[BelTech 0]

Всем доброго времени суток. Собрал электронное устройство, оптический передатчик для передачи данных на фотоприёмник. Канал связи - инфракрасный, данные промодулированы на частоте 38 кГц. На стороне приёмника стоят три параллельных фотодиода TEMD5110 для приёма сигнала от передатчика для пробуждения из режима глубокого сна. Так вот проблема в качестве приёма, малое расстояние и неуверенный приём, сильно зависящий от паразитной ИК-засветки из окна. Самое интересное то, что при небольшом попадании паразитного ИК- излучения из окна, схема ещё как-то работает, а при закрытых жалюзи или в темноте - вообще перестаёт принимать сигнал от передатчика. Эти три фотодиода используются только для пробуждения устройства из глубокого сна, причём при получении команда на пробуждение прилетает опеределённое кол-во импульсов, по которым можно судить, команда ли это или помеха.

[mitya1698 32]

если 38 кгц, то почему не TSOP38ххх  3шт

[Plain 374]

У освещения большой диапазон, на который эта схема не рассчитана, поэтому надо будить МК таймером, и им обрабатывать сигнал непосредственно с фотодиода, либо включать питание готового приёмника TSOP1738 и т.п.

Edited December 15, 2025 by Plain

[BelTech 0]

Я применил фотодиоды из-за того что потребление в режиме сна должно быть максимально низким. Сейчас вся схема потребляет где-то 30 мкА. TSOP-ы не пойдут, так как потребление у самого экономичного 300 мкА. 

Есть аналогичное устройство зарубежного производства. Там без TSOP-ов работает. Реверс - инжинирингом выяснил что фотодиоды включены вот как на фото в приложении. Это какой-то фильтр, который видимо, отсекает лишние помехи. Я в аналоговой схемотехнике не очень силён, больше в микроконтроллерах.

В схеме трансимпедансного усилителя пробовал разные номиналы в цепи обратной связи, и 1 Мега Ом и 100К. Остановился на 330к

[r_dot 18]

5 часов назад, BelTech сказал:

при небольшом попадании паразитного ИК- излучения из окна, схема ещё как-то работает, а при закрытых жалюзи или в темноте - вообще перестаёт принимать сигнал

Потому что схема хоть и усилитель с ООС, но фактически пороговая (порог задан делителем R23, R24), а фотодиоды работают начиная с постоянного тока. Уровень внешней подсветки - постоянная "подставка", которая меняется в зависимости от уровня постоянной подсветки.

Возьмите пороговое напряжение непосредственно с фотодиодов - через резистор килоом 100 и микрофараду - две на GND, чтобы убрать из этой цепи более высокочастотные сигналы. Получится автоматическое слежение за уровнем постоянной подсветки (возможно с редкими ложными срабатываниями), а импульсный сигнал будет выделяться всегда оптимальным образом.
 

Неплохо и как во второй вашей схеме - с разделительной ёмкостью С4. Но тогда действительно потребуется отдельная цепь, куда гнать постоянный ток со светодиодов (R2 на вашей схеме).

Резонансный контур на вашей второй схеме примерно на 250 кГц. Если сможете загнать вашу несущую туда, можете делать так, с избирательным контуром (с полосовым фильтром). На более низкую частоту (ваши 38 кГц) сделать можно, но индуктивность потребуется значительно больше.

[dxp 175]

В схеме с TIA фотодиоды включены в фотодиодном режиме, схема будет жрать ток при фоновых засветках просто так -- чем больше засветка, чем больше площадь  (суммарная) фотодиодов, тем больше ток. Зная уровень засветки, пересчитав её в плотность мощности, и зная площадь фотодиодов, можно прикинуть ток, взяв ампер-ваттную характеристику порядка 0.5А/Вт (для кремневых ФД).

