Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Tranzystor do pilota RC5. Jakie parametry są ważne?

marek.mm 19 Kwi 2011 23:03 2562 15
  • #1 19 Kwi 2011 23:03
    marek.mm
    Poziom 10  

    Witam, jaki tranzystor najlepiej dobrać do układu nadajnika podczerwieni? Czy tylko kierować się tym jaki prąd można uzyskać na kolektorze? I czy jakieś inne parametry również są ważne?
    W książce "mikrokontrolery w systemach zdalnego sterowania" podają że najlepiej stosować MOSFET-a z włączonym w szereg z bramką rezystorem 50...500 Ohm, który ogranicza prąd ładowania/rozładowywania pojemnosci bramki tranzystora.
    Z kolei w innyc rozwiązaniach np https://www.elektroda.pl/rtvforum/files-rtvforum/rc5_1657.jpg stosują pnp.
    Co przemawia za jakim rozwiązaniem? Co stosowaliście i co polecacie?
    Rozumiem że dobór tranzystora ma tylko wpływ na prąd jaki będzie płynął przez IRED. W żaden inny sposób nie wpływa na zasięg pilota?

    0 15
  • #4 20 Kwi 2011 10:48
    nsvinc
    Poziom 35  

    W twoim zastosowaniu, przy 36kHz (nie 35, jak napisałeś...) do RC5, możesz zastosować jakikolwiek tranzystor. Nie ma tranzystora tak wolnego, aby sobie z tą częstotliwością nie poradził. Jeśli będzie kluczowany mikrokontrolerem, musi to być małosygnałowy tranzystor ogólnego zastosowania, np BC547.
    Wiki

    0
  • #5 20 Kwi 2011 15:24
    piotrva
    Moderator na urlopie...

    ja osobiście mam nadajniki zrobione tak:
    Tranzystor do pilota RC5. Jakie parametry są ważne?
    z tą modyfikacją, ze zamiast tego rezystora 10 Ohm dałem 50-100 Ohm (zmniejszając prąd na diodzie, ale zasięg i tak do moich celów wystarczający, a przy rezystorze 10 Ohm następuje jak dla mnie zbyt duży przepływ prądu)

    0
  • #6 20 Kwi 2011 19:06
    marek.mm
    Poziom 10  

    Tak, tak jasne ze 36 kHz. Błąd w druku.
    Ale co przemawia za MOSFET-em a co za npn?

    Cytat:
    z tą modyfikacją, ze zamiast tego rezystora 10 Ohm dałem 50-100 Ohm (zmniejszając prąd na diodzie, ale zasięg i tak do moich celów wystarczający, a przy rezystorze 10 Ohm następuje jak dla mnie zbyt duży przepływ prądu)

    zbyt duży przepływ prądu w sensie oszczędności prądu czy że zasięg malał na skutek nagrzewania złącza i braku przyrostu mocy promieniowania?

    0
  • #8 20 Kwi 2011 23:32
    marek.mm
    Poziom 10  

    a jeśli można wiedzieć to jaki to miało wpływ na układ? dla uC przecież to nie robiło różnicy że jest minimalnie niższe napięcie.
    Po co ten kondensator 100uF? rozumiem że ten 100nF to pochodzi z datasheeta elementu 7805 ale ten drugi to nie wiem. Kondensator 100 uF mogłby być podłączony przy wejściu do 7805 w celu wygładzenia napięcia wejściowego które wchodzi na stabilizator ale na wyjściu podobno wystarcza tylko ten mniejszy. Jak to jest?
    Pytanie poboczne. W jakis sposób można obliczyć dobór tych kondensatorów? Na pewno jest jakaś formuła na to.

    0
  • #9 21 Kwi 2011 00:39
    nsvinc
    Poziom 35  

    Mosfeta nie trzeba karmić ciągłym prądem gdy jest otwarty - jemu trzeba tylko bramkę naładować... Mały mosfet będzie w tym zastosowaniu troszeczkę lepszy, aczkolwiek trzeba bardzo umiejętnie go dobrać (pod kątem pojemności bramki, ładunku bramki, prąd impulsowy dren-źródło, Rdson, Avalanche rating...), no i rezystor na jego bramce (tu przydałaby się informacja jaki prąd chwilowy wytrzymuje totem-pole w procesorze :D ), tak aby szybko i w miarę możliwości bezstratnie przełączać tranzystor.

