تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

[mhm_004]

سلا م به همه
من میخوام با استفاده از استاندارد Irda یک ارتباط مادون قرمز ایجاد کنم . (البته شاید نوع استانداردی که استفاده میکنم در مشکلی که دارم خیلی مهم نباشه)
یک مدار گیرنده مادون قرمز تو اینترنت دیدم بصورت زیر:


کسی از اساتید میتونه این مدار رو تحلیل کنه . آیا میشه ساده ترش کرد یا نه؟ (محدودیت دارم روی بردم) اصلا هر کدوم از این آپ امپ ها چیکار میکنند؟

ممنون میشم راهنماییم کنین

[mhm_004]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

کسی نیست یه راهنمایی بکنه؟

[rezamajdi]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

سلا م به همه
من میخوام با استفاده از استاندارد Irda یک ارتباط مادون قرمز ایجاد کنم . (البته شاید نوع استانداردی که استفاده میکنم در مشکلی که دارم خیلی مهم نباشه)
یک مدار گیرنده مادون قرمز تو اینترنت دیدم بصورت زیر:


کسی از اساتید میتونه این مدار رو تحلیل کنه . آیا میشه ساده ترش کرد یا نه؟ (محدودیت دارم روی بردم) اصلا هر کدوم از این آپ امپ ها چیکار میکنند؟

ممنون میشم راهنماییم کنین

سلام به شما دوست گرامی
بنده در خدمتم
توجه کنید :
اون led که به رنگ سبز هستش در واقع گیرنده مادون قرمز هست که برای استفاده باید به صورت معکوس در مدار قرار بگیره که همونطور که مشاهده میفرمایید آنود این دیود به زمین وصل شده است .
این گیرنده در واقع یک مقاومت متغیر تابع امواج مادون قرمز هست که براساس میزان تششعات مادون قرمز مقاومت دوسرش تغییر میکنه
میتونید این مسئله رو خودتون امتحان کنید
مولتی متر رو در حالت اهم سنج قرار بدید و دو سر این گیرنده رو به پراب های مولتی متر متصل کنید
حال با تابانیدن مادون قرمز به این گیرنده مقاومت آن تغییر میکنه
لازم به ذکر هست که مقاومت این گیرنده میتونه در رنج وسیعی تغییرات داشته باشه اما در حالت عادی فکر کنم بیش از 1 مگااهم مقاومت داشته باشه
اگه فرستنده مادون قرمز برای تابانیدن مادون قرمز به این گیرنده نداشتید میتونید از یه لامپ رشته ای ( مثلا 100 وات ) استفاده کنید
نکته : حتی لامپ های کم مصرف و مهتابی ها هم از خود مادون قرمز متصاعد میکنند
به لحاظ علمی حتی آب منجمد ( یخ ) هم از خود مادون قرمز متصاعد میکنه
هر چه دمای یک شی بیشتر باشه میزان تابش مادون قرمز آن نیز بیشتر میشه
بنابر این در حالت عادی اطراف شما مملو از امواج و تششعات مادون قرمز هست
تنها دلیلی که وقتی در برابر نور خورشید قرار میگیریم احساس گرما میکنیم نیز همین هست چرا که خورشید بزرگترین منبع تولید مادون قرمز میباشد ( به دلیل دمای آن )
این قطعه ( گیرنده مادون قرمز دو پایه ) هم به رنگ سیاه هم به رنگ سفید در بازار موجود هست

ورودی + آپ آمپ mpc601 شما احتمالا ولتاژی حدود 1.3 را داراست ( دو دیود 1n914 با هم سری شدند که احتمالا جریانی حدود 0.4 میلی آمپر از آن عبور میکنه )
آپ آمپ mpc601 ولتاژی رو که روی ورودی - قرار داره رو تقویت میکنه و تو خروجی میفرسته
خازن 1 نانو فاراد که با مقاومت 470 کیلو اهم سری هست در واقع یه فیلتر بالا گذر رو تشکیل میده که فرکانس های بالاتر از 338 هرتز ( فرکانس قطع ) رو عبور میده
فرمول محاسبه فرکانس قطع ( f = 1 / ( 2*3.14*R*C که R برحسب اهم و C برحسب فاراد هست
در نهایت آپ آمپ دوم عمل مقایسه رو انجام میده و در خروجی یک سیگنال مربعی شکل حاصل میشه

