emettitore / ricevitore IR

[piero70]

Ciao David,
credo di essere alle battute finali. Vorrei inserire un filtro al ricevitore ma non ho idea di come fare. Dimmi cosa ne pensi. Grazie.

[piero70]

Grazie lo stesso.
Saluti.

[davidde]

Ciao tenbears,

ti chiedo di avere pazienza se non riesco a rispondere velocemente ai tuoi post ma il rientro dalle vacanze è stato piuttosto intenso ed al momento trovare il tempo per rispondere è difficoltoso. Avevo già letto il tuo messaggio e stavo soltanto aspettando di avere una mezz' ora di tranquillità per rispondere.

Veniamo al dunque, credo che il tuo circuito presenti qualche errore, partiamo dall' inizio ovvero dal sensore.
Ho visto che hai collegato in serie al collettore due resistenze la cui somma risulta 600Ω.

1- Secondo me ti conviene eliminarle e sostituirle con una unica di valore decisamente più alto, almeno 10KΩ e prelevare il segnale tra il collettore del fototransistor e la sua resistenza (come indicato nel mio ultimo schema).
Quando valuti la corrente di collettore devi considerare che l' operazionale ha un' impedenza altissima quindi per effettuare la misura della tensione al nodo (tra resistenza di collettore, collettore fototransistor e ingresso operazionale) è richiesta un' intensità inferiore al mA, la resistenza di collettore potrà perciò essere di valore ohmico elevato (penso che non dovresti avere problemi anche con un valore di 1MΩ).

2- Devi invertire i collegamenti al pin dell' operazionale, il segnale (generato dalla sonda) va applicato sull' ingresso invertente (cioè quello contraddistinto dal simbolo -) mentre la soglia di riferimento va applicata all' ingresso non invertente (cioè quello contraddistinto dal simbolo +).

3- Ti consiglio poi di creare una piccola isteresi sul valore di soglia. L' isteresi serve per rendere certa la commutazione dell' uscita del comparatore. Per fare ciò basta collegare una resistenza di opportuno valore ohmico tra l' uscita e l' ingresso non invertente del comparatore.

Ti allego le immagini della simulazione con MicroCap, se dovessero servirti spiegazioni più eloquenti in merito fammelo sapere:

comparatore.jpg (22.3 KiB) Osservato 5352 volte

questo è l' andamento dei segnali in ingresso ed in uscita dal comparatore. Considera che il generatore (indicato nello schema come S1) sostituisce il fototransistor e la sua resistenza di collettore. Nella simulazione ho imposto che la tensione misurata dall' operazionale (nel grafico in colore viola chiaro) parta da 12V (fototransistor al buio) ed arrivi linearmente a 0V (fototransistor in piena luce) dopo due secondi per poi ritornare al buio.
In giallo puoi notare come si comporta l' uscita del comparatore, in verde invece è visualizzata la tensione di soglia, che verrà impostata tramite il trimmer da 10KΩ. Il gradino che si nota è appunto l'isteresi generata dalla resistenza da 100KΩ.

grafico comparatore.jpg (49.52 KiB) Osservato 5346 volte

Sull' uscita dovrai soltanto montare il transistor e resistenza di base in modo da poter pilotare un relè. Se ti interessa provare tale schema penso che un LM358 dovrebbe andare bene, in alternativa puoi scegliere qualsiasi operazionale che possa essere alimentato con tensione singola.

Per capire bene come funziona tale circuito ti consiglio di leggere questa valida lezione curata da g.schgor.

Fammi sapere se è tutto chiaro che poi procediamo per risolvere il problema del filtro passa banda.

Ciao

David

[piero70]

Ciao David,
grazie della tua attenzione. Spero di aver appreso bene ciò che tu hai ampiamente esposto. Effettivamente triggerare è opportuno per le false commutazioni (pensare che l'avevo adottata per il crepuscolare). Spero che lo schema proposto sia valido, in questo caso mi illustreresti come inserire un notch?

[davidde]

Ciao,

il circuito che hai disegnato è corretto. Nel messaggio precedente però sono stato poco chiaro, tale schema infatti non può essere applicato direttamente nel tuo caso poiché il fototransistor riceve un segnale impulsivo (alla frequenza di 10KΩ).
Bisognerà quindi filtrare tale segnale poi renderlo continuo prima di inviarlo all' ingresso invertente del comparatore per l' "elaborazione".

Per quanto riguarda il filtro quello che ti serve non è un notch (che viene utilizzato per bloccare una sola frequenza lasciando inalterate tutte le altre) ma un passa banda. Il modo più semplice per costruire tale filtro è quello di utilizzare resistenze e condensatori per creare un passa basso seguito da un passa alto. Un' altro modo per risolvere è quello di accordare un circuito RLC sulla frequenza desiderata. Tale soluzione è sicuramente più valida della precedente (il filtro risulta più efficace) anche se è leggermente più complicata da realizzare. Questi tipi di filtro vengono detti passivi poiché utilizzano soltanto componenti passivi altrimenti si potrebbe tentare di costruirne uno attivo (ovvero con elementi attivi, utilizzando un' operazionale).

Dai una lettura a questo link per quanto riguarda i filtri passivi e a questo per quanto riguarda i filtri attivi. Se cerchi in rete troverai tante altre spiegazioni inerenti a questo vasto argomento.

