مقدمة عن دوائر الأشعة تحت الحمراء: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:35

IR هي قطعة معقدة من التكنولوجيا ولكن من السهل جدًا التعامل معها. على عكس المصابيح أو الليزر ، لا يمكن رؤية الأشعة تحت الحمراء بالعين البشرية. في هذا Instructable ، سأشرح استخدام الأشعة تحت الحمراء من خلال 3 دوائر مختلفة.

لن تستخدم الدوائر مستقبلات الأشعة تحت الحمراء أو وحدات التحكم الدقيقة ، وبدلاً من ذلك ، ستستخدم الثنائي الضوئي للكشف عن إشارة الأشعة تحت الحمراء لأنها أكثر بساطة.

الخطوة 1: أساسيات IR LED و Photodiode

تعتمد جميع المشاريع الثلاثة على IR LED و Photodiode. ينبعث IR LED من الأشعة تحت الحمراء في جميع الاتجاهات ، ويوضع الثنائي الضوئي بجانبه ، لذا إذا اقترب كائن ما منه ، فسوف يعكس الأشعة تحت الحمراء في الثنائي الضوئي ، ويقوم الثنائي الضوئي بتحويل الأشعة تحت الحمراء التي يمتصها إلى إشارة ، وهي الإشارة ثم يمكن تنشيط أشياء أخرى. لاحظ أن الرسم البياني أعلاه يحتوي على مؤشر LED أسود يعمل بالأشعة تحت الحمراء وثنائي ضوئي شفاف ، وهذا ليس شائعًا جدًا لأنه عادة ما يكون العكس ، ولكن المشاريع الثلاثة التالية تستخدم النوع العادي من أزواج الأشعة تحت الحمراء (IR LED: شفاف ، الثنائي الضوئي: أسود / غامق نفسجي). لا تهم ألوان الثنائيات ولكن فقط تأكد من تذكر أي منها.

أشياء مهمة يجب ملاحظتها (يرجى قراءة ما يلي):

الأشعة تحت الحمراء LED: ينبعث ضوء الأشعة تحت الحمراء من الأشعة تحت الحمراء ، ولا يمكننا رؤية الإشعاع لأنه يحتوي على تردد أقل من الضوء المرئي ، ويمكن للبشر فقط اكتشاف الأشعة تحت الحمراء على أنها حرارة (لذلك يمكن أن يسخن مصباح الأشعة تحت الحمراء قليلاً ، وهذا طبيعي) ، والإشعاع هو ليست ضارة لأنها مجرد حرارة.

الثنائي الضوئي: يشبه الثنائي الضوئي LED ولكنه لا يعطي الضوء ، بدلاً من ذلك ، إنه مستشعر الضوء (مثل LDR ولكن ليس تمامًا). يمكن أن يأتي الثنائي الضوئي في أشكال عديدة: يبدو عادةً مثل مصباح LED أسود ولكن يمكن أن يكون شفافًا أيضًا (حيث لا يختلط مع مصابيح LED الأخرى). يتم توصيل الثنائي الضوئي بشكل مختلف عن مصابيح LED العادية ، بدلاً من Vcc إلى أنود LED ، يكون Vcc إلى كاثود الثنائي الضوئي (مثل كيفية توصيل البطاريات).

عند شراء IR LEDs و photodiodes ، حاول شرائها في أزواج لأنه في بعض الأحيان لا يعمل IR LED مع الثنائي الضوئي.

الخطوة 2: دائرة الأشعة تحت الحمراء 1

ستظهر دائرة الأشعة تحت الحمراء الأولى فقط كيف يعمل الزوج (IR LED & Photodiode). باستخدام الترانزستور ، يمكننا تحويل التناظرية القذرة من الثنائي الضوئي إلى نظير نظيف يفضله مؤشر LED الناتج بشكل أفضل. الدائرة بسيطة للغاية ، كل ما تحتاجه هو:

المقاوم: 2 × 220 أوم (أو ما شابه) ، 1 × 10 كيلو

الصمام الثنائي: 1x IR LED ، 1x LED عام ، 1x Photodiode

الترانزستور: 1x BC547 (أو أي ترانزستور NPN مكافئ ، على سبيل المثال 2n2222A)

مصدر طاقة 5 فولت (USB جيد) وأسلاك توصيل ولوح توصيل.

الخطوة 3: اختبار دائرة الأشعة تحت الحمراء 1

قبل الانتهاء من الدائرة ، تأكد من وضع IR LED و Photodiode بجوار بعضهما البعض.

بمجرد اكتمال الدائرة ، اختبر المستشعر عن طريق تحريك جسم أو إصبعك على ارتفاع 5 سم فوق الثنائيات ، ثم حرك الكائن / الإصبع ببطء نحو الثنائيات حتى تلمسهما معًا. يجب أن يضيء مؤشر LED العام أكثر كلما اقتربت ، وذلك لأن الكائن يعكس المزيد من الأشعة تحت الحمراء في الثنائي الضوئي.