اگه سوالی داشتید در خدمتم

پیروز و سربلند باشید

یا حق

[mhm_004]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

خیلی ممنون دوست عزیز
واقعا لطف کردین
فقط چند تا سوال دارم که ممنون میشم لطف کنین و جواب بدین
اول اینکه چرا اون دوتا دیود رو در ورودی مثبت آپ امپ اول قرار داده؟ نمیتونست یه تقسیم مقاومتی ساده انجام بده؟ و چرا با خازن موازی کرده؟
در آپ امپ دوم چرا یک مقاومت 22k بین ورودی مثبت و منفی قرار داده؟
تاثیر خازن 4.7pf در آپ امپ اول چیه؟
و در آخر اینکه چرا در آپ امپ دوم هیچ فیدبکی از خروجی نداره؟

ممنون میشم به سوالاتم جواب بدین
با تشکر

[rezamajdi]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

خیلی ممنون دوست عزیز
واقعا لطف کردین
فقط چند تا سوال دارم که ممنون میشم لطف کنین و جواب بدین




ممنون میشم به سوالاتم جواب بدین
با تشکر

سلام به شما دوست گرامی
اول اینکه چرا اون دوتا دیود رو در ورودی مثبت آپ امپ اول قرار داده؟ نمیتونست یه تقسیم مقاومتی ساده انجام بده؟
در صورتی که ولتاژ 3.3 ثابت باقی بمونه و جریان گذرنده از دیود ها تغیرات نداشته باشه میشه از تقسیم مقاومتی استفاده کرد
در واقع یکی از کاربرد های دیود اینه که تقریبا هر جریانی که بهش بدی اون یه محدوده ی محدود ولتاژ رو به شما میده
مثلا اگه از جریان 10 میلی آمپر تا 1 آمپر رو از دیود 1n400x عبور بدی تغیرات ولتاژ از 0.6 تا 1.1 ولت خواهد بود که مقدار کمی هست
حالا اگه همین تغیرات جریان رو به یه مقاومت بخوای بدی اون وقت میبینی که چقدر تغیرات ولتاژ داره
بنابر این در مواقعی که یه ولتاژ ثابت میخوایم اگه بشه با دیود یکسو کننده و یا دیود زنر درستش کرد دیگه از مقاومت استفاده نمیکنیم
و چرا با خازن موازی کرده؟
در کل از خازن 100 نانو فاراد برای نویز گیری استفاده میشه
شما در مدارات الکترونیکی این خازن رو زیاد خواهی دید . در بین خازن های رنج نانو این خازن پرکاربرد ترین هستش
این خازن رو گذاشته که اگه نوساناتی روی پایه ی + آپ آمپ بخواد بوجود بیاد از این کار تا حد زیادی جلوگیری بشه . . .
در آپ امپ دوم چرا یک مقاومت 22k بین ورودی مثبت و منفی قرار داده؟
اگه دقت کنید این مقاومت 22 کیلو وصل هست به آنود دیود 1n914 که در این نقطه ولتاژی حدود 1.3 وجود داره
با قرار دادن این مقاومت 22 کیلو که با مقاومت 470 کیلو سری هست در واقع یک تقسیم ولتاژ بوجود میاد
بنابراین ولتاژ دوسر مقاومت 470 کیلو کمی از 1.3 کمتر خواهد بود( 1.24 )
بنابراین ولتاژ پایه - آپ آمپ در حالت عادی 1.24 میباشید که این خواست طراح بوده
اما علت این که چرا باید یک تقسیم مقاومتی صورت بگیره و چرا باید ولتاژ 1.24 رو پایه - آپ آمپ قرار بگیره رو بنده اطلاعی ندارم
تاثیر خازن 4.7pf در آپ امپ اول چیه؟
جواب این رو سعی میکنم براتون پیدا کنم
و در آخر اینکه چرا در آپ امپ دوم هیچ فیدبکی از خروجی نداره؟
ما برا ساس کاری که میخوایم انجام بدیم مدارمون رو طراحی میکنیم
در مورد آپ آمپ دوم کارش فقط مقایسه کردن دومقدار هست بنابر این نیازی به فیدبک نیست
فیدبک برای زمانی هست که شما بخوای ولتاژ ورودی رو بیش از 1 برابر کنی . . .