    Kondensator jest "kontenerkiem" prądu dla diody IR. W momencie otwarcia tranzystora, dioda zużywa energię z tego kondensatora, zamiast szarpać ją z głównych linii zasilania (które by swoją drogą mogły nie wydolić, a dodatkowo powodowałoby to zauważalne bujanie się napięcia).

    Ten kondensator jest tam niezbędny, gdy dioda ma pracować przy prądzie impulsowym wiekszym niż kilkadziesiąt mA! Jeśli go wywalisz, nie opanujesz układu, i zaraz będzie kolejny wątek z serii "wtf" (what a terrible failure :D )

    Jest oczywiście formuła na to, trzeba się poużerać z coulombami, faradami, coulombami/sekunde ( :P ) itp...Wzory są na wiki.
    Na pewno nie będziesz tego obliczać, bo nikt nie oblicza. 100uF jest wystarczający do prądów 100..300mA, gdy będziesz chciał w diodę popychać prąd np. 1A, kondensator musisz znacznie zwiększyć (470u a nawet 1000u), i musi być on wtedy niskoimpedancyjny.

    0
  • #11 24 Kwi 2011 02:15
    marek.mm
    Poziom 10  

    Po przeczytaniu informacji, które otrzymałem wygenerowałem następujący pomysł na model pilota oraz pewien tok rozumowania. Proszę o zapoznanie się zainteresowanych i ewentualne poprawki co do toku rozumowania.
    Na początek wybór diody nadawczej. W datasheetach nie znalazłem informacji co do konkretnej wartości zasięgu, tam tylko jest informacja że jeśli zostaną spełnione pewne warunki np. wartość I_f będzie x to procent maksymalnego zasięgu możliwego do uzyskania będzie y% więc do wyboru diody o największym zasięgu posłużyłem się informacją jaki średni prąd maksymalny może przenosić dioda zanim nastąpi przegrzewanie złącza oraz intensywność promieniowania (radiant intensity). Ostatnim czynnikiem był wybór diody której wartość prądu szczytowego (surge current) będzie w okolicach 1A – bo tyle możemy uzyskać z konwertera napięcia 7805.

    Wybór padł na http://sklep.avt.pl/photo/_pdf/SFH485.pdf
    Której interesujące nas parametry wynoszą:
    I_f = 100 mA
    I_fsm = 2.5 A
    Lambda = 880 nm
    Radiant intensity dla I_f = 1A i t_p=100us – I_e_typ = 340 mW/Sr
    Total radiant flux = 25 mW

    Rozważałem także użycie http://sklep.avt.pl/photo/_pdf/LD271.pdf
    Która posiada:
    I_f = 130 mA
    I_fsm = 3.5 A
    Lecz wadą jest:
    Radiant intensity dla I_f = 1A i t_p=100us – I_e_typ = 120 mW/Sr
    Total radiant flux = 16 mW
    I dlatego wybrałem możliwość pierwszą.


    Kolejnym krokiem lecz nie związanym bezpośrednio z pilotem jest dobranie odbiornika o takim samym parametrze lambda ale to wykonam później.

    Dokonałem wyboru następującego schematu:
    https://obrazki.elektroda.pl/5831693200_1303603810.jpg

    I teraz najważniejsza część czyli dobór elementów na podstawie następujących informacji:
    -maksymalny prąd wyjściowy z pina uC to 20 mA – tak mówi datasheet ale wstawiamy rezystor żeby ograniczyć ten prąd np. do 15 mA. Ogólnie można prad bazy ograniczyć do takiej wartości aby przy nasyceniu tranzystora na kolektorze otrzymać prąd który będziemy podawać jako prąd chwilowy. Z drugiej strony jest taka zasada że dla tranzystora pracującego jako klucz lepiej jest go przesycić czyli u nas I_b=15 mA, załóżmy że beta=100 więc I_c=1500 mA a więc można przyjąć że jest przesycony bo tyle nie można osiągnąć na kolektorze. Z drugiej strony ogranicza nas napięcie 5V które musi zostać rozdysponowane na dwie IRED, Uce i reszta na rezystor. Uce=0.2, przyjmiemy że Uired=2,3 V a dla takiej wartości z datasheet http://sklep.avt.pl/photo/_pdf/SFH485.pdf If=500 mA i tyle będziemy potrzebować na Ic a więc także tranzystor jaki użyjemy musi posiadać prąd maksymalny na Ic=500mA. Z tego powodu na UR3 zostaje 0,2 V. Wiem że to dość ryzykowne wartości tzn może być tylko gorzej bo jeśli Uce>0.2 to co stanie się najpierw?? Czy spadnie spadek napięcia na R3 czy na IRED? Jeśli na R3 to spadnie też prąd Ic a wtedy spadnie ilość pobieranego napięcia przez diody IRED a to spowoduje zwiększenie straty napięcia na R3 czyli wzrośnie prąd Ic itd. Itd. Jak to będzie się zachowywać???




