Diseño del demodulador IR

1

Estoy diseñando un circuito de demodulador IR para reemplazar el que se muestra en esta pregunta . Básicamente, quiero demodular una simple señal IR modulada a 32.678 kHz. Solo necesito saber si la señal está presente. No hay paquetes. Sólo IR presente o no presente.

A continuación es lo que tengo hasta ahora ...

He intentado simular esto en LTspice sin éxito, por lo que no estoy seguro de haber hecho algo mal en Spice o en mi circuito. No soy profesional con LTspice.

R1 N001 N006 2.49K tol=1 pwr=0.1
R2 Output N003 1Meg
R3 N006 N005 1Meg
C1 N005 N004 470pF
C2 N003 N001 220pF
C3 Output N001 220pF
V1 N006 0 2.5
V2 N002 0 5
V3 N004 0 PULSE(0 .05 0 0 0 0.0000152587890625 0.000030517578125 200)
XU1 N005 N003 N002 0 Output LT1722
.tran 12ms
.lib LTC.lib
.backanno
.end

Tengo algunas preguntas:

  1. ¿Cuál es la mejor forma de determinar el valor para R34? Lo he dejado en 22k simplemente porque el circuito anterior usó este valor.
  2. C16 y R31 establecen el punto de inflexión de paso alto. ¿Cuál sería una sabia elección para este valor?
  3. La ganancia general del circuito es de aproximadamente 400 según mis cálculos. Entonces, al elegir mi amplificador operacional, ¿necesitaría un GBWP de 14 MHz o más? ¿Alguna otra especificación crítica de amplificador operacional para esta aplicación? Tenga en cuenta que el amplificador que se muestra es solo un marcador de posición hasta que elija el amplificador operacional.
  4. Si quisiera aumentar mi ganancia más allá de lo que se muestra (~ 1000), ¿sería mejor dividir esto en varias etapas?
pregunta Jason

5 respuestas

3

Estoy de acuerdo con Tony, también usaría un receptor IR integrado. El único problema parecía ser el de 32kHz, los módulos receptores de IR son a menudo de banda estrecha de 38kHz a 56kHz. Pero cuando verifiqué a mi proveedor habitual Vishay , parece que también tienen módulos no específicos del protocolo que cubren 32kHz, como éste .

La principal ventaja de este tipo de módulos es que hace mucho más que su circuito:

El AGC (Control Automático de Ganancia) es importante. Asegura que la sensibilidad se ajusta cuando se recibe una señal adecuada, por lo que se suprime el ruido (por ejemplo, de los balastos de iluminación fluorescente de alta frecuencia).

    
respondido por el stevenvh
2

Respuesta reescrita debido a la nueva información de Jason:

Algunas otras respuestas hablan sobre el uso de un IC personalizado recibido por IR, que es lo que solía hacer, excepto cuando el precio era absolutamente crucial y podía hacer un diseño más barato con un rendimiento aceptable discretamente.

Pero, esta respuesta está dirigida a hacer que el circuito existente funcione como debería, según lo solicitado.

MCP601 hoja de datos del amplificador operacional aquí
 Esta es una fuente única, salida de riel a riel, Vin = tierra a Vdd-1.2V. Entonces, con Vdd = V5.0 = 5V Rango de vin = 0 - 3.8V.
 Establezca idealmente el punto medio en aproximadamente el rango / 2 = 1.9V o menos, pero 2.5V utilizado está bien.

R31 a Vground = Vdd / 2 proporciona el nivel de CC para la entrada y salida opamp. Sin señal Vout = V5.0 / 2 = 2.5V, la salida de D5 será de aproximadamente 2.7-Vd = 2.5-0.5 =! 2.2V. Lo ideal es que desee Vout ~ + 0 en la entrada 0; consulte a continuación.

El filtro parece tener potencial para una ganancia masiva en alguna frecuencia (~~ R17 / R18 = 400: 1 como se indica): si esto ocurre en algún lugar depende de la acción general del filtro. Me sentiría más cómodo si se describiera la base del diseño.

C16 / R31 proporcionan un paso alto en < < 1 kHz muy por debajo de la frecuencia IR.
 Usted podría aumentar esto hasta que se acerque a la frecuencia de IR, pero lo suficientemente lejos para una atenuación mínima bit que depende de si fue una parte formal de su diseño de filtro general, si no debería ser. Para obtener los mejores resultados, la respuesta de frecuencia del extremo frontal general se debe adaptar para que sea un paso de banda de las características diseñadas.

Prueba esto: _

Objetivo: Acoplar la salida del amplificador operacional de modo AC

Vout = picos de señal positiva del amplificador operacional - V_D5

  • El variador D5 con un capacitor = Cout = diga 10 uF de electrolíticos, por lo que D5 es accionado por CA.

  • Agregue D6 a tierra con el cátodo D6 al ánodo (entrada D5) y el ánodo D6 a tierra.

Esto hace que los semiciclos positivos pasen a través de D5 y que carguen a C15 y que los semiciclos negativos se conduzcan a través de D6 a tierra.
 Esto es potencialmente "un poco difícil" en U1a y Cout = 1 uF puede ser suficiente.
 Cout > C15, a Cout > > C15 es deseable para evitar que los dos dividan los picos positivos de salida en exceso.

Informe.

    
respondido por el Russell McMahon
2

Además de lo que otros han dicho, me gustaría señalar que su disposición de filtro es sospechosa. A primera vista, la parte del circuito desde el pin 3 de U1 hasta el pin 1 de U1 parece un filtro de paso de banda típico de segundo orden, pero en lugar de conducir el lado izquierdo de R18 y conectar a tierra la entrada no inversora de U1, está haciendo opuesto, es decir, usándolo en una configuración no inversora.