پیروز و سربلند باشید

یا حق

[mhm_004]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

خیلی خیلی متشکرم
واقعا لطف کردین
فقط یه سوال دیگه، مداری بهتر از این برای انتقال دیتا توسط مادون قرمز سراغ دارین؟ هدف اینه که از طریق استاندارد Irda یکسری دیتا با سرعت بالایی (تا 4Mbps) انتقال پیدا کنه
و این مدار قسمت گیرنده اون است
بازم ممنونم

[rezamajdi]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

خیلی خیلی متشکرم
واقعا لطف کردین
فقط یه سوال دیگه، مداری بهتر از این برای انتقال دیتا توسط مادون قرمز سراغ دارین؟ هدف اینه که از طریق استاندارد Irda یکسری دیتا با سرعت بالایی (تا 4Mbps) انتقال پیدا کنه
و این مدار قسمت گیرنده اون است
بازم ممنونم

سرعت زیادی هست
اما اگه تا چند کیلوهرتز راضی میشید بهترین کار استفاده از گیرنده های سه پایه ی مادون قرمز هست
که داخل خودشون مدارات لازم رو دارن
شما فقط تغذیه بهش وصل میکنی و از پایه خروجی دیتا رو میگیری
همونایی هستند که توی تمام تلوزیون ها و ریسیور ها وجود داره که سیگنال ارسالی توسط ریموت کنترل رو دریافت میکنن . . .

برای سرعتی که شما میخوای دیگه از این بهتر نمیشه . . .
مداری که شما قرار دادی رو من امتحان نکردم اما هر مداری خواستی به کار بگیری باید مطمئن باشه
یه حداقل قطعاتی لازم داری برای این کار که هرکاری کنی فکر نمیکنم به یه مدار مختصر تر از این برسی
میتونی بعضی قطعات رو حذف کنی و یا تغییر بدی اما اطمینان میاد پایین
دیگه از این بهتر نمیشه . . .

[روح الامین]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

گاهی وقتا بعضی قطعات پیشنهاد دیتاشیت هستش. مثلا الان خازن C18 که رضا گفته نمی دونم توی دیتا شیت نوشته باعث پایداری خروجی میشه و دلبخواهی هستش.(صفحه 15) پیکربندی این Op-Amp از نوع مبدل "جریان به ولتاژ" یا ترانس-امپدانس هستش. اون دوتا دیود که سریع هستند یه جریان 2 ولت پایدار و کلمپ شده رو به ورودی Op-Amp ها میده. مسلما تقسیم مقاومتی در برابر نویز عکس العمل خوبی از خودش نشون نمیده.
در مورد اون تقسیم مقاومتی هم باید بگم که Op-Amp ها برای کار به مقداری جریان ورودی نیاز دارند تا کار کنند. هر چند کم ولی بازم نیاز دارند. این جریان از این خط تامین شده چون خوب فیلتر شده. از طرفی به نظرم با تغییر مقادیر این تقسیم مقاومتی میشه میزان حساسیت مدار رو بالا برد.

