Brug af TSOP17XX-sensorer med tilpassede frekvenser

Brug af TSOP17XX-sensorer med tilpassede frekvenser

TSOP17XX-serien IC'er er specielle infrarøde sensorenheder, der er bygget til at reagere på et bestemt interval af infrarøde frekvenser og konvertere det til en elektrisk pulserende udgang. Det har således en idiotsikker immunitet over for andre former for IR-signaler.



På grund af denne specifikke center- eller båndpasdriftsfrekvens for en TSOP17XX bliver det vanskeligt at bruge disse sensorer til at designe en ønsket eller tilpasset frekvensbaseret fjernbetjeningskreds.

I dette indlæg vil vi forsøge at finde ud af en idé til, at disse sensorer kan arbejde med enhver ønsket unik frekvens, så kredsløbet kan gøres helt idiotsikkert.





Grundlæggende arbejdsprincip for TSOP17XX sensormoduler

Hvis vi henviser til datablad for TSOP17XX IR-sensoren vi finder ud af, at IC har nogle kritiske driftsvejledninger for at sikre korrekt og optimal funktion af sensoren som reaktion på et IR-signal.

For at muliggøre korrekt funktion af sensoren skal IR-signalet svinges ved enhedernes båndpas centerfrekvensværdi og moduleres ved bursts på 10 til 70 cyklusser med en vis afstand efter hver cyklus, som vist i det følgende billede.



Billedet ovenfor viser tydeligt, at IR-strålen fra Tx skal pulses med IC-centerfrekvensen, som generelt er mellem 30 kHz og 39 kHx og moduleres med bursts på 10 ms mellemrum.

TSOP'en reagerer på dette centerfrekvenssignal og udløser ON og producerer en replikeret bølgeform ved dens output, hvor 38 kHz udjævnes i bursts af almindelige firkantbølgepulser.

Denne komplekse operationelle bølgeform sikrer øget immunitet mod mange falske frekvenser, der kan være til stede i atmosfæren fra lyspærer, som CFL'er, lysstofrør osv.

Ulempe ved TSOP17XX sensorer

Selvom sensoren har en idiotsikker operation på grund af dette komplekse signalmodtagelsesmønster, begrænser den faste centerfrekvens for TSOP-sensorer kun deres anvendelse til dette specifikke frekvensområde, hvilket gør det umuligt at oprette unikke tilpassede IR-fjernbetjeningskredsløb ved hjælp af disse chips.

På grund af denne ulempe kan et TSOP-baseret fjernstyringssystem normalt betjenes ved hjælp af et almindeligt tv- eller dvd-fjernbetjeningshåndsæt og ved hjælp af en af ​​knapperne på kontrolenheden.

Men inden for elektronik er der altid en løsning på alt, og også for disse sensorer kan vi skabe et design, der giver os mulighed for at bruge IC'en med den valgte unikke frekvens efter eget valg, så modtageren kun skiftes gennem et bestemt kompatibelt Tx-par, og ikke med noget tilgængeligt almindeligt fjernbetjent håndsæt.

Design af et unikt frekvensbaseret TSOP fjernbetjeningskredsløb

Fra ovenstående diskussion forstod vi, at en TSOP-baseret sensor kræver bursts på 38 kHz frekvens eller den specificerede centerfrekvens til drift, hvilket indikerer, at signalet involverer to frekvenser, hvor centerfrekvensen er konstant, men burstfrekvensen er variabel og ikke kritisk .

Ideen er at fange denne burstfrekvens til vores fordel og bruge et filter, der muligvis genkender denne frekvens til at udløse output.

Filterkredsløbet kan let designes ved hjælp af en LM567 tone dekoder kredsløb , og brug den til at afkode en bestemt burstfrekvens fra TSOP-sensorudgangen på modtagersiden.

Grundkonceptet kan ses i følgende diagram.

Kredsløbsdiagram Oprettelse af det tilpassede senderkredsløb (Tx)

Kredsløb

Med henvisning til ovenstående kredsløbsdiagram til implementering af TSOP17XX med tilpassede frekvenser ser vi, at den består af 3 grundlæggende trin:

  1. TSOP17XX-sensortrinet
  2. det LM567-baserede frekvensdetektorstrin
  3. og IC 4017-baseret flip-flop eller bistabelt kredsløbstrin.