Например, если принять, что в комнате днём освещённость составляет порядка 1000 люкс (при солнечном освещении, от искусственных источников будет меньше, от спектра сильно зависит), что примерно соответствует мощности \(1{кВт\over м^2}\), то протекающий через ФД ток:

\(I = W\cdot S \cdot A = 1000{Вт\over м^2} \cdot 5мм^2 \cdot 0.5{A \over Вт} = 2.5 мА\)

W - плотность мощности засветки;

S - площадь чувствительной площадки ФД (для бытовых она обычно меньше -- порядка 2-3 кв. мм, но тут их 3 штуки);

А - чувствительность кремниевых ФД.

Минимальная засветка в комнате обычно в районе 150-200 лк, ток уменьшится пропорционально, но его величина всё равно будет, судя по вышесказаному, неприемлемой.

Расчёт грубый и имеет натяжки (в частности, спектр освещения в помещениях всё же не солнечный, кроме части, где солнечный свет попадает напрямую, поэтому плотность мощности будет поменьше), но порядок величины фототока от этого не меняется, для прикидки годится.

Обратите внимание, что альтернативная схема несколько иная -- там ФД включены в фотовольтаическом (фотогальваническом) режиме -- в этом случае засветка не влияет на токи потребления. Недостатком фотовольтаического включения является существенно более низкое быстродействие, но для 38 кГц, надо полагать, характеристики этих ФД удовлетворяют. В этой схеме ФД является источником напряжения, которое далее нужно усилить. 

UPD. Кстати, в даташите на ФД все данные есть в удобном и явном виде, в частности:

\(1{мВт\over см^2}\) -- это \(10{Вт\over м^2}\), что для условий вышеприведённого расчёта  даст ток 5 мА на один ФД (площадка одного ФД 7.5 кв. мм и ампер-ваттная, видимо, побольше, чем 0.5). Как меняется потребление схемы при изменении засветки, можно легко проверить, светя на фотоприёмники чем-нибудь ярким -- например, лампой. Это не измерение, конечно, но для наблюдения эффекта достаточно.

[НЕХ 26]

Нагрузите фотодиод без смещения на контур. Добавьте диод в другом направлении.

С контурами работала tda3048.

Фотодиод можно применить с ИК фильтром.

[Plain 374]

11 часов назад, BelTech сказал:

TSOP-ы не пойдут

12 часов назад, Plain сказал:

надо будить МК таймером ... включать питание готового приёмника TSOP1738 и т.п.

При побудке на 1 мс раз в 3 с средний потребляемый ток TSOP38138 будет: 3 мА · 1 мс / 3 с = 1 мкА.

[BelTech 0]

Эти фотодиоды и есть с ИК-фильтром.

[mitya1698 32]

6 часов назад, Plain сказал:

При побудке на 1 мс раз в 3 с средний потребляемый ток TSOP38138 будет: 3 мА · 1 мс / 3 с = 1 мкА.

так не выйдет, у тсопа agc с ума сойдет.

[MM_Andrey 3]

sboa324a.pdf

[LLLLLLLLLL 24]

В 15.12.2025 в 18:30, BelTech сказал:

 Канал связи - инфракрасный, данные промодулированы на частоте 38 кГц. На стороне приёмника стоят три параллельных фотодиода 

1) ОУ TLV2401 имеет частоту единичного усиления 5,5кгц.  Вы подаете ему на вход 38 кГц и надеетесь, что он что-то усилит. Напрасно.

2) Ставить резистивный делитель, который потребляет ток 10 мкА на вход ОУ, который потребляет 0,3мкА несколько странно. Обычно делают наоборот.

3) Лет 120 назад уже было выяснено, что для выделения несущей частоты, например 38кГц на входе приемника надо устанавливать ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР. Тогда помехи будут подавлены, а полезный сигнал усилен.

4) Для защиты от засветки ИК светодиодов сигнал с них снимается через разделительный конденсатор.