    Beta zostanie później wykorzystane jako parametr, który jest wymagany przy doborze tranzystora.
    Obliczenie rezystancji na R1:
    Z prawa Ohma:
    Vcc – Ib*R1 – Ube = 0
    Vcc = 5V – nie przewidujemy tutaj żadnych zmian napięcia na pinie,
    Ib = 15 mA
    Ube = 0,6 V – spadek napięcia na złączu baza-emiter – tryb pracy nasycenie
    R1=(Vcc – Ube)/Ib=293 Ohm -> na razie nie będę dobierał wartości z katalogu

    Tutaj pojawia się pytanie czy zastosować kondensator tak jak w schemacie piotrva. Czemu nie ale po co on jest? Przecież po ustawieniu na pinie 1 i otwarciu tranzystora nie ma opcji żeby zabrakło napięcia a prąd przecież też popłynie taki jaki ustaliliśmy za pomocą rezystora więc moje pytanie po co jest ten kondensator? Przecież on powoduje wolniejsze narastanie napięcia Ube ponieważ trzeba odczekać aż się naładuje kondensator. Przy ustawieniu pinu w stan niski kondensator będzie rozładowywany więc nastąpi późniejsze zatkanie tranzystora. Po co takie działanie?
    Zasilanie IRED:
    Przyjęliśmy że spadek napięcia na diodach wynosi 2,3 V ale to i tak zależeć będzie od płynącego prądu a nie prąd od ustalonego przez nas spadku napięcia.
    Dane do obliczeń:
    Uired=2.3 V
    Uce = 0.2 V
    Vcc=5 V

    Z prawa kirchofa:
    1 ------ Vcc – 2*Uired – Uce – UR2 = 0
    2 ------ Vcc – Uled – UR3 = 0
    3 ------ Icc = Iled+Ic

    Iled = 20 mA
    Ic = 500 mA
    Icc = 520 mA
    Uled = 1.7 V

    Z równania 2 -------
    Vcc – Uled = UR3
    (Vcc – Uled)/Icc = R3
    R3 = 165 Ohm

    Z równania 1:
    R2=(Vcc – 2*Uired-Uce)/Ic=0.4 Ohm
    Dziwna wartość czyli można wcale nie stosować rezystora?? Nie spotkałem się z takim przypadkiem ale widocznie wartość prądu jaki chcemy uzyskać nie pozwala na zastosowanie rezystora.

    Kolejne pytanie o pozostałe kondensatory. Jeśli chodzi o kondensator na wejściu do 7805 to wyczytałem na forum że jeśli zasilanie jest z baterii to nie jest potrzebny bo napięcie nie posiada składowej zmiennej więc pomijam. Na wyjściu z 7805 jest kondensator 100 nF i z tego co pamiętam to wyłapuje on zakłócenia o bardzo krótkim czasie narastania więc tego zostawiamy. Jeśli chodzi o kondensator równolegle do rezystancji na bazie to opisałem go wczesniej. I ostatni widoczny na schemacie podesłanym przez piotrva o wartości 100uF/16V. Nie wiem czy nie jest to kondensator który wstawiamy na wejscie do 7805. Co prawda na rysunku nie ma elementu 7805 ale może dlatego że go nie używamy w tym rozwiązaniu a kondensator jest i tak wymagany???
    Nsvinc napisał że

    Cytat:
    Kondensator jest "kontenerkiem" prądu dla diody IR. W momencie otwarcia tranzystora, dioda zużywa energię z tego kondensatora, zamiast szarpać ją z głównych linii zasilania (które by swoją drogą mogły nie wydolić, a dodatkowo powodowałoby to zauważalne bujanie się napięcia).

