Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik IR Sendediode Vorwiderstand


von LED (Gast)


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Ich habe mir diese IR-Sendediode gekauft und möchte sie nun betreiben, 
weiß aber nicht wie groß ich den Vorwiderstand wählen soll um maximale 
Sendeleistung zu erhalten, die LED aber nicht zu zerstören. Die LED wird 
an 5V betrieben und mit einem BC337 geschalten. Die Frequenz beträgt 
38kHz

http://www.tme.eu/de/Document/8c37575e79229c6255dde0f143e627e0/hirb5-13d-a.pdf

von Michael_ (Gast)


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Bei 5V schätze ich mal so 5 Ohm.

von Harald W. (wilhelms)


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Michael_ schrieb:
> Bei 5V schätze ich mal so 5 Ohm.

Lieber rechnen statt schätzen. Ich würde für erste Versuche nicht
unter 39 Ohm gehen.
Gruss
Harald

von Michael_ (Gast)


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5V FB gibt es ja nicht mehr. Und bei 2X AAA ist der R ca. 3 Ohm oder gar 
keiner. Man muß etwa auf 200mA kommen.

von LED (Gast)


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Bei 200mA würde ich 18ohm versuchen. Ist 200mA schaon das maximum oder 
kann ich höher gehen?

von Ulrich (Gast)


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Für da IR Signal ist ein gutes Tastverhältnis bei etwa 25%. Im 
verlinkten Datenblatt sind da keine so genauen Daten - zum LD274 findet 
man genaueres:
Da darf man dann mit dem Strom schon auf fast 400 mA gehen. Weil das 38 
kHz Signal dann noch einmal im ms Bereich getastet wird, dürfte man ggf. 
sogar noch etwas höher - das hängt aber vom Signal ab.

200 mA sind da schon ein nicht so schlechter Wert. Um die Störungen in 
Grenzen zu halten bietet sich hier ggf. an den Widerstand zu 2-teilen: 
einen direkt an der LED, und einen als RC Filter für die Versorgung. Als 
Nebeneffekt reduziert sich der Strom falls die LED im Fehlerfall mal 
länger an bleibt. Als Widerstände kommt man dann auf rund 7 Ohm und rund 
30 Ohm für den RC Filter.

von LED (Gast)


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Und wie groß sollte der kondensator ungefähr sein?

von Ulrich (Gast)


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Der Kondensator sollte schon so groß sein, er einzelne Pulse gut puffern 
kann: also etwa 0,2 V Spannungsabfall für 200 mA für rund 7 µs. Das 
wären dann 7 µF - als low ESR Elko, oder Keramischer Kondensator. Das 
ist in etwa die passenden Größenordnung - so kritisch ist die Größe 
nicht. 5 oder 10 µF sollten schon passen.

von LED (Gast)


Angehängte Dateien:

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Ich habe diese Schaltung gezeichnet. Könnte die so zum Senden und 
Empfangen funktionieren. Ich möchte eine bidirektionale IR-Übertragung 
realisieren.

von Ulrich (Gast)


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Das könnte schon funktionieren.
Beim Oszillator sollte man das Tastverhältnis noch etwas in Richtung 
kleiner (z.B. 20-30%) verschieben - das gibt einen besseren 
Wirkungsgrad. Dazu sollte ein Widerstand parallel zu C3 reichen.

von Weingut P. (weinbauer)


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warum extra Oszillator und nicht die 38kHz direkt mit nem Timer vom µC 
erzeugen?

von LED (Gast)


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Die Timer brauche ich schon für etwas anderes.

von HN-Bulk (Gast)


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LED schrieb im Beitrag #2835451:
> Die Timer brauche ich schon für etwas anderes.

wofür denn? Kannst Du nicht einfach multiplexen?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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LED schrieb im Beitrag #2835282:

> Ich habe diese Schaltung gezeichnet. Könnte die so zum Senden und
> Empfangen funktionieren.

Der Oszillator ist nicht so prall. Zum einen wird der nicht 
frequenzstabil genug sein. Zum anderen hat der eine signifikante 
Einschwingzeit - der erste Impuls ist länger als die folgenden. Besser 
einen freilaufenden Oszillator und dann das Sendesignal per D-FF 
synchronisieren und aufmodulieren.

Ulrich schrieb:
> Beim Oszillator sollte man das Tastverhältnis noch etwas in Richtung
> kleiner (z.B. 20-30%) verschieben - das gibt einen besseren
> Wirkungsgrad.

