Giới thiệu về mạch hồng ngoại: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

IR là một phần công nghệ phức tạp nhưng rất đơn giản để làm việc với. Không giống như đèn LED hoặc LASER, mắt người không thể nhìn thấy tia hồng ngoại. Trong tài liệu có thể hướng dẫn này, tôi sẽ trình bày việc sử dụng Hồng ngoại thông qua 3 mạch điện khác nhau.

Các mạch sẽ không sử dụng bộ thu IR hoặc vi điều khiển, thay vào đó, chúng sẽ sử dụng một diode quang để phát hiện tín hiệu IR vì nó đơn giản hơn.

Bước 1: Khái niệm cơ bản về đèn LED hồng ngoại và điốt quang

Ba dự án đều phụ thuộc vào IR LED và Photodiode. IR LED phát ra bức xạ hồng ngoại theo mọi hướng, photodiode được đặt bên cạnh nên nếu vật thể đến quá gần nó sẽ phản xạ bức xạ hồng ngoại vào photodiode, photodiode biến tia hồng ngoại mà nó hấp thụ thành tín hiệu, tín hiệu sau đó có thể kích hoạt những thứ khác. Lưu ý rằng sơ đồ trên có đèn LED hồng ngoại màu đen và điốt quang trong suốt, điều này không phổ biến lắm vì nó thường xảy ra theo chiều ngược lại, nhưng 3 dự án sau đây sử dụng loại cặp hồng ngoại thông thường (LED hồng ngoại: trong suốt, Điốt quang: đen / tối màu tía). Màu sắc của điốt không quan trọng mà chỉ cần đảm bảo bạn nhớ cái nào là cái nào.

Những điều quan trọng cần lưu ý (Vui lòng đọc phần sau):

IR LED: Đèn LED hồng ngoại phát ra bức xạ hồng ngoại, chúng ta không thể nhìn thấy bức xạ vì nó chứa tần số thấp hơn ánh sáng nhìn thấy, con người chỉ có thể phát hiện tia hồng ngoại dưới dạng nhiệt (vì vậy đèn LED hồng ngoại có thể hơi nóng, đó là điều bình thường), và bức xạ là không có hại vì nó chỉ là nhiệt.

Điốt quang: Điốt quang giống như một đèn LED nhưng nó không phát ra ánh sáng, thay vào đó, nó là một cảm biến ánh sáng (giống như một LDR nhưng không hoàn toàn). Điốt quang có thể có nhiều dạng: nó thường trông giống như một đèn LED màu đen nhưng cũng có thể trong suốt (không bị lẫn lộn với các đèn LED khác). Điốt quang được kết nối khác với đèn LED thông thường, thay vì Vcc với cực dương của đèn LED, nó là Vcc với cực âm của điốt quang (giống như cách bạn kết nối pin).

Khi mua đèn LED hồng ngoại và điốt quang, hãy cố gắng mua chúng theo cặp vì đôi khi đèn LED hồng ngoại không hoạt động với điốt quang.

Bước 2: Mạch IR 1

Mạch IR đầu tiên sẽ chỉ hiển thị cách hoạt động của cặp (IR LED & Photodiode). Bằng cách sử dụng bóng bán dẫn, chúng ta có thể biến tín hiệu tương tự bẩn từ diode quang thành tín hiệu tương tự sạch mà đèn LED đầu ra thích hơn. Mạch rất đơn giản, tất cả những gì nó cần là:

Điện trở: 2x 220ohm (hoặc tương tự), 1x 10k

Diode: 1x IR LED, 1x Generic LED, 1x Photodiode

Bóng bán dẫn: 1x BC547 (hoặc bất kỳ bóng bán dẫn NPN tương đương nào, ví dụ: 2n2222A)

Nguồn điện 5v (USB cũng được), dây nhảy và bảng mạch.

Bước 3: Kiểm tra mạch IR 1

Trước khi bạn hoàn thành mạch, hãy đảm bảo rằng đèn LED hồng ngoại và Điốt quang được đặt cạnh nhau.

Sau khi hoàn thành mạch, hãy kiểm tra cảm biến bằng cách di chuột lên một vật hoặc ngón tay của bạn khoảng 5cm trên hai điốt, sau đó từ từ di chuyển đối tượng / ngón tay về phía hai điốt cho đến khi bạn chạm vào cả hai. Đèn LED thông thường sẽ phát sáng nhiều hơn khi bạn đến gần, điều này là do đối tượng đang phản xạ nhiều tia hồng ngoại hơn vào điốt quang.