En esta configuración, está actuando como un filtro de paso alto de segundo orden con una ganancia de alta frecuencia de 1 tendrá ganancias de alta y baja frecuencia de 1 (considere Frecuencias muy altas en las que C1 & C5 son efectivamente cortocircuitos, o en dc con los condensadores retirados, y verá un amplificador de ganancia unitaria).

Según mis cálculos, tiene una frecuencia central de 14.5kHz y una Q de 10 (es decir, una ganancia de 10 a 14.5kHz) a la que se alcanzará la ganancia máxima de alrededor de 200. A 32 kHz, la ganancia es casi de regreso a 1 alrededor de 10 (y nunca se alcanzará una ganancia de 400).

Los cálculos que he usado son ...

Poniendo: - \ $ R = R_ {18} \ $ = 2.49k

\ $ C = C_1 = C_5 \ $ = 220pF

\ $ k = \ dfrac {R_ {17}} {R_ {18}} = 401.6 \ $

me sale: -

\ $ f_0 = \ dfrac {1} {2 \ pi RC \ sqrt k} \ $ = 14.5 kHz y

\ $ G_ {max} = \ dfrac {1 + k} {2} \ $ = 201.3

Editar

Para responder a su pregunta sobre 'k', se usa comúnmente para indicar una constante o un factor, en este caso lo he usado para la relación de R17 / R18. A medida que aumenta la proporción, obtendrá más ganancia en la frecuencia central, pero la frecuencia central disminuirá al mismo tiempo.

Pero antes de continuar, considere lo que Tony Stewart dijo sobre los niveles de ruido ambiental. ¿Incluso necesitas un filtro de este tipo? En cualquier caso, evitaría los filtros activos de alta Q, ya que son demasiado sensibles a las tolerancias de los componentes. También evitaría los filtros con una ganancia de banda de paso muy alta por la misma razón. Si necesita un montón de rechazo fuera de banda, considere la posibilidad de colocar en cascada filtros de paso bajo y paso alto separados. También puede considerar el uso de un bucle de bloqueo de fase (PLL) o un filtrado digital, pero no sabemos cómo es su entorno operativo.

Si este es un proyecto personal, y desea experimentar un poco sin utilizar un receptor IC como sugiere stevenvh, haría lo siguiente. En primer lugar, desea convertir la corriente del fotodiodo en un voltaje, por lo que R34 debe ser lo más grande posible. Pero esto viene con algunas compensaciones. Si su nivel de luz ambiental (p. Ej., La luz solar) le proporciona más de 150 uA de corriente de diodo, perderá el diodo de polarización y su sensibilidad se reducirá (es decir, se saturará). Por lo tanto, coloque su receptor en las condiciones más brillantes, es probable que experimente y mida el voltaje en la unión del diodo y R34. Si es más de 3 V, es posible que tenga problemas (según el diodo) y podría reducir R34. Si puede ver la forma de onda aquí con un osciloscopio, ¿qué sucede cuando aumenta la iluminación de fondo con su señal de 32 kHz presente? Si la amplitud de la señal no se reduce, puede aumentar R34 a 100k, por ejemplo. Mucho más alto que esto y es posible que no veas ningún aumento adicional en la señal debido a la capacitancia.

Un osciloscopio también le dirá cuánta ganancia adicional necesitará y si la interferencia fuera de banda debida a la iluminación artificial, los controles remotos de TV, etc. requiere que filtre la señal aún más.

    
respondido por el MikeJ-UK
1

Antes de diseñar cualquier cosa, necesitas especificaciones, chicos. Velocidad de datos Rango de señal Patrón de transmisión, ciclo de trabajo, etc. Distancia de diseño de sensibilidad Factores de ruido ambiental (luz solar, FL lineales, etc.) Niveles de señal o ganancia necesaria. V + opciones? Tamaño, costo, cantidad a realizar. etc etc

El diseño anterior está bien. Utiliza inversores CMOS "sin búfer" que tienen una ganancia de 10. Los inversores "búferes" tienen 3 etapas, por lo tanto, la ganancia = 1000. En ese diseño anterior, el CMOS se utilizaba como un amplificador lineal con retroalimentación negativa. El filtro de cerámica es un alto Q BPF. El detector / discriminador da una respuesta limpia.

Personalmente, usaría el dispositivo receptor de TI o Sharp IR con filtro de bloqueo de luz diurna, AGC, detector de datos y detector de señal Rx.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist
0

Cualquier canal de comunicación debe tener una tasa de error no cero aceptable deseada. Debe haber un ancho de banda conocido o una latencia permitida para la señal y un nivel de ruido ambiental en el peor de los casos, bien definido, ya sea EMI, el parpadeo del sol o los controles remotos de infrarrojos que intentan interrumpir su señal. ¿Puedes definir estos primero? Luego define la distancia del canal. Una vez que se da una especificación, un diseño puede comenzar, no antes.

Pero si tuviera que adivinar una gran solución.

Use un diseño prudente que también proporcione una abertura para bloquear la luz parásita para la detección de la línea de visión. De lo contrario, la distorsión multirruta y el movimiento errático entre la ruta pueden afectar la tasa de error.

Luego usa este chip de $ 1. enlace

Tenga cuidado con las fallas de entrada de humedad si se suelda incorrectamente. Estos dispositivos utilizan un epoxi claro a baja temperatura.

Acabo de encontrar una solución de $ 0.75 enlace ¿Se ajusta eso a su presupuesto? .. Asegúrese de filtrar y regular su V +.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

Lea otras preguntas en las etiquetas