اگه سرعت انتقال داده شما رو که 4Mbps هستش رو 4MHz در نظر بگیریم این Op-Amp ها به کار شما نمیاد(پهنای باند کمی دارند).

[rezamajdi]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

گاهی وقتا بعضی قطعات پیشنهاد دیتاشیت هستش. مثلا الان خازن C18 که رضا گفته نمی دونم توی دیتا شیت نوشته باعث پایداری خروجی میشه و دلبخواهی هستش.(صفحه 15) پیکربندی این Op-Amp از نوع مبدل "جریان به ولتاژ" یا ترانس-امپدانس هستش. اون دوتا دیود که سریع هستند یه جریان 2 ولت پایدار و کلمپ شده رو به ورودی Op-Amp ها میده. مسلما تقسیم مقاومتی در برابر نویز عکس العمل خوبی از خودش نشون نمیده.
در مورد اون تقسیم مقاومتی هم باید بگم که Op-Amp ها برای کار به مقداری جریان ورودی نیاز دارند تا کار کنند. هر چند کم ولی بازم نیاز دارند. این جریان از این خط تامین شده چون خوب فیلتر شده. از طرفی به نظرم با تغییر مقادیر این تقسیم مقاومتی میشه میزان حساسیت مدار رو بالا برد.

اگه سرعت انتقال داده شما رو که 4Mbps هستش رو 4MHz در نظر بگیریم این Op-Amp ها به کار شما نمیاد(پهنای باند کمی دارند).

سلام جناب مهندس

اون دو تا دیود با وجود اینکه جریان کمی ازشون میگذره چطور ممکنه که هر کدوم ولتاژ 1 ولت دوسرش قرار بگیره و جمعا بشه 2 ولت ؟؟؟ !!!

[روح الامین]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

سلام جناب مهندس

اون دو تا دیود با وجود اینکه جریان کمی ازشون میگذره چطور ممکنه که هر کدوم ولتاژ 1 ولت دوسرش قرار بگیره و جمعا بشه 2 ولت ؟؟؟ !!!

سلام
والله دقیقا منظورت رو نفهمیدم. واضح تر توضیح ببینم دقیقا برات کجای موضوع قابل درک نیست.
این دو دیود تا ولتاژ از 2 نزنه بالا اصلا چیزی عبور نمیدن.(یه مقدار ممکنه که بستگی به ولتاژ داره)
خود این خط از مدار هم خیلی کم جریان مصرف میکنه چون خود Op-ampها High-impedance هستند.

[rezamajdi]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

سلام
متوجه شدم ممنون
من فکر کردم این دیود مثل دیود های معمولی از 0.6 شروع میکنه . . .

یه سوال داشتم در مورد همین شماتیک که در موردش خواستم نظر شما رو هم بدونم . . .

در آپ امپ دوم چرا یک مقاومت 22k بین ورودی مثبت و منفی قرار داده؟

[mhm_004]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

سرعت زیادی هست
اما اگه تا چند کیلوهرتز راضی میشید بهترین کار استفاده از گیرنده های سه پایه ی مادون قرمز هست
که داخل خودشون مدارات لازم رو دارن
شما فقط تغذیه بهش وصل میکنی و از پایه خروجی دیتا رو میگیری
همونایی هستند که توی تمام تلوزیون ها و ریسیور ها وجود داره که سیگنال ارسالی توسط ریموت کنترل رو دریافت میکنن . . .

برای سرعتی که شما میخوای دیگه از این بهتر نمیشه . . .
مداری که شما قرار دادی رو من امتحان نکردم اما هر مداری خواستی به کار بگیری باید مطمئن باشه
یه حداقل قطعاتی لازم داری برای این کار که هرکاری کنی فکر نمیکنم به یه مدار مختصر تر از این برسی
میتونی بعضی قطعات رو حذف کنی و یا تغییر بدی اما اطمینان میاد پایین
دیگه از این بهتر نمیشه . . .