TSOP17XX-scenen er konfigureret i sin standardtilstand, som opfanger den modulerede 38 kHz frekvens fra transmitterens Tx-enhed og skaber en pulserende firkantbølge som angivet i det første diagram.

Dette output fra TSOP kan forventes at bære den burstfrekvens, som vi er interesseret i. Dette kan indstilles til 1 kHz, 2 kHz eller noget under 10 kHz.

Nu vil vi have, at vores LM567-toneafkodertrin skal detektere denne modulerede frekvens korrekt, derfor skal vi sørge for, at R1 / C1 i LM567-trinnet beregnes således, at den interne oscillator låses ind i den samme frekvens, der svarer til modulationsfrekvensens bursts fra TSOP-udgangen .

Når disse parametre er indstillet, kan vi forvente, at LM567 låser ON, så snart den valgte frekvens detekteres fra TSOP78XX-udgangen, mens enhver anden moduleringsfrekvens simpelthen afvises.

Ved detektering af en korrekt tildelt frekvens genererer LM567-udgangen et tilsvarende lavt udløsersignal ved sin pin nr. 8, der aktiverer den vedhæftede IC 4017-baserede flip-flop-input pin nr. 14 via PNP.

På denne måde er vi i stand til at tildele forskellige unikke frekvenser, der sikrer, at modtagerudløsningen kun er aktiveret via det matchende Tx-håndsæt og ikke med nogen fælles tv-fjernbetjening.

Oprettelse af det tilpassede senderkredsløb (Tx)

I ovenstående diskussion lærte vi, hvordan en TSOP17XX-sensor kan betjenes med en tilpasset frekvens ved hjælp af et frekvensdetektortrin, men dette betyder også, at senderen (Tx) også skal bygges unikt for at generere de tilpassede IR-signaler.

Følgende figur viser, hvordan dette kan implementeres ved hjælp af en enkelt IC 4049 og et par passive elementer:

De 6 porte er alle fra IC 4049, R3 kan være 10K modstande, mens forudindstillingerne kan være 100K. C1-hætterne skal vælges med nogle praktiske eksperimenter. Dioden kan være en 1N4148, de resterende modstande kan vælges 2K2.

Som det ses, er det øverste par porte sammen med R3, forudindstillet og C1 konfigureret som en frit kørende oscillator, den nederste sektion har også et identisk trin.

Den øverste sektion føres til en mellemliggende bufferport, hvis output endelig er forbundet med transmitterens IR-fotodiode.

Hele sektionen er konfigureret til at generere den grundlæggende centerfrekvens for TSOP17XX-kompatibiliteten, som kan variere fra 32 kHz til 38 kHz afhængigt af specifikationen for den valgte sensor.

Den nedre oscillator formodes at være et lavfrekvent modulerende trin, som kan ses integreret med det øverste afsnit gennem en diode. Denne lave frekvens skifter den øvre højfrekvens for at generere de krævede '38 kHz bursts' på IR-senderdioden.

Denne lave frekvens bliver faktisk vores unikke frekvens, eller den tilsigtede tilpassede fjernbetjeningsfrekvens, der skal matches med LM567-frekvensen, så begge frekvenser 'ryster hænder' under IR-kommunikationen mellem Tx og Rx-enhederne.

Lavfrekvensen kunne vælges fra et vilkårligt sted mellem 1 kHz og 10 kHz, og dette valgte område skulle indstilles nøjagtigt til LM567-trinnet ved korrekt at justere dets R1 / C1-værdier.

Dette afslutter vores diskussion om, hvordan man ændrer et TSOP17XX-sensorkredsløb til at rumme tilpassede specielle frekvensområder eller unikt udvalgte frekvensområder for at gøre fjernbetjeningen helt idiotsikker og personlig.

Hvis du er i tvivl om konceptet, er kommentarfeltet helt dit!




Tidligere: Introduktion til RGB-farvesensor TCS3200 Næste: Farvedetektor kredsløb med Arduino-kode