Telefone leve com feixes IR. Esquema, descrição

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Telefone de luz com feixes de infravermelho. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Para a radiação infravermelha, o ambiente do ar é uma espécie de filtro, cuja transparência pode ser avaliada pelo espectrograma mostrado na Fig. 1. Para ondas de radiação infravermelha "próxima" - l=0,8...1,3 μm - sua transparência permanece bastante alta.

Telefone leve com feixes IR
Figura.1

Até muito recentemente, o uso de IR para comunicações era dificultado pela falta de emissores facilmente modulados. Com o advento dos diodos infravermelhos, esse obstáculo desapareceu.

Na fig. 2 mostra um diagrama esquemático de um transceptor operando em um comprimento de onda de 0,95 μm (lmax IR diodo AL107B).

Fig.2 (clique para ampliar)

Como se viu, os diodos infravermelhos funcionam bem como receptores de radiação infravermelha. Nesse caso, o diodo não fornece energia: quando a junção pn é iluminada, um EMF surge sobre ela, dependendo de sua iluminação. Essa reversibilidade do diodo IR permite simplificar significativamente a parte óptico-mecânica do dispositivo.

Como a impedância de entrada do amplificador que capta o sinal do diodo IR funcionando para recepção deve ser grande o suficiente, seu primeiro estágio é feito em um transistor de efeito de campo VT1. A amplificação principal do sinal ocorre em um amplificador montado nos transistores bipolares VT2-VT4. Seu ganho é Ku@10000.

O estágio de saída do amplificador, feito nos transistores VT5-VT8, fornece o acúmulo da cabeça dinâmica BA1 na recepção e uma amplitude suficiente das flutuações de corrente no diodo IR no modo de transmissão. Ao mudar para transmissão (o interruptor S1 na Fig. 129 é mostrado na posição "recepção"), a cabeça dinâmica é conectada à entrada do amplificador e usada como microfone. O sinal amplificado no caminho VT2-VT8 é introduzido no diodo IR na forma de uma corrente de frequência de áudio. Seu nível obviamente dependerá da tensão na saída do amplificador e da resistência do resistor R8. A radiação do diodo IR está linearmente relacionada a esta corrente e irá rastreá-la mesmo nas frequências telefônicas mais altas (os diodos IR são bastante rápidos).

Um nó muito importante do transceptor IR é seu sistema óptico. Como uma lente que concentra o fluxo de luz no diodo IR no modo de recepção e "comprime" sua radiação divergente (~40°) em um feixe estreito no modo de transmissão, é usada uma lente do condensador do ampliador, com diâmetro D =70 mm e uma distância focal F=85 mm. Recomenda-se manter a proporção D/F@1 usando também outras lentes. Não é recomendado usar aqui a chamada ótica revestida. É iluminado apenas para o espectro de 0,4 ... 0,7 μm ((é melhor, quase sem perdas, focar a radiação IR de um espelho com revestimento externo).

Ao construir um sistema óptico, todo esforço é feito para minimizar a iluminação parasita do diodo IR. O espaço entre o diodo e a lente deve ser bem fechado com um invólucro opaco cônico, e a iluminação externa da lente deve ser reduzida colocando-se um capuz sobre ela. Um capuz pode ser feito de um pedaço de tubo de plástico ou metal com diâmetro interno ligeiramente maior que D.

Deve ser o mais longo possível, pelo menos não inferior a 2D. A superfície interna do capô deve ser escurecida; é melhor se este revestimento for fosco.

Sobre outros detalhes do transceptor IR. Cabeça dinâmica VA1 - digite 0,1GD-6, mas você pode usar qualquer outra, com resistência de bobina de voz na faixa de 6 ... 16 Ohm. Transistores VT2-VT4 - quase qualquer estrutura npn - KT315, KT3102, etc. Resistores R2, R3, R5 ... R11 - tipo MLT; R1 - C3-14 ou KIM; R4 - aparador ou ajustador de qualquer tipo. A fonte de alimentação do telefone IR deve ser capaz de fornecer 100 mA.

Um avômetro é necessário para configurar o dispositivo. Ligando o dispositivo para recepção, meça a tensão Uk nos coletores dos transistores VT7, VT8. O Uk = +1,5 V necessário aqui é obtido alterando a resistência do resistor R10. Em seguida, verifique a tensão na fonte do transistor VT1 (+1 V) e seu dreno (+2 V). Este modo é definido alterando a resistência do resistor R3. Agora, apontando o telefone para um objeto iluminado, você pode ouvir o ruído e, se a luz for elétrica, o fundo da corrente alternada. As luzes da rua à noite são ouvidas a uma distância de várias centenas de metros.

Mudando o transceptor para transmissão, meça a corrente no diodo IR (para não interromper o circuito - pela queda de tensão no resistor R8). Deve estar dentro de 30 ... 40 mA, máximo - 50 mA. É regulado pela seleção do resistor R8.

Em conclusão, a corrente consumida pelo transceptor no modo de espera (10 mA) e quando um sinal correspondente aparece (até 30 ... 40 mA em alto volume) é medida. No modo de transmissão, a corrente consumida pelo transceptor deve ser de 30...40 mA. Se não houver sobremodulação, não dependerá do volume do que é dito no microfone. O nível de modulação desejado é definido selecionando o resistor R7.

Para mais experimentos, você precisará de um segundo telefone IR. Se a distância entre os dispositivos for pequena, o amplificador pode ficar sobrecarregado durante a recepção, o que afetará a qualidade da transmissão (não há AGC no receptor). Nesse caso, você precisa reduzir de alguma forma o nível da portadora de IR. É possível, por exemplo, travar a lente de um dos aparelhos com um anel de papel preto.

Como a largura do padrão de radiação do telefone infravermelho é próxima a 1,5°, apontar um para o outro apresenta certas dificuldades. É útil equipar o aparelho com miras pelo menos simples.

A melhor captação corresponderá ao volume mais alto do sinal recebido.

Durante o dia, o alcance da linha de comunicação IR atinge várias centenas de metros. É limitado pela iluminação externa (principalmente um fundo claro atrás do correspondente), o que aumenta o nível de ruído na recepção. À tarde e à noite, aumenta para 1,5 km.

Autor: Polyakov V.

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