Начинающим. Простые опыты с ИК.

В этой статье я расскажу о некоторых опытах, которые показывают свойства ИК-излучения.

Для этого я нашел в своем запаснике пакетик, который в свое время купил на Митинском радиорынке. Конечно, типа этих светодиодов я не знаю.

Рис. 1 Пары инфракрасных свето- и фотодиодов.

Я собрал такую схемку:

Рис. 2. Схема для экспериментов с ИК-излучением.

Я взял два мультиметра, один включил как измеритель сопротивления, другой - как измеритель напряжения. Первый подключил параллельно ИК-фототранзистору, второй - параллельно резистору 100 Ом, включенному в цепь питания ИК-светодиода. В качестве источника питания использовался регулируемый лабораторный источник питания. Вольтметр используется для косвенного измерения тока через светодиод. По закону Ома I = U/R, т.е. если, например вольтметр покажет 1 В, то ток будет 10 мА. Очень удобно.

Для начала я использовал только левую часть схемы с фотодиодом.

Рис. 3. Сопротивление фотодиода, освещенного дневным светом.

Сопротивление оказалось около 5 кОм. Я закрыл светодиод черным пластмассовым колпачком.

Рис 4. Фотодиод закрыт колпачком.

Сопротивление фотодиода резко возросло до почти 40 кОм (почти в 5 раз). Теперь я включил ик-светодиод.

Рис. 5. ИК-светодиод включен.

Ток через светодиод я установил около 20 мА (вольтметр показывает 2,08 В). Как видим, сопротивление фотодиода упало до 490 Ом, по сравнению с рис. 3 уменьшилось в 10 раз, а по сравнению с рис. 4 - почти в 100 раз. А теперь поставим на пути ИК-луча обычный ластик.

Рис. 6. Преграда на пути луча.

В этом случае сопротивление фотодиода стало примерно таким, как на рис. 3, т.е. ластик свет не пропускает. Заменим его на бумагу:

Рис. 7. Преграда на пути луча в виде бумаги..

В этом случае часть ИК-излучения проходит через бумагу и сопротивление фотодиода меньше, чем на рис. 6, но больше, чем на рис. 5. Теперь немного видоизменю схему.

Рис. 8. Схема №2.

В этой схеме измеряется не сопротивление фотодиода, а напряжение в делителе, образованном R1 и сопротивлением фотодиода.

Рис. 9. Напряжение на делителе при выключенном светодиоде.

При выключенном светодиоде сопротивление фотодиода велико, а значит напряжение на нем практически равно напряжению питания.

Рис. 10. Напряжение на делителе при включенном светодиоде.

Напряжение уменьшилось почти в два раза.

Рис. 11. Напряжение на делителе при включенном светодиоде и закрытом фотодиоде..

Напряжение еще больше приблизилось к напряжению питания. Ну а теперь давайте посмотрим, как отражаются ИК-лучи от разных препятствий.

Рис. 12.Схема для исследования отражения ИК-лучей.

Рис. 13. Отражение ИК-лучей от ластика.

Рис. 14. Отражение ИК-лучей от медной фольги.

Рис. 15. Отражение ИК-лучей от спичечного коробка.

Вот такие эксперименты. Какие же выводы можно сделать?

1. На фотодиоды большое значение оказывает засветка посторонними источниками света, поэтому их, для повышения помехоустойчивости, необходимо помещать в трубки из непрозрачного материала. Но в этом случае уменьшается "угол обзора".

2. ИК-светодиоды имеют довольно большие рабочие токи (10-50 мА), что уменьшает их экономичность.

3. Более высокую чувствительность показывают датчики (пара светодиод - фотодиод) при работе на пересечение луча, чем на отражение.

Теперь о практическом применении. Можно сделать детектор ИК-излучения. Вот его схема:

Рис. 16. Схема детектора инфракрасного излучения.

Такой индикатор может быть очень полезен, если нужно проверить, работает ли пульт от телевизора или просто ИК- светодиод. В схеме задействованы три транзистора типа КТ315 или аналогичных. Транзисторы включены по схеме с общим эмиттером в схеме усилителя тока. Когда на диод VD1 воздействует ИК-излучение, сопротивление его перехода уменьшается (что было видно в экспериментах), и изменяется смещение в базе транзистора VT1. Положительный потенциал поступает на усилитель тока на транзисторах VT1—ѴТЗ, нагрузкой которого служит светодиод HL1. Его свечение свидетельствует об исправности проверяемого устройства. Подстроечным резистором R1 устанавливается необходимый уровень чувствительности.

И все-таки работа ИК-светодиода в непрерывном режиме - это редкость. Модуляция его излучения - это наше все. Но об этом с следующей статье.