Сборка приёмника и передатчика

Передатчик

Для передачи сигнала нам нужен источник излучения в инфракрасном спектре, мы же делаем ИК связь, как никак. Инфракрасное излучение — это невидимый глазу свет, длина волны которого больше видимого красного света и меньше длины микроволнового излучения.

Почему именно инфракрасный? У инфракрасного спектра есть два плюса:

• во-первых, он позволяет избежать влияние (хотя и не полностью) множества источников естественного и искусственного света на качество связи;
• во-вторых, инфракрасное излучение не видно человеческому глазу, а значит такие передатчики не будут создавать паразитную засветку; плюс, канал ИК связи будет обладать некоторой скрытностью.

Самый доступный источник инфракрасного излучения — ИК светодиод. Встречаются ИК светодиоды с разной длиной волны: 740 нм, 850 нм, 880 нм, 940 нм и т.п. Для выбора подходящего светодиода, мы должны рассматривать сразу пару: излучатель и приемник. Надежный канал ИК связи подразумевает, что приёмник хорошо чувствителен к длине волны излучателя.

Подключаются ИК-светодиоды также как обычные их собратья — последовательно с токозадающим резистором. Для единичного ИК-светодиода подойдет резистор 100-200 Ом.

ИК приёмник

Теперь, когда есть излучатель, нам нужно создать приёмник этого излучения. Некий прибор, который будет улавливать инфракрасный свет и генерировать на выходе сигнал, пригодный для Ардуино: высокий уровень напряжения (HIGH) либо низкий уровень (LOW).

Такой прибор проще всего сделать с помощью фотодиода или фототранзистора. Существует несколько популярных схем детектора ИК-излучения с этими приборами, используем такую:

В схеме используется фотодиод, чувствительный к длине волны излучателя. Биполярный транзистор, например 2N2222 и три резистора. Работает схема следующим образом.

Когда на фотодиод не падает свет, он работает как обычный диод — не пропускает ток в обратном направлении. Следовательно, на базе транзистора будет низкий потенциал — транзистор окажется закрытым. Ток от источник питания +5В потечет прямиком на 3-й контакт платы Ардуино, ведь через транзистор ему путь заказан.

Если на фотодиод падает свет, то у него появляется обратный ток — от катода к аноду. Следовательно, на базе транзистора появится высокий потенциал и он откроется. Ток от источника питания потечет через транзистор на землю, и не потечет на контакт микроконтроллера.

Таким образом, схема детектора работает в инверсной логике: когда детектор видит излучение, то на контакте контроллера появляется низкий уровень (LOW), в противном случае — будет высокий уровень (HIGH).

И небольшое пояснение по резисторам. R4 — защищает схему от КЗ через транзистор, R5 — защищает базу транзистора от чрезмерного тока (хотя он особо тут не нужен), R6 — нивелирует насыщение фотодиода паразитной засветкой (солнце).

Соберем приёмник на макетной плате и подключим к Ардуино. Теперь, когда у нас есть обе части линии связи, приступим к программированию.