    Linie mogły by nie wydolić jeśli nie były by odpowiednio zaprojektowane czego myślę nie uczyniłem, bo według obliczeń uda się ściągnąć prąd 500 mA.
    Ten kondensator jest tam niezbędny, gdy dioda ma pracować przy prądzie impulsowym wiekszym niż kilkadziesiąt mA! Jeśli go wywalisz, nie opanujesz układu
    Skoro tak sprawa jest stawiana to nie widzę problemu żeby kondensator np. 470 uF zastosować.

    Dobór tranzystora zostawiam na koniec, chodzi mi o opinie czy tok rozumowania jest dobry i czy w ten sposób można taki układ obliczać. Jeśli coś jest niejasne to pytajcie a ja chętnie odpowiem. Jeśli czegoś zabrakło niech będzie to wina późnej godziny;p

    0
  • #12 26 Kwi 2011 13:48
    marek.mm
    Poziom 10  

    Naprawdę nikt z obecnych na forum nie bawił się w samodzielne zaprojektowanie i dobór elementów do pilota na RC5? Na pewno ktoś myślał nad tym jak to wykonać i jak wykonać obliczenia przy dobieraniu parametrów elementów?

    0
  • #13 26 Kwi 2011 13:54
    piotrva
    Moderator na urlopie...

    Ja nie myślałem, znalazłem schematy, dostroiłem do swoich potrzeb i już, nie potrzebowałem dokładnych parametrów - ~50mA mi wystarcza i powoduje na tyle jasne świecenie diody IR, że wystarcza do moich celów.
    A z ciekawości spytam, po co Koledze tak dokładne obliczenia?

    0
  • #14 26 Kwi 2011 13:57
    nsvinc
    Poziom 35  

    Już pisałem wcześniej - nikt tego nie oblicza. Dostałeś gotowca, zmontuj go, sprawdz czy działa tak jak tego chcesz. Jak nie, to wtedy dostrajasz elementy....

    0
  • #15 26 Kwi 2011 14:14
    marek.mm
    Poziom 10  

    Schematy też znalazłem ale nie rozumiem po co są wykorzystane niektóre elementy i dlatego pytam czy ktoś to wie bo na pewno spełniają jakąś rolę ale czy niezbędną?
    Ja chciałbym dostroić parametry w toku obliczeń.
    Obliczeń nie uznał bym za dokładne. Obliczenia pozwalają na określenie jakie parametry elementów dobrać. Czy oblizcenie oporności albo Ic jest obliczeniem dokładnym? Jest raczej obliczeniem standardowym.

    0
  • #16 26 Kwi 2011 14:18
    mirekk36
    Poziom 42  

    marek.mm napisał:
    Naprawdę nikt z obecnych na forum nie bawił się w samodzielne zaprojektowanie i dobór elementów do pilota na RC5? Na pewno ktoś myślał nad tym jak to wykonać i jak wykonać obliczenia przy dobieraniu parametrów elementów?


    Nie chcę zaraz przesadzać czy ironizować broń boże, ale jakieś super precyzyjne obliczenia w tym przypadku jakie kolega próbuje tu uskutecznić to troszkę może tak jakby próbować od nowa we własnym zakresie konstruować nowy młotek o lepszych parametrach. No można - tylko, że młotek to już oklepana konstrukcja i nikt się nie bawi w obliczenia tego co już znane. Podobnie przy nadawaniu IR. Na co trzeba zwrócić uwagę to koledzy już bardzo dokładnie opisali wyżej, nawet zalety i wady związane ze stosowaniem tranzystorów różnych typów. I nawet gdyby celem tu miało być zwiększenie zasięgu to i tak sprawa sprowadza się do jednego - dostarczyć więcej prądu do diody IR. Bo gdyby tu w grę wchodziły jakieś częstotliwości rzędu GHz no to bym zrozumiał to główkowanie.

    Reasumując - nie zawsze opłaca się wywarzać głową drzwi, które i tak są już otwarte.

    Ja zwykle biorę do takich celów pierwszy lepszy tranzystor bipolarny i rezystorkiem ograniczam prąd diody. Może być nawet 10R tylko na końcu warto jeszcze pomajstrować sobie przy generowaniu np nośnej (ale to już programowo), żeby zmienić w niej troszkę współczynnik wypełnienia, którym też można przecież regulować jej prąd a przez to i poniekąd zasięg ;)

    0