==

5) компаратор TLV3701 имеет время переключения в лучшем случае 36 мкС, что позволяет обработать частоту не более 15 кГц

Edited December 17, 2025 by LLLLLLLLLL

[BelTech 0]

2 hours ago, LLLLLLLLLL said:

1) ОУ TLV2401 имеет частоту единичного усиления 5,5кгц.  Вы подаете ему на вход 38 кГц и надеетесь, что он что-то усилит. Напрасно.

2) Ставить резистивный делитель, который потребляет ток 10 мкА на вход ОУ, который потребляет 0,3мкА несколько странно. Обычно делают наоборот.

3) Лет 120 назад уже было выяснено, что для выделения несущей частоты, например 38кГц на входе приемника надо устанавливать ПОЛОСОВОЙ ФИЛЬТР. Тогда помехи будут подавлены, а полезный сигнал усилен.

4) Для защиты от засветки ИК светодиодов сигнал с них снимается через разделительный конденсатор.

==

5) компаратор TLV3701 имеет время переключения в лучшем случае 36 мкС, что позволяет обработать частоту не более 15 кГц

 

Спасибо за ответы. Всё верно вы подметили. Я немного ввёл всех в заблуждение что сигнал модулирован на частоте 38кГц. На самом деле там всего 2 кГц, а 38 кГц - это несущая на канал от передатчика на фотоприёмник, на стороне которого как раз таки стоит TSOP. Всё дело в том что последний раз когда я занимался проектом был  март этого года. Сейчас должно появиться немного свободного времени и я опять хочу вернуться к проекту и потихоньку собираю мысли в голове. Я привёл входную схему от аналогичного по функциям устройства, но там стоит, как я понял, режекторный фильтр, состоящий из индуктивности и конденсаторов. Как появится время надо будет провести пару экспериментов с разными фильтрами. Не хочется закидывать проект, так как вся логическая часть написана и работает хорошо, только осталась проблема с качественным приёмом сигнала пробуждения от мастер-устройства. Ещё раз благодарю всех за дельные советы, мне, как начинающему, они очень полезны.

[BelTech 0]

Всех с праздниками. Появилось свободное время и я опять сел за фотодиодный усилитель. Собрал схему из документа sboa324 от TI. В качестве операционников применил 2 TLV8541. Резистор обр. связи 8.2М, конденсатор 15 пФ.  Частоту модуляции понизил до 1 кГц, чтобы хоть как-то вписаться по параметрам операционника. Пробовал и 200Гц, но такая частота не особо подходит. При отсутствии солнечного света работает, но при открытии жалюзи и отсутствии ИК сигнала от передатчика на осциллографе вижу генерацию на частоте 120Гц. По условиям тестов изменилось только наличие солнечной засветки(не прямо, а отражённой от другого здания). Светодиодные лампы были включены в обоих тестах, соответственно они не должны быть источником этой генерации. При вращении ручки закрытия/открытия жалюзи видно как регулируется амплитуда сигнала, значит всё от солнца. Завтра попробую подобрать конденсатор в обр. связи, но я ещё хочу увеличить резистор в обр. связи чтобы повысить чувствительность. На форуме TI нашёл такую же схему, но с другими номиналами резисторов в обвязке интегратора. Я поставил резисторы по 100 Ом в цепи базы и эмиттера. В схеме на форуме были резисторы по несколько килоом. К тому же при запайке резистора 2К с базы на землю резко возрастает потребляемый ток до 200 с лишним микроампер, что для моего устройства очень много. Уже даже не знаю что делать. Кто ещё что-нибудь может подсказать? Может поменять алгоритм пробуждения? Сейчас передатчик посылает 500 импульсов, как команду на пробуждение устройства из сна. Микроконтроллер просыпается, включает таймер на счёт внешних импульсов и потом сравнивает прилетевшие количество с нужным, и если оно меньше требуемого, то опять уходит в сон.

[Точка Опоры 77]

Макетка? Накройте её чёрной бумагой.

120 Гц? Соответствует стране?