Nein. 50% sind genau richtig. Denn was man an Sendeleistung spart, 
verliert man auch an Reichweite. Der Empfänger detektiert nämlich die 
Grundwelle des gesendeten Rechtecks. Wenn das Tastverhältnis von 50% 
abweicht, hat die Grundwelle aber entsprechend geringeren Anteil (es 
wird mehr Leistung in Oberwellen übertragen, die der Detektor 
ignoriert).

Nachzulesen bei Herrn Fourier.


XL

von LED (Gast)


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Wäre eine NE555 als Oszillator besser?

von LED (Gast)


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Zum Einschalten würde ich dann den Reset eingang verwenden

von Axel S. (a-za-z0-9)


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LED schrieb im Beitrag #2835669:

> Wäre eine NE555 als Oszillator besser?

Der hat genau das gleiche Problem. Der erste Impuls ist länger.

Allerdings ist er im Gegensatz zum ein-Schmitt-Trigger-Gatter-Oszillator 
halbwegs frequenzstabil.


XL

von Ulrich (Gast)


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Bei gleichem Spitzenstrom stimmt es schon, das man bei 50% 
Tastverhältnis die größte Reichweite bzw. das stärkste Signal erreicht. 
Allerdings ist das Maximum recht breit, und bei z.B. 45% Tastverhältnis 
hat man noch fast die gleiche Signalstärke. Zu den Rändern der 
Lichtpulse nimmt die Wirksamkeit nämlich ab und fängt beim 50% 
Taktverhältnis bei 0 an.

Bei 25% Tastverhältnis ist der mittlere Strom nur halb so hoch, die 
entsprechende Fourierkomponente aber immer noch 70%  (Wurzel 0,5). Mit 
noch kürzeren Pulsen wird das Verhältnis noch etwas besser, aber nicht 
mehr so viel.

Mit etwas mehr gepulstem Strom (140%) erhält man bei 25% Tastverhältnis 
dann etwa die gleiche Signalstärke bei im Mittel etwa 70% an 
Stromverbrauch und Erwärmung der LED. Je nach LED darf der Strom auch 
fast verdoppelt werden und mit gleichem Strom wäre 40% mehr Signal 
möglich. Das ist kein großer Effekt, aber der Aufwand ist auch nicht so 
groß.

Ein NE555 wäre als Oszillator schon etwas besser - wegen der Stabilität 
des Taktes, hat aber mit der Länge des ersten Pulses ein ähnliches 
Problem. Die logische Lösung wäre wirklich einen Timer im µC zu nutzen, 
ggf. auch als Software UART zum Senden.

von LED (Gast)


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Wenn ich UART zum senden nehmen, welch max. Baudrate kann ich dann 
verwenden?
Die IR-LED wird mit 40 kHz moduliert

von Klaus D. (kolisson)


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Ulrich schrieb:
> Bei 25% Tastverhältnis ist der mittlere Strom nur halb so hoch, die
> entsprechende Fourierkomponente aber immer noch 70%  (Wurzel 0,5). Mit
> noch kürzeren Pulsen wird das Verhältnis noch etwas besser, aber nicht
> mehr so viel.

Bei einem meiner IR-Sender Projecte hatte ich interessehalber das
Tastverhältnis auch mal über eine Variable einstellbar gemacht.
Ich kam zu einem ähnlichen Ergebnis wie es hier beschrieben ist.
Ich meine zwar nicht das es nun unbedingt 25% waren, es aber auf jeden
Fall weit unter 50% besser als mit 50%.

Gruss Klaus

von Ulrich (Gast)


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Welche Baudrate man nehmen kann, hängt vom Empfänger, auch auf der 
Gegenseite ab.  Streng genommen passt bei den meisten TSOP kein UART 
Signal, weil die Pausen zu kurz bzw. selten oder die Pulse zu lang sind. 
In der Regel wird es aber mit leicht reduzierter Empfindlichkeit doch 
gehen.

Da die Pausen irgendwas um mindestens 15 Perioden lang sein sollen, 
liegt das Maximum bei rund 2600 Baud. Die entsprechende Normdatenrate 
wäre 2400 Baud. Damit nicht zu viele 1 er Bits kommen sollte man 2 oder 
besser mehr Stopbits nehmen.


Ein Tastverhältnis von 25% (für den 40 kHz Träger) ist kein streng 
genommenes Optimum, sondern ein brauchbarer Kompromiss zwischen 
Spitzenstrom und Reichweite bei gegebener Leistung.

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