Téléphone lumineux avec faisceaux IR. Schéma, description

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Téléphone léger avec faisceaux IR. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Pour le rayonnement infrarouge, l'air est une sorte de filtre dont la transparence peut être jugée à partir du spectrogramme représenté sur la figure 1. 0,8. Pour les ondes de rayonnement IR « proche » - l=1,3...XNUMX microns - sa transparence reste assez élevée.

Téléphone lumineux avec faisceaux IR
Ris.1

Jusqu'à tout récemment, l'utilisation de la gamme IR pour les besoins de communication était entravée par le manque d'émetteurs facilement modulables. Avec l’avènement des diodes IR, cet obstacle a disparu.

En figue. La figure 2 montre un diagramme schématique d'un émetteur-récepteur fonctionnant à une longueur d'onde de 0,95 µm (diode IR lmax AL107B).

Fig.2 (cliquez pour agrandir)

Il s’est avéré que les diodes IR fonctionnent également bien comme récepteurs de rayonnement infrarouge. Dans ce cas, la diode n'est pas alimentée : lorsque la jonction pn est éclairée, une force électromotrice apparaît dessus, en fonction de son éclairage. Cette réversibilité de la diode IR permet de simplifier considérablement la partie opto-mécanique du dispositif.

Étant donné que l'impédance d'entrée de l'amplificateur qui prélève le signal de la diode IR fonctionnant comme récepteur doit être assez grande, son premier étage est constitué d'un transistor à effet de champ VT1. L'amplification principale du signal se produit dans un amplificateur monté sur des transistors bipolaires VT2-VT4. Son gain est Ku@10000.

L'étage de sortie de l'amplificateur, réalisé sur les transistors VT5-VT8, assure la constitution de la tête dynamique BA1 en réception et une amplitude suffisante d'oscillations de courant dans la diode IR en mode émission. Lors du passage en émission (le commutateur S1 de la Fig. 129 est représenté en position « réception »), la tête dynamique est connectée à l'entrée de l'amplificateur et est utilisée comme microphone. Le signal amplifié sur le chemin VT2-VT8 est introduit dans la diode IR sous forme de courant audiofréquence. Son niveau dépendra évidemment de la tension en sortie de l'amplificateur et de la résistance de la résistance R8. L'émission de la diode IR est linéairement liée à ce courant et le suivra même aux fréquences téléphoniques les plus élevées (les diodes IR sont assez rapides).

Un composant très important d’un émetteur-récepteur IR est son système optique. En tant que lentille qui concentre le flux lumineux sur la diode IR en mode réception et « compresse » son rayonnement divergent (~40°) en un faisceau étroit en mode transmission, une lentille d'un photoagrandisseur condenseur d'un diamètre de D = 70 mm et une distance focale de F = 85 est utilisée mm. Il est recommandé de maintenir le rapport D/F@1 lors de l'utilisation d'autres objectifs. Il n'est pas recommandé d'utiliser ici des optiques dites traitées. Il n'est effacé que pour le spectre de 0,4...0,7 microns ((les miroirs avec revêtement externe focalisent mieux le rayonnement IR, presque sans perte).

Lors de la conception d'un système optique, toutes les mesures sont prises pour minimiser l'éclairage parasite de la diode IR. L'espace entre la diode et la lentille doit être étroitement fermé avec un boîtier conique résistant à la lumière, et l'éclairage externe de la lentille doit être réduit en plaçant un pare-soleil dessus. Le capot peut être constitué d'un morceau de tube en plastique ou en métal d'un diamètre interne légèrement supérieur à D.

Il doit être le plus long possible, au moins en 2D. La surface intérieure du capot doit être noircie ; Il est préférable que ce revêtement soit mat.

À propos d'autres détails de l'émetteur-récepteur IR. La tête dynamique BA1 est de type 0,1GD-6, mais vous pouvez en prendre n'importe quelle autre ayant une résistance de bobine mobile comprise entre 6 et 16 Ohms. Transistors VT2-VT4 - presque toutes les structures npn - KT315, KT3102, etc. Résistances R2, R3, R5...R11 - type MLT ; R1 - C3-14 ou CMM ; R4 - réglage ou réglage de tout type. L'alimentation IR du téléphone doit être capable de fournir un courant de 100 mA.

Pour configurer l'appareil, vous aurez besoin d'un avomètre. Après avoir allumé l'appareil de réception, mesurez la tension Uk sur les collecteurs des transistors VT7, VT8. Le Uk=+1,5 V nécessaire ici est obtenu en changeant la résistance de la résistance R10. Vérifiez ensuite la tension à la source du transistor VT1 (+1 V) et son drain (+2 V). Ce mode est défini en modifiant la résistance de la résistance R3. Désormais, lorsque vous pointez votre téléphone vers un objet éclairé, vous pouvez entendre du bruit, et si la lumière est électrique, vous pouvez alors entendre le bruit de fond du courant alternatif. Le soir, l'éclairage public peut ainsi être capté à plusieurs centaines de mètres.

Après avoir commuté l'émetteur-récepteur pour transmettre, mesurez le courant dans la diode IR (afin de ne pas couper le circuit - par la chute de tension aux bornes de la résistance R8). Il doit être compris entre 30 et 40 mA, maximum - 50 mA. Il est régulé en sélectionnant la résistance R8.

Enfin, le courant consommé par l'émetteur-récepteur est mesuré en mode veille (10 mA) et lorsqu'un signal correspondant apparaît (jusqu'à 30...40 mA à volume élevé). En mode transmission, le courant consommé par l'émetteur-récepteur doit être de 30 à 40 mA. S’il n’y a pas de surmodulation, cela ne dépendra pas du volume de ce qui est dit dans le microphone. Le niveau de modulation souhaité est défini en sélectionnant la résistance R7.

Pour d’autres expériences, vous aurez besoin d’un deuxième téléphone infrarouge. Si la distance entre les appareils est faible, l'amplificateur peut être surchargé lors de la réception, ce qui affectera la qualité de la transmission (le récepteur n'a pas d'AGC). Dans ce cas, vous devez d'une manière ou d'une autre réduire le niveau de la porteuse IR. Vous pouvez, par exemple, diaphragmer l'objectif d'un des appareils avec un anneau de papier noir.

Étant donné que la largeur du diagramme de rayonnement des téléphones infrarouges est proche de 1,5°, les pointer l'un vers l'autre présente certaines difficultés. Il est utile d'équiper les appareils d'au moins des viseurs simples.

Le meilleur micro correspondra au volume le plus élevé du signal reçu.

De jour, la portée de la ligne de communication IR atteint plusieurs centaines de mètres. Elle est limitée par un éclairage parasite (principalement le fond clair derrière le correspondant), qui augmente le niveau de bruit à la réception. Le soir et la nuit, elle augmente jusqu'à 1,5 km.

Auteur : Polyakov V.

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