ИК диод. Как увеличить эффективность схемы?

Добрых всем выходных.

Решил немного расширить возможности своего умного дома и запилить один ИК пульт на несколько домашних устройст.

Благо чтива на эту тему уже немало написано. Собрал приемник, считал сигналы с пультов, подшаманил скейтч на управление всем этим делом и собрал соответственно схему пульта.

Все работает, НО приходится ИК светодиод направлять строго в приемник на управляемом устройстве. Допустим хочу включить телевизор. ИК диод надо направить строго в его приемник. Угол действия ничтожно мал! Родной пульт можно хоть под 90 градусов держать и все работает, поэтому проблему с приемником сразу отмел. Точно так же обстоят дела и с другими приборами (усилитель, проигрыватель и т.д.).

Собственно из чего состоит мой пульт:
мозги - arduino nano v3.0
ИК диод - TSAL5100
Длина волны 940нм
Мощность 130мВт (думал что будет стрелять ого го как)
Прямое напряжение 1.35В (до 1.6В)
Ток Iпр 100 мА
Видимый телесный угол 20 градусов
+провода и сопротивления (питание идет от miniUSB)

Схема подключения всего этого добра


Скетч для посылки команд простой. незнаю насколько он тут необходим, но закину на всякий случай.

Код (Text):

#include <IRremote.h>
#include <IRremote.h>
IRsend irsend;
int y = 1;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  if (Serial.available() > 0) {
    int x = Serial.read();
    if (x == 49) {
      y = 1;
    }
    if (x == 50) {
      y = 2;
    }
    if (y == 1) { // коды кнопок для пульта от телевизора
      if (x == 97) {
        irsend.sendSAMSUNG(0xE0E040BF, 32);
        delay(40);
      }
      if (x == 98) {
        irsend.sendSAMSUNG(0xE0E058A7, 32);
        delay(40);
      }
...

    Serial.println(x);
    Serial.println(y);
  }
}

Распишу сразу что уже пытался сделать/исправить.
Первым делом проверил что выдает моя китайская ардуина на пинах.
Результат на выходе адруино - 3.68В.
Диод потребляет 1.21В и 26.6мА (вместо паспортных 100мА).
Полез читать как с этим бороться.
Действительно, плата способна пропустить не более 40 мА тока. Вычитал что можно подключить схему через транзистор и тем самым поднять ток для диода.
Взял NPN-транзисторов BC337-16 и собрал новую схему.



Питание давал от батарейного блока - 9В.

Сопротивление для транзистора (а точнее для управляющего пина) расчитывал по статье на ВИКИ.
R = (U-Ud)/I = (3.68-0.3)/0.001 = 3380 Om т.е. 3.3 кОм
Минимальное сопротивление для пина (при токе 40 мА) 84.5 Ом
Сопротивление взял среднее 1 кОм.

Сопротивление для ИК диода по расчету получилось (при 9В, прямом напряжении 1.35В и 100 мА) = 76.5 Ом. Я взял 82 Ом.

Результат остался прежним. Диод всеравно приходится направлять стого на приемник.

Пробовал играться с сопротивлениями (само собой аккуратно, в пределах разумного).

Пробовал менять ИК диод на другие модели:
TSAL6200 с мощностью 60 мВт
KM-4457F3C с мощностью 3 мВт (с широким углом 70 градусов)
TSAL4400 - 30 мВт (50 градусов)

Выручайте.
Ткните что еще можно попробовать и где косяк?

PS пока искал способ решить проблему с мощностью сигнала прикрутил к схеме блютус и набросал приложение под андроид для пульта. Все работает, но уперся в вышеописанную проблему.

 

Подозреваю, в родных пультах есть некоторая рассеивающая линза или её подобие. Может, её роль играет корпус светодиода.

 

Возможно не правильно подобрал(расчитал) сопротивление для ИК диода.

Это для примера подставь свои значения и получишь то что надо. Например, нам нужно чтобы через светодиод протекал ток 10мА. Падение напряжения на светодиоде 2.5В, падение на открытом транзисторе 0.6В, напряжение питания 5В

Расчёт: (5 - ( 2.5+0.6 ))/10 = 0.19(кОм) или 190 Ом
И еще, в импульсном режиме диод работает эффективнее намного. Так они обычно в пультах и работают, соответственно и дальность у них выше.

 

Еще раз перепроверил расчет сопротивления по Вашей формуле.
Имеем напряжение питания = 9 в, падение напряжения на светодиоде = 1,35 в, потребляемый ток = 100 мА.

R = (9-(1.35+0.6))/100 = 0.0705 kOm = 70 oM

Вроде все верно.

А можно по поводу импульсного режима поподробней? Есть где почитать как что подключать?

 

Импульсный ток может быть не 100мА, а в 1.5-2 раза больше (а то и в 10), но при условии, что длительность импульса не превышает определенную величину. Т.е. если светодиод работает не постоянно, а короткими импульсами, то расчет ограничителя выполняется исходя их (максимального) импульсного тока, а не постоянного.

