Optobrána – obvod 555 (556) a infračervené LED v akci

Celé zařízení se skládá ze dvou částí: přijímač a vysílač. Obě tyto části jsou nutné k činnosti, ale nemusí být propojené (další z bodů, které jsem si stanovil před návrhem). Stačí optická vazba. Zapojení jsou navržena s notoricky známými obvody NE555 (NE556 ? aby bylo míň pouzder). Oba moduly jsou napájeny 9V.

Vysílač:

Vysílá pomocí dvojce infračervených LED signál prostorem na přijímač. Počet diod případně optika se volí dle potřebné vzdálenosti. Lze využít také nižšího činitel plnění diod cca kolem 5% a rvát do nich výrazně vyšší proudy. Je potřeba prostudovat katalog ke konkrétní IR LED. Úpravy činitele plnění se potom provádějí na obvodu NE555, který vytváří nosnou frekvenci 36kHz (je připojen na spínací tranzistor). Úpravy proudu se provádějí na odporu v kolektoru tranzistoru.

Obrázek č. 1 - Schéma vysílače

První část obvodu NE556 na schématu označena jako IC1A slouží jako generátor modulační frekvence (vypočteno) cca 57Hz a střídě cca 40%. Hodnoty tak nějak vyplynuly z řady rezistorů E12. NE556 je zapojena jako multivibrátor (katalogové zapojení). Parametry modulační frekvence jsou tedy dány součástkami R1, R2 a C1.

Druhá část obvodu NE556 (IC1B), je zapojena jako generátor nosné a to zhruba 36kHz. Se střídou pod 50%. Do R (Pin 10 - NE556 (IC1B)) je zaveden výstupní signál z Q (Pin 5 - NE556 (IC1A)) a ten obvodu moduluje (spíná, přerušuje jeho činnost) výstupní signál tedy vypadá pro orientaci asi takto (porušeno měřítko i počet pulsů):

Obrázek č. 2 - Vysílaný signál

No a tento signál jde z výstupu Q (Pin 9 - NE556 (IC1B)) přes ochranný odpor tranzistor, tranzistor je v rytmu impulzů spínán a rozsvěcuje IR LED diody. Tranzistor se volí NPN dle zatížení. Oba odpory okolo tranzistoru je nutné dopočítat (odhadnout). R6=(Ucc-2*U_{IR LED}-U_BE)/I_{IR LED}

Přjímač

Srdcem přijímače je obvod SFH506 a dvojce znovuspustitelných (retriggerable) monostabilních klopných obvodů.

Obrázek č. 3 - Schéma přijímače

Obvod SFH506 obsahuje snímač, filtr a demodulátor přijímaného signálu, takže je-li výhled na vysílač čistý bude na výstupu demodulovaný signál (perioda < 20ms):

Obrázek č. 4 - Demodulovaný signál

Odpor R3 a Zenerova dioda D1 (paralelně může být kondenzátor) slouží pro napájení obvodu SFH506 (vyžaduje 5V). Součástky připojené na výstup obvodu SFH506 (R1, R2, R4, Q1, Q2) slouží pro úpravu velikosti výstupního signálu. Dále již následuje obvod NE556 (IC1B) zapojený, jak již bylo výše zmíněno, jako znovuspustitelný monostabilní klopný obvod. Někdy se tomuto zapojení říká také detektor chybějících impulzů. A přesně této schopnosti obvodu se zde využívá. Obvod je neustále znovu spouštěn každých cca 20ms. Jeho časová konstanta je cca 80ms. Pokud během této doby nedostane alespoň jeden impulz, spustí obvod, který je zařazen za ním (IC1A - stejné zapojení ale jiná časová konstanta). Tento obvod má časovou konstantu výrazně vyšší zde sice jen 3s. Ale pří změně součástek R8 a C5 lze s touto hodnotou pěkně pohýbat. Změny hodnoty C5 z 10uF na 100uF už bude časová konstanta 30s. No to se navolí podle potřeby. Na výstup lze připojit třeba tranzistor a na něj relé, záleží jenom na tom, co je potřeba spínat.

Jak již jsem na začátku napsal, pokud se použije jeden přijímač a jeden vysílač není třeba je vůbec propojovat. Pokud ale chcete mít zapojenou jednu bránu na začátku a druhou na konci (schodů, trati čehokoliv) musí se obvody přijímačů nějak propojit. Tedy pokud mají rozžínat stejné světlo (zapínat tejný větrák, atd.). První možností je galvanické spojení jejich zemí a přidání tranzistoru tak, aby byl s otevřeným kolektorem (na který se potom připojí relé (kolektory budou spojené)). Druhou možnost je nechat obvody galvanicky oddělené obvod spínat dvojicí relé, z nichž každé bude ovládáno jedním obvodem.

Další poněkud oddělenou možností je zasáhnou do obvodu. A to tak aby výstup z detektoru chybějících impulzů (označen ve schématu IC1B) všech snímačů šel na jediný znovuspustitelný monostabilní klopný obvod (označen ve schématu IC1A).

Obvody jsem sestavil (SMD) a otestoval jejich funkčnost, pokud bude čas dodám foto.

Jiří Chytil24 let

Šéfredaktor 8bitu.cz. V současné době je studentem prvního ročníku magisterského studia na Fakultě elektrotechické na VUT v Brně. Mezi jeho koníčky patří elektrotechnika, bastlení, programování a hudba. Pracuje na částečný úvazrek ve společnosti Honeywell HTS ACS.