Układy scalone serii TSOP17XX to specjalne czujniki podczerwieni zbudowane w celu reagowania na określony zakres częstotliwości podczerwieni i przekształcania go w impulsowe wyjście elektryczne. Dzięki temu cechuje się niezawodną odpornością na inne formy sygnałów podczerwieni.
Ze względu na tę specyficzną środkową lub pasmową częstotliwość roboczą TSOP17XX, trudno jest używać tych czujników do projektowania pożądanych lub niestandardowych obwodów zdalnego sterowania opartych na częstotliwości.
W tym poście postaramy się wymyślić pomysł, aby umożliwić tym czujnikom pracę z dowolną pożądaną unikalną częstotliwością, tak aby obwód mógł być całkowicie niezawodny.
Podstawowa zasada działania modułów czujników TSOP17XX
Jeśli odnosimy się do karta katalogowa czujnika podczerwieni TSOP17XX okazuje się, że układ scalony ma pewne krytyczne wytyczne operacyjne, aby zapewnić prawidłowe i optymalne działanie czujnika w odpowiedzi na sygnał podczerwieni.
Aby umożliwić prawidłowe działanie czujnika, sygnał IR musi być oscylowany przy środkowej wartości częstotliwości pasma przepustowego urządzenia i modulowany w impulsach od 10 do 70 cykli, z pewną przerwą po każdym cyklu, jak pokazano na poniższym rysunku.
Powyższy obraz wyraźnie pokazuje, że wiązka podczerwieni z nadajnika musi być pulsowana ze środkową częstotliwością układu scalonego, która generalnie mieści się w zakresie od 30 kHz do 39 kHz, i modulowana impulsami z przerwą 10 ms.
TSOP reaguje na ten środkowy sygnał częstotliwości i wyzwala ON, wytwarzając replikowany przebieg na swoim wyjściu, przy czym 38 kHz jest wyrównywane w serie zwykłych impulsów fali prostokątnej.
Ten złożony przebieg operacyjny zapewnia zwiększoną odporność na wiele fałszywych częstotliwości, które mogą występować w atmosferze emitowanej przez żarówki, świetlówki kompaktowe LKE, świetlówki itp.
Wada czujników TSOP17XX
Chociaż czujnik charakteryzuje się niezawodnym działaniem ze względu na ten złożony wzorzec odbioru sygnału, stała częstotliwość środkowa czujników TSOP ogranicza ich użycie tylko do tego określonego zakresu częstotliwości, uniemożliwiając tworzenie unikalnych niestandardowych obwodów zdalnego sterowania na podczerwień za pomocą tych chipów.
Z powodu tej wady system zdalnego sterowania oparty na TSOP może być zwykle obsługiwany za pomocą dowolnego zwykłego pilota do telewizora lub odtwarzacza DVD i przy użyciu dowolnego przycisku na jednostce sterującej.
Jednak w elektronice zawsze istnieje obejście dla wszystkiego, a dla tych czujników również możemy stworzyć projekt, który pozwoli nam używać układu scalonego z wybraną przez nas unikalną częstotliwością, tak aby odbiornik był przełączany tylko przez określoną kompatybilną parę Tx, i nie z żadnym dostępnym zwykłym pilotem.
Projektowanie unikalnego obwodu zdalnego sterowania TSOP opartego na częstotliwości
Z powyższej dyskusji zrozumieliśmy, że czujniki oparte na TSOP wymagają do działania impulsów o częstotliwości 38 kHz lub określonej częstotliwości środkowej, co wskazuje, że sygnał obejmuje dwie częstotliwości, w których częstotliwość środkowa jest stała, ale częstotliwość impulsów jest zmienna i nie jest krytyczna .
Chodzi o to, aby uchwycić tę częstotliwość impulsów na naszą korzyść i użyć filtra, który może rozpoznać tę częstotliwość do wyzwalania wyjścia.
Obwód filtra można łatwo zaprojektować za pomocą Obwód dekodera tonu LM567 i używać go do dekodowania określonej częstotliwości impulsów z wyjścia czujnika TSOP po stronie odbiornika.
Podstawową koncepcję można zobaczyć na poniższym diagramie.
Schemat obwodu 
Działanie obwodu
Odnosząc się do powyższego schematu obwodu do implementacji TSOP17XX z niestandardowymi częstotliwościami, widzimy, że składa się z 3 podstawowych etapów:
- stopień czujnika TSOP17XX
- etap detektora częstotliwości oparty na LM567
- i oparty na układzie IC 4017 przerzutnik lub stopień obwodu bistabilnego.
