Импульсный ИК тестер

Предлагаемое устройство предназначено для настройки систем, использующих инфракрасное (ИК) излучение, обнаружения скрытых источников ИК-излучения, а также измерения поглощения инфракрасных фильтров. Если это устройство у вас под рукой, можно легко убедиться в работоспособности телевизионного пульта ДУ и оценить его мощность излучения.

Рис.1. Схема прибора

Рис.2. Внешний вид прибора

Она содержит фотодатчик (фотодиод D1, вмонтированный в алюминиевую трубку, отверстие в которой закрыто инфракрасным фильтром площадью 7,5 мм2). Датчик соединяется тонким двухжильным кабелем с измерительной схемой, т.е. с центральным блоком, и в нем подключен к входу усилителя фототока IС1а.

Чувствительность этого усилителя ступенчато регулируется переключателем К1 (4 ступени). Крутизна преобразования усилителя при разомкнутом К1 (в положении "х1000") весьма значительная — 10 В/мкА. При других положениях К1 она составляет 1 В/мкА, 0,1 В/мкА и 0,01 В/мкА.

С хорошим приближением выходное напряжение усилителя фототока прямо пропорционально мощности излучения, поступающего на активную поверхность фотодиода (чувствительность фотодиода BFW34 составляет 70 мкА/клк при ?=950 нм).

В случае чрезмерно сильного излучения усилитель может войти в насыщение. При этом его выходное напряжение приближается к напряжению питания (меньше примерно на 0,8 В), но, разумеется, в это время измерение становится невозможным. Об этом состоянии сигнализирует светодиод D5, подключенный к микросхеме таймера типа LMC555, служащей компаратором. Опорное напряжение компаратора задается внутренним делителем и составляет 2/З Uпит. Делитель входного сигнала R9-R11-R10-D4 — нелинейный (за счет диода). Он подобран таким образом, чтобы на выходе IC3 появлялся низкий уровень, когда входное напряжение IC3 приближается к действующему напряжению питания (меньше примерно на 1 В). Компаратор обладает гистерезисом около 0,6 В. В изготовленном приборе при питающем напряжении 9 В пороговый уровень включения компаратора составлял 7,85 В, в то время как для Uпит=7 В он был равен 6 В.

Для достижения лучшей динамической характеристики смещение на неинвертирующий вход IC1а подано нетрадиционным образом (обычно устанавливается половина напряжения питания): с делителя напряжения R8-R7-R6. В случае минимального питающего напряжения (7 В), создаваемого разряженной батареей, напряжение на R6 составляет +1,25 В, и линейный диапазон выходного напряжения IС1а (оно всегда положительно) получается больше. Разумеется, случается, что насыщение усилителя возникает не только из-за внешнего освещения, но и за счет чрезмерно мощных ИК-импульсов. Например, при проверке ПДУ телевизоров наблюдается вспышка D5, если датчик расположен на близком расстоянии от пульта.

За усилителем фототока следует каскад на IC2. Конденсатор С4 разделяет каскады по постоянному току, и постоянный уровень на выходе IС1а не влияет на работу второго каскада, который усиливает импульсы напряжения. Коэффициент усиления переменного напряжения IC2 определяется цепочкой С5-R3 и составляет около 8.

В этом каскаде необходим ОУ с относительно большой нагрузочной способностью, поскольку входной импеданс следующего за этим каскадом измерительного выпрямителя очень низкий, и в соответствии с этим потенциометр Р, служащий для точной регулировки чувствительности, имеет сопротивление лишь 500 Ом. Мост D2-D3 и измерительная головка М в цепи отрицательной обратной связи IС1b образуют ультралинейный измерительный выпрямитель. Здесь используется головка с током полного отклонения 185 мкА и сопротивлением 485 Ом. На неинвертирующий вход IС1b подается половина питающего напряжения, поскольку при полной амплитуде сигнала выходное напряжение ОУ (при минимально допустимом напряжении батареи) изменяется практически от 0 до +UT.

Мост построен на диодах Шотки с малым открывающим напряжением. Падение напряжения на диоде BAT54S при токе 100 мкА составляет всего 240 мВ.

Поскольку при отсутствии насыщения характеристика передачи как измерительных усилителей, так и выпрямителя достаточно линейна, прибор успешно используется также для измерения поглощения ИК-фильтров.

В случае ИК-передатчика, излучающего пакеты импульсов, стрелка прибора может сильно зашкаливать. Для ее "сдерживания" в диагональ моста можно включить конденсатор С9 относительно большой емкости. Действие этого конденсатора хорошо проявляется, например, при приеме импульсного ИК излучения, такого как у пульта ДУ.

Узел на IC4, Т1, Т2 служит для контроля питающего напряжения. Микросхема TL431C выступает здесь в качестве компаратора. Выделяющееся на катоде напряжение составляет +2 В, пока на управляющий вход поступает напряжение >2,5 В. Делитель R14-R13 подобран таким образом, чтобы это условие выполнялось при + UT>7 В. Пока на катоде низкий уровень, "гиперэкономный" индикатор на Т1, Т2 и D6 вспыхивает с периодом примерно 1,5 с. Когда батарея разряжается, катодное напряжение IC4 повышается до +5,5 В, и индикатор перестает мигать, что свидетельствует о необходимости замены батареи.

Изготовление прибора

Датчик смонтирован во втулке, запрессованной в алюминиевую трубку диаметром 10 мм и длиной примерно 50 мм. К датчику припаян тонкий экранированный кабель длиной около 25 см (экранирующая оплетка соединена с корпусом датчика).

Внутренняя поверхность трубки выкрашена в матовый черный цвет. Возле ее лицевой стороны находится вторая втулка с отверстием диаметром 7 мм, в котором размещается инфракрасный фильтр (засвеченный и проявленный кусочек фотопленки в 2 слоя). Такая конструкция обеспечивает требуемую чувствительность и направленность датчика без использования каких-либо оптических элементов.

В измерительной головке снимается прозрачная облицовка и возле нижней части шкалы проделывают-ся отверстия для светодиодов, стараясь не повредить головку. На боковой стороне корпуса целесообразно закрепить прищепку (клипсу), в которой при хранении и проведении большинства измерений размещается датчик.

Источник: РадиоМир №12 2006