستخدام أي من الأزرار الموجودة على وحدة التحكم.

ومع ذلك ، يوجد دائمًا حل بديل في الإلكترونيات لكل شيء ، وبالنسبة لهذه المستشعرات أيضًا ، يمكننا إنشاء تصميم يسمح لنا باستخدام IC بتردد فريد من اختيارنا بحيث يتم تبديل جهاز الاستقبال فقط من خلال زوج Tx متوافق معين ، و ليس مع أي هاتف بعيد مشترك متاح.

تصميم دائرة تحكم عن بعد TSOP تعتمد على التردد

من المناقشة أعلاه ، فهمنا أن المستشعرات القائمة على TSOP تتطلب رشقات بتردد 38 كيلو هرتز ، أو التردد المركزي المحدد للتشغيل ، مما يشير إلى أن الإشارة تتضمن ترددين يكون فيهما التردد المركزي ثابتًا ولكن تردد الرشقة متغير وليس حرجًا .

تكمن الفكرة في التقاط تردد الرشقة هذا لصالحنا ، واستخدام مرشح قد يتعرف على هذا التردد لتشغيل المخرجات.

يمكن تصميم دائرة المرشح بسهولة باستخدام دائرة فك ترميز نغمة LM567 ، واستخدامها لفك تشفير تردد رشقة معين من خرج مستشعر TSOP في جانب المستقبل.

يمكن رؤية المفهوم الأساسي في الرسم البياني التالي.

مخطط الرسم البياني

تشغيل الدائرة

بالإشارة إلى مخطط الدائرة أعلاه لتنفيذ TSOP17XX بترددات مخصصة ، نرى أنه يتكون من 3 مراحل أساسية:

1. مرحلة الاستشعار TSOP17XX
2. مرحلة كاشف التردد القائم على LM567
3. و IC 4017 فليب فليب أو دائرة ثنائية الاستقرار.

يتم تكوين مرحلة TSOP17XX في وضعها القياسي ، والذي يلتقط التردد المعدل 38 كيلو هرتز من وحدة الإرسال Tx ويخلق موجة مربعة نبضية كما هو موضح في الرسم التخطيطي الأول.

يمكن أن نتوقع أن يحمل هذا الإخراج من TSOP تردد الرشقات الذي نهتم به. قد يتم ضبط هذا على 1 كيلو هرتز أو 2 كيلو هرتز أو أي شيء أقل من 10 كيلو هرتز.

نريد الآن أن تكتشف مرحلة وحدة فك ترميز النغمة LM567 هذا التردد المعدل بشكل صحيح ، لذلك يجب أن نتأكد من حساب R1 / C1 للمرحلة LM567 بحيث يقفل المذبذب الداخلي في نفس التردد الذي يطابق رشقات تردد التعديل من خرج TSOP .

بمجرد تعيين هذه المعلمات ، يمكننا توقع تشغيل LM567 بمجرد اكتشاف التردد المحدد من إخراج TSOP78XX ، بينما يتم رفض أي تردد تعديل آخر ببساطة.

عند اكتشاف التردد المعين بشكل صحيح ، يولد خرج LM567 إشارة تشغيل منخفضة مقابلة عند طرفه رقم 8 ، مما يؤدي إلى تنشيط دبوس إدخال التقليب IC 4017 المرفق رقم 14 عبر PNP.

وبهذه الطريقة ، يمكننا تعيين ترددات فريدة مختلفة لضمان تمكين تشغيل جهاز الاستقبال فقط من خلال سماعة الهاتف Tx المطابقة وليس مع أي وحدة تحكم عن بعد مشتركة في التلفزيون.

صنع دائرة الإرسال المخصصة (Tx)

في المناقشة أعلاه ، تعلمنا كيف يمكن تشغيل مستشعر TSOP17XX بتردد مخصص باستخدام مرحلة كاشف التردد ، ولكن هذا يعني أيضًا أن جهاز الإرسال (Tx) سيحتاج أيضًا إلى البناء بشكل فريد لتوليد إشارات الأشعة تحت الحمراء المخصصة.

يوضح الشكل التالي كيف يمكن تنفيذ ذلك باستخدام IC 4049 واحد ، وبعض العناصر السلبية:

جميع البوابات الستة من IC 4049 ، يمكن أن تكون R3 مقاومات 10K بينما يمكن أن تكون الإعدادات المسبقة 100K. يجب اختيار قبعات C1 ببعض التجارب العملية. يمكن أن يكون الصمام الثنائي 1N4148 ، ويمكن اختيار المقاومات المتبقية 2K2.

كما يتضح من الزوج العلوي من البوابات مع R3 ، تم تكوين الإعداد المسبق و C1 كمذبذب يعمل بحرية ، كما أن القسم السفلي يحتوي أيضًا على مرحلة مماثلة.

يتم تغذية القسم العلوي إلى بوابة عازلة وسيطة يتم توصيل ناتجها أخيرًا مع الثنائي الضوئي IR لجهاز الإرسال.

تم تكوين القسم بأكمله لتوليد التردد المركزي الأساسي لتوافق TSOP17XX والذي قد يتراوح من 32 كيلو هرتز إلى 38 كيلو هرتز اعتمادًا على مواصفات المستشعر المحدد.

من المفترض أن يكون المذبذب السفلي عبارة عن مرحلة تعديل التردد المنخفض والتي يمكن رؤيتها مدمجة مع الجزء العلوي من خلال الصمام الثنائي. يقوم هذا التردد المنخفض بتبديل التردد العالي الأعلى لتوليد 'رشقات 38 كيلو هرتز' المطلوبة على الصمام الثنائي لجهاز الإرسال IR.

يصبح هذا التردد المنخفض في الواقع ترددنا الفريد ، أو التردد المخصص المقصود للتحكم عن بعد والذي يحتاج إلى مطابقته مع تردد LM567 بحيث يتصافح كلا الترددين أثناء اتصال الأشعة تحت الحمراء بين وحدتي Tx و Rx.

يمكن تحديد التردد المنخفض من أي مكان بين 1 كيلو هرتز إلى 10 كيلو هرتز ، ويجب تعيين هذا النطاق المحدد بدقة لمرحلة LM567 عن طريق ضبط قيم R1 / C1 بشكل مناسب.

يختتم هذا مناقشتنا بشأن كيفية تعديل دائرة مستشعر TSOP17XX لاستيعاب نطاقات تردد خاصة مخصصة أو نطاقات تردد محددة بشكل فريد لجعل نظام التحكم عن بعد مضمونًا وشخصيًا تمامًا.

إذا كانت لديك أي شكوك بشأن هذا المفهوم ، فإن مربع التعليقات هو ملكك بالكامل!