(Zweites Bild Schaltplankorrektur: 10K Ohm war falsch geschaltet. Danke Ulrich H. für den Hinweis.) Hallo zusammen, Mein Vorhaben: ------------------- Ich möchte ein IR-Sende-Modul ohne Datenübertragung erstellen das mehr als 30 Meter senden kann. Es soll lediglich nur ein Signal senden. Ein Empfängermodul habe ich schon gebaut. Ich habe mehrere Ir-Fernbedienungen, die mit 3V versorgt werden, mit meinem Empfänger-Modul getestet. Viele hatten eine Reichweite zwischen 15 und 30 Meter. Hier im Forum und in Google gibt es zwar viel über IR, Reichweite und Modulation aber kein Beitrag erfüllt meine Anforderungen. Anforderung: ------------------- - Die Reichweite soll mehr als 30 Meter betragen. - Spannungsversorgung: 3V (2x 1,5V-AAA-Batterie) - Verwendung von nur einer IR-Diode IR-Sende-Modul: ------------------- - 5V Versorgung - GsAs-IR-Diode LD274-1 (5mm, 3.3Volt, 950nm, +-25Grad, Fc:130mA) - Timer NE555 - R1: 1K, R2: 10K = 45.810KHz - C1: 1.5nF - Taster ist zwischen Stromquelle und Schaltung IR-Empfänger-Modul: ------------------- Der Empfänger ist an einem µC angeschlossen der eine LED schaltet sobald ein Impuls empfangen wird. - Empfänger: TSOP31238 - 5V Versorgung - Signal Pulseingang am µC Tests: ------------------- Frequenz-Tests: Bei 36KHz kam ich auf ca. 3m Entfernung. Bei ca. 46KHz hatte ich eine Entfernung von ca. 10m erreicht. Allerdings musste ich auch genau auf den Empfänger zielen. IR-LEDs: Getestet habe ich auch verschiedene IR-LEDs aus Fernbedienungen. Die Reichweite mit meiner Schaltung war max. 3m. Ich bin am Punkt angekommen wo ich nicht mehr weiter weiß. Muss ich meine Schaltung vielleicht umdenken? Oder hab ich was übersehen? Ich weiß es nicht. Wie gesagt: Mit einer normalen Fernbedienung erreich ich 30 Meter. Viele Grüße itAxel
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2mA Impulsstrom ist viel zu wenig. Ich kenne RC5-Fernbedienungen, wo bei frischem 9V-Block über 1A Impulsstrom durch eine LD274 getrieben wird. Mit normalem Block dürften es noch über 600mA sein, und die 274 hält. Allerdings ist die Wiederholrate bei RC5 wohl für das Überleben der Diode notwendig, wenn diese dauerhaft nur 100mA abkann.
Da gibt es mehrere Ansätze zu Erhöhung der Reichweite. 1) Es gibt IR Dioden die noch deutlich stärker gebündelt sind. Die Ausrichtung wird damit aber auch schwieriger 2) Man könnte mit einer Linse auch dem Empfänger noch eine gewisse Richtwirkung geben. 3) Das Sendesignal könnte man verbessern. Passend wäre ein Rechteck mit etwa 25% Tastverhältnis - die LD274 dürfte damit schon mal 400 mA Pulsstrom vertragen. Zusätzlich sollte man das ganze noch einmal mit einem 2. Takt mit 1-2 kHz Modulieren - eher etwas weniger als 50% aktiv. Im Prinzip dürfte die LED dann noch mehr Strom - man muss es aber auch nicht übertreiben, schon wegen der Laufzeit. Durch die 2. Modulation wirkt die Verstärkungsregelung im Empfänger IC - je nach Ausführung geht bei konstantem (38 kHz) Signal die Empfindlichkeit zurück. Außerdem bekommt man die etwa doppelte Batterielaufzeit. 4) Auf der Empfängerseite kann man das Signal auch noch mehr oder weniger gut auf plausibilität Prüfen, und so Störungen unterdrücken. Das Reduziert aber auch Ansprechgeschwindigkeit. p.s. Bei der Schaltung stimmt auch noch was nicht - der 10 K Widerstand sollte nach Discharge, nicht VCC.
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A. R. schrieb: > Muss ich meine Schaltung vielleicht umdenken? Dein Empfänger hat eine AGC, die die Schaltschwelle dynamisch verschiebt. Mit einem xx-kHz Dauersignal wird das nichts (Fig.3 im Datenblatt). Und bei einem 38kHz Empfänger kommt ein 45kHz Signal nur noch mit 30% durch (Fig. 5 im Datenblatt).