از این گیرنده ها قبلا استفاده کردم
ولی هدف اینجا سرعت 4Mbps است. که با این گیرنده ها نمیشه با این سرعت کار کرد

گاهی وقتا بعضی قطعات پیشنهاد دیتاشیت هستش. مثلا الان خازن C18 که رضا گفته نمی دونم توی دیتا شیت نوشته باعث پایداری خروجی میشه و دلبخواهی هستش.(

صفحه 15

) پیکربندی این

Op-Amp از نوع مبدل "جریان به ولتاژ" یا ترانس-امپدانس هستش.

اون دوتا دیود که سریع هستند یه جریان 2 ولت پایدار و کلمپ شده رو به ورودی Op-Amp ها میده. مسلما تقسیم مقاومتی در برابر نویز عکس العمل خوبی از خودش نشون نمیده.
در مورد اون تقسیم مقاومتی هم باید بگم که Op-Amp ها برای کار به مقداری جریان ورودی نیاز دارند تا کار کنند. هر چند کم ولی بازم نیاز دارند. این جریان از این خط تامین شده چون خوب فیلتر شده. از طرفی به نظرم با تغییر مقادیر این تقسیم مقاومتی میشه میزان حساسیت مدار رو بالا برد.

اگه سرعت انتقال داده شما رو که 4Mbps هستش رو 4MHz در نظر بگیریم این Op-Amp ها به کار شما نمیاد(پهنای باند کمی دارند).

کاملا درست میگین این آپ امپ ها در سرعتی که من میخوام کار نمیکنن. این مدار برای کار در سرعت 115.2kbps طراحی شده. من میخوام از همین مدار با تغییر آپ امپ ها استفاده کنم.
به نظرتون با این مدار مشکلی در سرعت 4Mbps پیش میاد؟
یکسری فرستنده و گیرنده های مادون قرمز از Vishay پیدا کردم که Rise time کمتر از 100ns دارند و فکر کنم میتونن با این سرعت کار کنند. درسته؟
ممنونم از همتون که راهنمایی میکنین

[rezamajdi]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

سلام به شما

چند تا آپ آمپ پر سرعت برات پیدا کردم میتونی همشو تو روبو ایکیو پیدا کنی
آی سی LF357N فرکانس 5 مگاهرتز
آی سی LF411CN فرکانس 4 مگاهرتز
آی سی OP27GP فرکانس 8 مگاهرتز که من بهت پیشنهاد میکنم همین رو بگیری چون آفستش 0.1 میلی ولت هست بنابر این دقتش بالاست قیمتش هم حدود 3500 تومن هست
نکته : شما تو هر فرکانسی رو که میخوای کار کنی باید یه قطعه بگیری که ماکزیمم فرکانس کاریش از فرکانسی که میخوای بالاتر باشه

[روح الامین]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

...

در آپ امپ دوم چرا یک مقاومت 22k بین ورودی مثبت و منفی قرار داده؟

ببین رضا جان
اون مقاومت زیر این 22کیلو رو الکی نذاشتن. این دو مقاومت رو که خوب نگاه کنی معلومه یه مقسم مقاومتی هستش. که گفتم هم برای چی هستش. دلیلش رو هم گفتم چرا از این خط گرفته.

[rezamajdi]

پاسخ : تحلیل مدار گیرنده مادون قرمز با آپ امپ

ببین رضا جان
اون مقاومت زیر این 22کیلو رو الکی نذاشتن. این دو مقاومت رو که خوب نگاه کنی معلومه یه مقسم مقاومتی هستش. که گفتم هم برای چی هستش. دلیلش رو هم گفتم چرا از این خط گرفته.

من فکر میکنم این مقاومت 22 کیلو اهم رو گذاشته برای یک تقسیم ولتاژ
یعنی ولتاژ 1.9 به پایه - آپ آمپ داده میشه برای مقایسه اما شما میفرمایید برای تغذیه ورودی . . .
آیا درست میگم . . . ؟