Infine ti segnalo anche un programma (filterpro 2.0) che ti aiuta nel calcolo e nella configurazione circuitale di questi dispositivi, qui trovi il link per il download gratuito.

Fammi sapere con che filtro vuoi procedere.

Ciao

David

[piero70]

David,
in effetti ho detto una inesattezza per il notch in quanto è un elimina banda e non un passa banda. Intendevo un passa banda e credo che un filtro a reazione multipla possa andare bene per il mio caso. Ti passo un link molto intuitivo dove ho calcolato il suddetto filtro, dimmi cosa ne pensi: http://www.captain.at/electronics/active-filter/
Non sono molto sicuro di dove vada posto il filtro però. Credo che vada posto all'ingresso dell'operazionale seguito da un passa -basso. Ti posto alcune immagini per spiegarmi meglio.
Ciao.

[davidde]

Ciao tenbears,

il filtro che hai proposto è un passa banda e quindi fa al caso nostro. Devi però tenere presente che stiamo lavorando con alimentazione singola e quindi bisogna modificare lo schema altrimenti non funziona. Il tuo schema sarebbe corretto nel caso in cui l' operazionale venisse alimentato con tensione duale cioè +12V e -12V rispetto a massa.

Queste sono le modifiche necessarie:

filtro.jpg (29.88 KiB) Osservato 5209 volte

Rispetto allo schema che hai postato sono stati aggiunti tre condensatori elettrolitici da 10uf e due resistenze da 10K. I condensatori in ingresso e in uscita al filtro servono per impedire il passaggio della corrente continua (la reattanza capacitiva aumenta al ridursi della frequenza) mentre l' altro serve per rendere più stabile la tensione sull' ingresso non invertente dell' operazionale.
Le due resistenze invece creano un partitore resistivo che porta l' ingresso non invertente ad una tensione pari a metà di quella di alimentazione, così facendo l'operazionale può lavorare correttamente.

Infine bisogna considerare (anche se in questo caso non è di fondamentale importanza) che la fase del segnale in uscita dal filtro risulta invertita di 180°.

Il valore dei componenti relativi al filtro è stato calcolato da Profilter 2, il link che mi hai mandato fornisce risultati differenti sopratutto il valore di R1 (che viene 10 volte più alto), secondo me non ti conviene utilizzarlo.

Ho anche aumentato il valore della resistenza di collettore del fototransistor per cercare di ridurre la corrente di base necessaria alla saturazione del componente. Questo cambiamento dovrebbe servire per aumentare la copertura..... vedremo in pratica se può andare bene.

Prelevando in uscita dal filtro il segnale sarà necessario renderlo continuo per poterlo inviare all' ingresso invertente del secondo operazionale che dovrà realizzare il comparatore di soglia.

Fammi sapere.

Ciao

David

[piero70]

Ciao David,
ho testato il circuito che mia hai proposto togliendo il condensatore all'uscita del LM358 e mettendogli in serie una resistenza con transistor BC337 che abilita l'accensione di un led. Ho verificato più volte le connessioni ma il led resta sempre acceso nonostante il ricevitore si lontano dal trasmettitore. Ho provato ad invertire gli ingressi all'operazionale ma non è cambiato nulla. Ti propongo il circuito su cui sto lavorando in modo che tu possa avere una visione più ampia del circuito. In pratica il circuito è abilitato da un crepuscolare. La barriera IR serve a farmi accendere una lampada per un periodo impostato tramite un monostabile. Ti allego lo schema del circuito, sperando vada bene anche se è in fase di progettazione. Ovviamente questo lavoro è da intendersi a scopo didattico.
Grazie.

[piero70]

mi accorgo ora che il condensatore posto sul partitore del morsetto non invertente del LM358 è posto dopo la resistenza. E' un errore presente solo sullo schema e non sul circuito.

[davidde]

Ciao,

purtroppo non ci stiamo capendo.
Lo schema che ti ho inviato io è relativo esclusivamente ad un filtro passa banda. Il segnale prelevato sul collettore del fototransistor viene inviato attraverso condensatori e resistenze all' ingresso invertente del comparatore. In uscita il segnale risulterà molto più ampio poiché il filtro ha un guadagno 10 ma manterrà la stessa frequenza, ti ritroverai quindi con un segnale variabile nel tempo che non puoi applicare alla base del transistor per fare accendere o spegnere il led. Devi rendere continuo tale segnale per poi inviarlo ad un nuovo operazionale che realizzerà il comparatore di soglia (mi riferisco al circuito di cui discutevamo prima di passare al filtro).

Inoltre non puoi assolutamente eliminare il condensatore elettrolitico da 10µf , serve per bloccare la componente continua che ti ritrovi in uscita dal filtro. Tale tensione (se elimini il condensatore) giunge alla base del transistor tenendolo costantemente in saturazione. Le conseguenze le hai già notate, il led infatti resta acceso anche se non viene inviato al fototransistor nessun segnale.

Queste secondo me debbono essere le fasi di elaborazione del segnale:

1- trasduttore (cioè fototransistor che genera se colpito dal fascio infrarosso il segnale)
2- filtro passa banda (amplifica la frequenza di 10KHz mentre attenua tutte le altre)
3- trasformazione del segnale (da alternato a continuo)
4- comparatore di soglia (attraverso un transistor piloterà il relé finale)

Prima di procedere accertati di aver capito cosa sto cercando di dirti e se qualcosa non ti è chiaro chiedi.

Ciao

David