Marco S schrieb: > 2mA Impulsstrom ist viel zu wenig. Ja, das hab ich mir auch gedacht. Blos wie erhöhe ich den Strom? Ich hab gelesen, dass eine IR-LED auch mehr verkraftet in dem man sie schneller taktet. Deshalb bin ich auch auf 46kHz hoch. Ulrich H. schrieb: > Passend wäre ein Rechteck mit etwa 25% Tastverhältnis > Zusätzlich sollte man das ganze noch einmal mit > einem 2. Takt mit 1-2 kHz Modulieren Versteh ich das richtig, dass ich mit der Frequenz höher gehen soll? Und noch ein zweiten Takt generieren? Wolfgang A. schrieb: > Mit einem xx-kHz Dauersignal wird das nichts Hab das nicht richtig beschrieben. Den Sender aktiviere ich nur kurz mit einem Taster der zwischen Schaltung und Versorgung sitzt.
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Alex R. schrieb: > Hab das nicht richtig beschrieben. Den Sender aktiviere ich nur kurz mit > einem Taster der zwischen Schaltung und Versorgung sitzt. Dein Taster schließt bestimmt länger als 1ms. Für den Empfänger ist dein Tastendruck wahrscheinlich eine halbe Ewigkeit. Alex R. schrieb: > Versteh ich das richtig, dass ich mit der Frequenz höher gehen soll? Nein, guck dir die Fig.5 im DS an. Durch diesen Bandpass muss dein Signal durch, bevor es im Empfängerbaustein zum Demodulator gelangt.
Die Empfänger sind auf eine Modulationsfrequenz (z.B. 38 KHz) abgestimmt, bei der Frequenz (ggf. +- einige Prozente) ist die Empfindlichkeit an höchsten. Der Ne555 und die Kondensatoren sind nicht unbedingt so genau - da kann es passieren das man rechnerisch mit den Teilen auf 46 kHz kommt, wenn man eigentlich erst 40 kHz erreicht hat. Mit der Frequenz sollte man also nicht höher gehen, sondern da sollte man schon die passende treffen. In der Regel wird man da nachmessen (ggf. per Poti nachstellen) müssen, oder halt das Signal per µC und stabilem Takt (Quarz) erzeugen. Ein 50% Tastverhältnis ist nicht optimal, weil der Empfänger von der Lichtleistung die Grundfrequenz bildet. Da sind kurze intensive Pulse etwas effektiver: Wenn man den Puls von 50% Tastverhältnis auf 25% verkürtzt, verliert man erst einmal etwa 30% der Signalstärke, braucht aber nur 50% der Leistung. Wenn man dann den LED-strom höher wählt, so dass man im Mittel den gleichen Strom hat, bekommt man etwa 40% mehr Signal, oder etwa 20% mehr Reichweite. Viel ist das nicht, aber der Aufwand ist minimal. Viel weiter runter als etwa 20-30% Tastverhältnis bringt dann kaum noch Vorteile (sofern der Empfänger nicht speziell dafür ausgelegt ist) - braucht aber unhandlich hohe Ströme. Für mehr Strom wird man wohl einen stärkeren Transistor brauchen, irgendwas in Richtung BD135 oder BC635. Ein Darlington muss es eigentlich nicht sein, denn der NE555 kann schon recht viel Strom liefern, und 3 V sind nicht so reichlich. Der Widerstand zur Strombegrenzung liegt dann auch nicht im kOhm Bereich, sondern bei ein paar Ohm. Bei 3 V wird die LED auch eher an den Kollektor gehen müssen - der Widerstand kann ggf. am Emitter sein (das reduziert die Sättigung des Transistors etwas). Mit etwa 1,5 V für die LED (bei z.B. 500 mA) und 200 mV für den Transistor sind das auch nur noch 1,3 V für den Widerstand (z.B. 2,7 vielleicht 4 Ohm). Für den Anfang ggf. auch erst mal 15 Ohm (d.h. nur ca. 100 mA) bis die Modulation zuverlässig funktioniert. Der Widerstand an der Basis kann auch schon mal auf 50-100 Ohm oder so runter gehen. Die 2. Modulation hat den Grund in der AGC Schaltung im Empfänger IC. Das IC ist halt nicht für ein Durchgehende Signal, sondern Pulse mit rund 0,2 - 0,5 ms Länge (und darin 38 kHz Moduliert) ausgelegt. Um die richtig (von der Puls Pausenlänge) zu empfangen wird intern die Verstärkung angepasst. Bei einem Konstanten Signal kann das zu Problem und mehr Störungen als nötig führen. Das IC versucht halt auch das konstante Signal noch irgendwie als Folge von Pulsen zu interpretieren und regelt die Verstärkung so das man gerade so an der Grenze ist. Als Mindestes kann man mit der extra Modulation noch einmal die Hälfte oder etwas mehr an Leistung einsparen und bekommt weniger Störungen geschenkt dazu. Die Modulation von Hand ist da schon zu langsam - das kann dann noch einmal oben drauf.