 

На самом деле достаточным условие будет сохранение энергии импульса. Т.е. если светодиод работает постоянно, то максимальный ток 100мА, если работает импульсами со скважностью 50%, то уже 200мА, и т.д. , но длительность импульса не любая, максимальная длительность импульса и ток должны быть указаны в даташите на светодиод.

 

Ну вот для вашего TSAL5100 при скважности 50% ток уже 200mA, а при длительности импульса не более 100us=0.1ms и скважности 1% допустимый ток составляет аж 1.5A, при этом прямое падение напряжения возрастает до 2.6-3V.

В даташите есть такой Рис.3 на котором указаны допустимые токи в зависимости от скважности импульсов.

 

Спасибо. Что есть импульсного понял.
Вопрос теперь в том как выглядит схема питания импульсного светодиода?
Какие компоненты нужны? Есть схема подключения?

Доберусь до дома поищу сам конечно, но может есть уже готовый вариант.

 

Схема точно та же, просто резистор рассчитывайте по импульсному току.

Ну, да, в принципе можно пойти дальше, включить светодиод последовательно с конденсатором и тем самым гарантировать, что светодиод не будет работать в постоянном режиме.

 

По прикидке сопротивление будет R = (9-(3+0.6))/1500 = 0.0036 кОм = 4 Ом. (осталось найти такое))
Время импульса надо чем-либо ограничивать или диод сам будет выдавать короткий имульс в 1мс?

 

Нужно, обязательно. Но у вас библиотека IRSend должна сформировать сигнал из импульсов нужной длины.

 

Расчитывай импульсы на небольшой ток например 100mA и если тебе надо всего один- два импульса, то это надо учесть в программе. Написать код чтобы посылал один- два импульса на одно нажатие ну или пакет импульсов. Иначе при большом токе батарейка долго не протянет, да и при очень большом токе может быть просадка по напряжению на ней. Если ты питаешь от кроны пульт, то учитывай ее маленькую емкость 200 - 400 mA, бывают больше но редко.
Не забывай про приемник ИК , очень короткую длительность импульсов он может и не понять.

ps\ в интернете много всего про управление ИК, ты уже сам упоминал.

 

импульсный ток через диод в пультах течет неслабый.
Используйте камеру мобильника и сравните яркость излученя родного пульта и вашей схемы, хотя бы порядок оценить получится, камеры чуят ик.

 

Не понимаю, зачем что-то химичить с током, если проблема с диаграммой направленности.
Если недостаточный ток, пульт должен работать лишь на небольшом расстоянии - а при удалении, скажем, на 1-2 метра, переставать работать вне зависимости от угла.
Если же пульт срабатывает на большом расстоянии, значит, нужно увеличивать не ток, а угол. Либо - линзой. Либо - посадив каплю прозрачного клея на свеодиод. Либо - спилив пластмассовую линзу самого диода, если есть.

 

Так вроде у ТС именно с расстоянием проблемы, а не просто с углом...

 

в пультах линз нет, там голый светодиод, или несколько светодиодов
светодиод у автора топика тот самый, что и в пультах.
у меня пульт работает не только при повороте на 90 гр, но и на 180 за счет отражения от стен и пр.
поэтому причин может быть две (или одна из них)
1 не хватает модуляции, я не знаю, модулирует ли скетч ардуины, обычно это 38 кГц
2 не хватает тока. В пультах светодиод часто сидит на вольтодобавке.
Впрочем, как мощность, так и угол легко увидеть камерой мобильника, она ик берет на ура, что я и советовал три поста тому назад.
клеем или пилой вы только загубите - во -первых, нужно будет изучить прозрачен ли клей в ик области, а пилой или напильником загубите выход.

 

Пока совсем не хватает времени, но обязательно доберусь до проекта.
Через камеру на телефоне естественно смотрел. Диод на родном пульте светит ярче.
Буду пробовать схему с конденсатором. Постараюсь правильно рассчитать его емкость и в выходные найти такой. Ну, а дальше методом проб)

Для считывания команд с пультов мной был куплен приемник TSOP на 38 кГц, сигналы от собраного мной пульта он так же принимает. Так что этот вариант отпадает.

 

Чет всеравно не пашет как надо(
Через камеру вижу что импульсы стали мощнее, всеравно приходится фактически под прямым углом направлять диод на приборы.
В сеху включил конденсатор 10 мкФ.
Сопротивление для диода = 10 Ом
Сопротивление для базы = 250 Ом.

Питание для пробовал разное 3в и 9в.

Что еще можно попробовать?

 

ну разве что осциллограф, в крайнем случае - писюковую аудиоплату, если она 38 кГц возьмет. Берем ик - фотодиод, на осциллограф или на аудиовход и сравниваем. Это будет быстрее поисков.

 

убери с верху конденсатор. Светодиод работает в импульсном режиме
BC547B
Сопротивление для диода = 10 Ом
Сопротивление для базы = 200 Ом.
Питание 3B