إذا لم يحدث ذلك ، فتحقق من أنك أدخلت الثنائي الضوئي بشكل صحيح ، وتحقق من توصيلات الأسلاك الخاصة بك ، وتحقق من مصدر الطاقة الخاص بك ، وإذا لم يحدث أي من هذه المساعدة ، فقد تكون المشكلة قد حدثت بين IR LED والصمام الضوئي (يجب عليك شراء أخرى جديدة أو جرب زوجًا مختلفًا).

تأكد من عدم تشغيل الدائرة تحت الشمس أو الضوء الساطع جدًا لأن ذلك سيؤدي إلى إرباك الثنائي الضوئي.

الخطوة 4: دائرة الأشعة تحت الحمراء 2

الآن أنت تفهم كيف يعمل IR LED و Photodiode معًا كمستشعر ، سنقوم بتحويل الدائرة السابقة إلى دائرة إنذار. ستستخدم هذه الدائرة OP Amp لتضخيم إشارة الثنائيات الضوئية ، ويتم توصيل الجرس بإخراج OP Amp ولكن يمكن تعديله واستبداله بمكون / دائرة أخرى.

ستحتاج هذه الدائرة إلى:

المقاوم: 1 × 220 (أو ما شابه) ، 1 × 10 كيلو

مقياس الجهد: 1 × 10 كيلو

الصمام الثنائي: 1x IR LED ، 1x Photodiode

رقاقة IC: 1x LM358

آخرون: 1x الجرس أو استبدله بدائرتك الخاصة.

مزود طاقة 5 فولت (USB جيد) ، لوح توصيل ، أسلاك توصيل.

الخطوة 5: اختبار دائرة الأشعة تحت الحمراء 2

تذكر أن الثنائيين يجب أن يكونا بجوار بعضهما البعض كحلقة أخيرة. لاختبار الدائرة ، حرك شيئًا أو يدك فوق الثنائيات ، يجب أن يؤدي ذلك إلى تشغيل الإنذار. يمكنك أيضًا ضبط حساسية الثنائي الضوئي عن طريق تدوير مقياس الجهد ، وستكون هناك نقطة يكون فيها الإنذار دائمًا قيد التشغيل ، وذلك لأن الثنائي الضوئي حساس جدًا للأشعة تحت الحمراء ، حيث يكتشفها من الغلاف الجوي المحيط بها. لا يمكنني إظهار عمل الدائرة في الصورة أعلاه ولكن تخيل فقط أنه يمكنك سماع صوت الجرس.

لا تقم بتشغيل الدائرة تحت الشمس أو الضوء الساطع للغاية لأن ذلك قد يربك الثنائي الضوئي.

لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها ، كرر الخطوة 3.

الخطوة 6: دائرة الأشعة تحت الحمراء 3

في هذه الدائرة ، سنقوم بتنشيط مؤشر LED (أو أي مخرج) دون الضغط على زر. هذه المرة سيتم استخدام زوجين من IR LEDs و Photodiodes. بدلاً من استخدام مكبر OP ، سنستخدم مؤقت 555 للبساطة. سنقوم أيضًا بإعادة الترانزستورات لتنعيم الإشارة التناظرية.

ستتطلب هذه الدائرة:

المقاوم: 3 × 220 أوم ، 2 × 10 كيلو ، 2 × 1 م ، 2 × 3 م

مكثف: 1x 10nf

الصمام الثنائي: 2x IR LED ، 2x Photodiode ، 1x LED عام

الترانزستور: BC547 (أو ما يعادله)

رقاقة IC: مؤقت 1x 555

مزود طاقة 5 فولت (USB جيد) ، لوح توصيل ، أسلاك توصيل

تأكد من وجود مسافة بينهما حتى لا يتداخل كل منهما مع الآخر. تأكد أيضًا من إقران الصمامات الثنائية الصحيحة.

الخطوة 7: اختبار دائرة الأشعة تحت الحمراء 3

تتكون الدائرة من زوجين من الثنائيات ، أحدهما يقوم بتشغيل الإخراج ، والآخر يقوم بإيقاف تشغيله. يجب عليك أولاً معرفة أي زوج من الثنائيات يتحكم في ماذا. بمجرد القيام بذلك ، يمكنك تشغيل الإخراج عن طريق تحريك كائن فوق زوج واحد من الثنائيات. سيظل الإخراج قيد التشغيل حتى بعد إخراج الكائن الخاص بك بعيدًا عن المستشعر ، وسيتم إيقاف الإخراج فقط إذا قمت بتحريك كائن ما فوق المستشعر الآخر ، ثم يظل مغلقًا حتى تكرر هذه العملية.

مرة أخرى ، لا تعمل تحت أشعة الشمس.

الخطوة 8: المزيد من الاشياء IR

هناك عالم أكبر بكثير لدارات الأشعة تحت الحمراء ، إنه ليس معقدًا للغاية ولكنه رائع للغاية. بدلاً من IR LEDs و Photodiodes ، تتكون الدوائر الأفضل من أجهزة التحكم عن بعد IR وأجهزة استقبال الأشعة تحت الحمراء ، ويمكن لهذه الأجهزة أن تغطي نطاقًا أكبر بكثير ويمكنها نقل المزيد من المعلومات أيضًا.

إذا كان هناك أي أسئلة ، فلا تتردد في طرحها.