Ulrich H. schrieb: > Für mehr Strom wird man wohl einen stärkeren Transistor brauchen, > irgendwas in Richtung BD135 oder BC635. Ein Darlington muss es > eigentlich nicht sein, denn der NE555 kann schon recht viel Strom > liefern, und 3 V sind nicht so reichlich. Das ist in der Tat einer der Hauptkritikpunkte. Ein NE555 ist der Bipolartyp und hat sowieso schon ordentlich Ausgangssättigungsspannung. Dem noch einen Darlington nachzuschalten, gar noch als Emitterfolger und dann noch mit 1K Vorwiderstand ... das grenzt schon an Sabotage. Da muß man sich wirklich anstrengen, um eine noch schlechtere Schaltung hinzubekommen. Zumal wenn man das ganze mit 3V betreiben will (und nicht mit 5V wie im Schaltplan steht). Ach ja. Ein BC327 reicht an dieser Stelle durchaus. Sind ja Pulse. XL
Wenn man die Schaltung mal gerade hinmalt ("+" oben, "Gnd" unten), dann
könnte man doch genauso gut auf die Idee kommen, einen kleinen
Logic-Level N-Kanal MOSFET zu verwenden.
Da der NE555 wohl kaum mit 3V, bei leeren Batterien noch weniger,
zufrieden ist, wird man für diese Schaltung wohl um einen kleinen
Spannungswandler nicht drumrum kommen. Zumindest die gängigen
NE555-Versionen von TI, ST und Diodes Inc. hätten lt. Datenblatt gerne
mindestens 4.5V zur Verfügung.
Alex R. schrieb:
> Anforderung:
> ...
> - Spannungsversorgung: 3V (2x 1,5V-AAA-Batterie)
> IR-Sende-Modul:
> ...
> - 5V Versorgung
Nicht, dass solche Wandler exotisch wären (z.B. ebay 121182297690), aber
nur um die LED zum Leuchten zu bringen, wäre das doch arger Aufwand.
@Alex R. Die Fernsteuerungen arbeiten mit mit kurzen Burst (z.B. On 10%, Off 90%). Steht im Datenblatt des Empfängers, was er gerne hat. Mit den Daten geht es dann ins Datenblatt der Sendediode. Da liest man dann den maximalen Strom ab. Über 1 Ampere würde ich mich nicht wundern. Konstantstromquelle dafür gebaut und die IR-Diode mit einen Transistor gegen Ground schalten. Dann halt noch darauf achten, das die optischen Parameter passen. Die oben beschriebenen Bauteile scheinen aber gut gewählt. Ich spreche hier nur über optische Komponenten. Als Impulserzeugung würde ich einen kleinen Controller einsetzen.
Einfacher als ein Spannungswandler sollte die CMOS Version statt des NE555 sein, also ein LMC555, ICL7555 oder ähnlich. Für die IR LED sind 3 V ja ausreichend. Ob dann ein einfacher Transistor noch reicht muss man sehen - der maximale Ausgangsstrom der CMOS Typen ist geringer, insbesondere bei eher niedriger Spannung. Ein kleiner MOSFET ist auch schon möglich, bei nur 3 V müsste es dann aber schon ein Low Level Typ sein.
PS: 30 Meter sind schon ambitioniert. Ich würde da nur noch mit starker Richtwirkung der optischen Komponenten (insbesondere der Sendediode) testen. z.B. LD 274 hat eine stärker Richtwirkung wie LD 271.
noreply schrieb: > PS: 30 Meter sind schon ambitioniert. Ich würde da nur noch mit starker > Richtwirkung der optischen Komponenten (insbesondere der Sendediode) > testen. Wenn man sich ein bisschen Mühe gibt, sind mit einer IRLED (1mW) auch 20 und mehr Kilometer drin ;-) http://www.lichtsprechen.de/lichtsprechen.pdf > ... z.B. LD 274 hat eine stärker Richtwirkung wie LD 271. http://www.wie-als.de/ Und eine optische Bündelung des Strahls mit einer passenden Linse dürfte helfen. Da darf man schon mal vom Öffnungswinkel der LED abweichen.