Nếu điều này không xảy ra, hãy kiểm tra xem bạn đã đặt chính xác điốt quang chưa, kiểm tra kết nối dây, kiểm tra nguồn điện của bạn, nếu không có cách này giúp đỡ, sự cố có thể đã xảy ra giữa đèn LED hồng ngoại và điốt quang (bạn nên mua những cái mới hoặc thử một cặp khác).

Đảm bảo rằng bạn không chạy mạch dưới ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng quá chói vì điều đó sẽ làm rối loạn điốt quang.

Bước 4: Mạch IR 2

Bây giờ bạn đã hiểu cách IR LED và Photodiode hoạt động cùng nhau như một cảm biến, chúng ta sẽ chuyển mạch trước đó thành mạch cảnh báo. Mạch này sẽ sử dụng OP Amp để Khuếch đại tín hiệu điốt quang, một bộ rung được kết nối với đầu ra của OP Amp nhưng có thể được sửa đổi và thay thế bằng thành phần / mạch khác.

Mạch này sẽ cần:

Điện trở: 1x 220 (hoặc tương tự), 1x 10k

Chiết áp: 1x 10k

Diode: 1x IR LED, 1x Photodiode

Chip IC: 1x LM358

Khác: 1x Buzzer hoặc thay thế nó bằng mạch của riêng bạn.

Nguồn 5v (USB cũng được), Breadboard, dây jumper.

Bước 5: Kiểm tra IR Circuit 2

Hãy nhớ hai điốt phải được cạnh nhau như là mạch cuối cùng. Để kiểm tra mạch, hãy di chuyển một vật hoặc tay của bạn lên trên hai điốt, thao tác này sẽ kích hoạt báo động. Bạn cũng có thể điều chỉnh độ nhạy của photodiode bằng cách xoay chiết áp, sẽ có thời điểm báo động sẽ luôn bật, điều này là do photodiode rất nhạy với IR nên nó sẽ phát hiện ra nó từ bầu khí quyển xung quanh nó. Tôi không thể hiển thị mạch hoạt động trong hình trên nhưng chỉ cần tưởng tượng bạn có thể nghe thấy âm thanh của còi.

Không vận hành mạch dưới ánh nắng mặt trời hoặc ánh sáng quá chói vì điều đó có thể gây nhầm lẫn giữa điốt quang.

Để khắc phục sự cố, hãy lặp lại bước 3.

Bước 6: Mạch hồng ngoại 3

Trong mạch này, chúng tôi sẽ kích hoạt một đèn LED (hoặc bất kỳ đầu ra nào) mà không cần nhấn nút. Lần này hai cặp đèn LED hồng ngoại và điốt quang sẽ được sử dụng. Thay vì sử dụng Bộ khuếch đại OP, chúng tôi sẽ sử dụng bộ đếm thời gian 555 cho đơn giản. Chúng tôi cũng sẽ mang trở lại các bóng bán dẫn để làm mịn tín hiệu tương tự.

Mạch này sẽ yêu cầu:

Điện trở: 3x 220ohm, 2x 10k, 2x 1M, 2x 3M

Tụ điện: 1x 10nf

Diode: 2x IR LED, 2x Photodiode, 1x LED chung

Bóng bán dẫn: BC547 (hoặc tương đương)

Chip IC: 1x 555 hẹn giờ

Nguồn 5v (USB cũng được), Breadboard, dây jumper

Đảm bảo hai cặp điốt có khoảng cách giữa chúng để chúng không gây nhiễu cho nhau. Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng bạn ghép nối các điốt phù hợp.

Bước 7: Kiểm tra IR Circuit 3

Mạch bao gồm hai cặp điốt, một đầu ra bật, đầu kia tắt. Đầu tiên bạn phải tìm ra cặp điốt nào điều khiển cái gì. Sau khi làm như vậy, bạn có thể bật đầu ra bằng cách di chuột qua một đối tượng trên một cặp điốt. Đầu ra sẽ vẫn bật ngay cả sau khi bạn đã đưa đối tượng của mình ra khỏi cảm biến, đầu ra sẽ chỉ tắt nếu bạn di chuột qua một đối tượng trên cảm biến khác, sau đó nó sẽ dừng cho đến khi bạn lặp lại quá trình này.

Một lần nữa, không hoạt động dưới ánh sáng mặt trời.

Bước 8: Thêm Nội dung IR

Có một thế giới rộng lớn hơn nhiều đối với các mạch IR, nó không phức tạp lắm nhưng khá hấp dẫn. Thay vì đèn LED hồng ngoại và điốt quang, các mạch tốt hơn sẽ bao gồm điều khiển từ xa IR và bộ thu IR, các thiết bị này có thể bao phủ nhiều phạm vi hơn và cũng có thể truyền nhiều thông tin hơn.

Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, xin vui lòng hỏi.