Stopień TSOP17XX jest skonfigurowany w trybie standardowym, który odbiera modulowaną częstotliwość 38 kHz z jednostki Tx nadajnika i tworzy impulsową falę prostokątną, jak pokazano na pierwszym schemacie.
Można oczekiwać, że to wyjście z TSOP będzie przenosić częstotliwość impulsów, która nas interesuje. Może być ustawiona na 1 kHz, 2 kHz lub cokolwiek poniżej 10 kHz.
Teraz chcemy, aby nasz stopień dekodera tonu LM567 prawidłowo wykrywał tę modulowaną częstotliwość, dlatego musimy upewnić się, że R1 / C1 stopnia LM567 jest obliczane tak, że wewnętrzny oscylator blokuje się na tej samej częstotliwości pasującej do impulsów częstotliwości modulacji z wyjścia TSOP .
Po ustawieniu tych parametrów możemy oczekiwać, że LM567 zatrzaśnie się, gdy tylko wybrana częstotliwość zostanie wykryta na wyjściu TSOP78XX, podczas gdy każda inna częstotliwość modulacji zostanie po prostu odrzucona.
Po wykryciu prawidłowo przypisanej częstotliwości, wyjście LM567 generuje odpowiedni niski sygnał wyzwalający na swoim styku # 8, aktywując dołączony styk wejściowy # 14 przerzutnika oparty na układzie scalonym IC 4017 za pośrednictwem PNP.
W ten sposób jesteśmy w stanie przypisać różne unikalne częstotliwości, zapewniając, że wyzwalanie odbiornika jest możliwe tylko przez pasującą słuchawkę Tx, a nie za pomocą zwykłego pilota do telewizora.
Wykonanie niestandardowego obwodu nadajnika (Tx)
W powyższej dyskusji dowiedzieliśmy się, w jaki sposób czujnik TSOP17XX może być obsługiwany z niestandardową częstotliwością za pomocą stopnia detektora częstotliwości, jednak oznacza to również, że nadajnik (Tx) będzie również musiał być zbudowany jako unikalny dla generowania niestandardowych sygnałów IR.
Poniższy rysunek pokazuje, jak można to zaimplementować za pomocą pojedynczego układu scalonego 4049 i kilku elementów pasywnych:
Wszystkie 6 bramek pochodzi z IC 4049, R3 może być rezystorami 10K, podczas gdy ustawienia wstępne mogą wynosić 100K. Czapki C1 trzeba będzie wybrać po pewnym praktycznym eksperymentowaniu. Dioda może być 1N4148, pozostałe rezystory można wybrać 2K2.
Jak widać, górna para bramek wraz z R3, nastawą wstępną i C1 jest skonfigurowana jako swobodnie pracujący oscylator, dolna sekcja również ma identyczny stopień.
Górna sekcja zasilana jest pośrednią bramką buforową, której wyjście jest ostatecznie łączone z fotodiodą IR nadajnika.
Cała sekcja jest skonfigurowana do generowania podstawowej częstotliwości środkowej dla kompatybilności TSOP17XX, która może wynosić od 32 kHz do 38 kHz w zależności od specyfikacji wybranego czujnika.
Dolny oscylator ma być stopniem modulującym niskiej częstotliwości, który można zobaczyć jako zintegrowany z górną sekcją za pomocą diody. Ta niska częstotliwość przełącza wyższą wysoką częstotliwość, aby wygenerować wymagane „impulsy 38 kHz” na diodzie nadajnika podczerwieni.
Ta niska częstotliwość w rzeczywistości staje się naszą unikalną częstotliwością lub zamierzoną niestandardową częstotliwością pilota, którą należy dopasować do częstotliwości LM567, aby obie częstotliwości „uściskały ręce” podczas komunikacji w podczerwieni między urządzeniami Tx i Rx.
Niską częstotliwość można wybrać z dowolnego miejsca w zakresie od 1 kHz do 10 kHz, a ten wybrany zakres należy precyzyjnie ustawić dla stopnia LM567, odpowiednio dostosowując jego wartości R1 / C1.
To kończy naszą dyskusję dotyczącą modyfikacji obwodu czujnika TSOP17XX w celu dostosowania do niestandardowych specjalnych zakresów częstotliwości lub unikalnie wybranych zakresów częstotliwości, aby system zdalnego sterowania był całkowicie niezawodny i osobisty.
Jeśli masz jakiekolwiek wątpliwości co do koncepcji, pole komentarza jest Twoje!
Poprzedni: Wprowadzenie do czujnika koloru RGB TCS3200 Dalej: Obwód detektora koloru z kodem Arduino