Bündel kann man auch auf der Empfängerseite: die TSOPxx38 sind fast rundum blickend. Da ist mehr Spielraum als beim Sender. Es kommt aber auf die Anwendung an ob man die Bündelung gebrauchen kann. Bevor man am Sender viel mit externer Optik experimentiert, lieber eine stark gebündelte IR LED wie SFH4550 (3 Grad Öffnungswinkel). Auf der Empfängerseite käme ggf. auch noch ein anderer Aufbau in Frage: die TSOPx38 sind sehr einfach, nutzen aber auch nur eine recht kleine Fotodiode. In einer ruhigen Umgebung kann eine größere Diode einiges bringen - bei viel Störlicht ESL oder ähnliches aber schon weniger. Auch ist die Bandbreite noch relativ hoch - auch da könnte ein anderer Empfänger mehr leisten, ist aber auch einiges Aufwändiger, weil kein fertiges IC.
Werner M. schrieb: > Wenn man sich ein bisschen Mühe gibt, sind mit einer IRLED (1mW) auch 20 > und mehr Kilometer drin ;-) > http://www.lichtsprechen.de/lichtsprechen.pdf Das geht aber nur mit entsprechenden Optiken. Ohne Optiken signifikant über 10m rauszukommen dürfte fast unmöglich sein. Wichtig sind: a) die LED selbst sollte einen möglichst kleinen Abstrahlwinkel haben, die Empfangsdiode ebenso b) Die Optiken sollten möglichst groß sein, da gibt es Richtfunkexperimente mit 10cm großen Linsen c) der Impulsstrom sollte so groß wie möglich gewählt werden. Entsprechende Dioden halten bis zu 5A Impulsstrom bei sehr kurzen Zeiten (z.B. 5us) aus. So was schaltet man am besten mit Mosfet. Das Netzteil und die Schaltung ist entsprechend auszulegen. d) Die Übertragung wird nicht nur an EINEM Puls sondern einem kurzen "code" gemacht e) Das Umgebungslicht sollte ausgeblendet werden. Dazu sind mechanische Aufwendungen (Filter, Richtwirkung) als auch elektronische nötig. rgds
Werner M. schrieb: >> ... z.B. LD 274 hat eine stärker Richtwirkung wie LD 271. > http://www.wie-als.de/ Das ist richtig!!!! Hier noch ein nettes Germanistenforum. War das erste in Google, das ich gefunden habe. http://forum.narrenschiff.org/ Werner M. schrieb: > Wenn man sich ein bisschen Mühe gibt, sind mit einer IRLED (1mW) auch 20 > und mehr Kilometer drin ;-) Auch eine Glasfaser ist eine Optik. ;-) Im Datenblatt des Empfängers steht irgendwas von 45 Meter.
Ulrich H. schrieb: > Bündel kann man auch auf der Empfängerseite: die TSOPxx38 sind fast > rundum blickend. Auf der Empfängerseite ist das eher eine Vergrößerung der Empfangsfläche, die einher geht mit einer Beschrängung des Bereichs, aus dem überhaupt Licht empfangen wird. Ob das im vorliegenden Fall praktikabel ist, wissen wir noch nicht ;-(
Deiner IR-Diode ist es wurscht, wie du die mehr als 1A an Impulstrom erzeugst. Ob du da den Strom mit 3V und kleinen Vorwiderstand oder 5V mit großen Vorwiderstand erzeugst, ist der Diode egal. Auch ein FET ändert daran nichts. Dein 1K Widerstand ist vollkommen indiskudabel.
Vielen Dank an allen. Ich werde mir mal noch so einiges anhand eurer Hinweise erarbeiten. Der 1kOhm Widerstand ist natürlich nicht korreckt. Da hab ich vergessen den Wert zu ändern. Ich habe da einen 10 Ohm Widerstand eingesetzt. Danke für den Hinweis. 6A66 schrieb: > Das geht aber nur mit entsprechenden Optiken. Ohne Optiken signifikant > über 10m rauszukommen dürfte fast unmöglich sein. Ich möchte das ganze komplett ohne optische Hilfsmittel machen. Wie ich schon erwähnte habe ich eine normale TV-Fernbedienung getestet. Mit dieser hatte ich einen Abstand von 30m zu meinem Empfänger. Also muss das mit einfachen Bauteilen auch funktionieren. Auch IR-LED's von Fernbedienungen die funktioniert haben habe ich in meinem Sender ausprobiert. Kam aber nur auf 5m. Ulrich H. schrieb: > Bündel kann man auch auf der Empfängerseite Auf der Empfängerseite möchte ich nichts ändern. Diese scheint ja sehr gut zu funktionieren.
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