带红外光束的轻型电话。方案、说明

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对于红外辐射来说，空气环境是一种过滤器，其透明度可以通过图1所示的光谱图来判断。 0,8. 对于“近”红外辐射波 - l=1,3...XNUMX μm - 其透明度仍然相当高。

带红外光束的轻型电话
Ris.1

直到最近，由于缺乏易于调制的发射器，红外通信的使用一直受到阻碍。随着红外二极管的出现，这个障碍就消失了。

上图。图2显示了工作在0,95μm波长的收发器（lmax IR二极管AL107B）的示意图。

图2（点击放大）

事实证明，红外二极管可以很好地作为红外辐射接收器。在这种情况下，不会向二极管供电：当 pn 结被照亮时，其上会产生电动势，具体取决于其照明情况。红外二极管的这种可逆性使得可以显着简化设备的光学机械部分。

由于从用于接收的IR二极管拾取信号的放大器的输入阻抗必须足够大，因此其第一级由场效应晶体管VT1构成。信号的主要放大发生在组装在双极晶体管VT2-VT4上的放大器中。其增益为Ku@10000。

放大器的输出级由晶体管 VT5-VT8 组成，在接收时提供动态磁头 BA1 的积累，并在传输模式下为 IR 二极管提供足够的电流波动幅度。当切换到发射时（图1中的开关S129显示在“接收”位置），动圈头连接到放大器输入并用作麦克风。在VT2-VT8路径中放大的信号以音频电流的形式引入IR二极管。其电平显然取决于放大器输出端的电压和电阻器 R8 的电阻。红外二极管的辐射与该电流线性相关，并且即使在最高的电话频率下也会跟踪它（红外二极管非常快）。

红外收发器的一个非常重要的节点是其光学系统。作为在接收模式下将光通量集中在红外二极管上并在发射模式下将其发散辐射（~40°）“压缩”成窄光束的透镜，使用来自放大聚光镜的透镜，其直径为 D =70mm，焦距F=85mm。建议同时使用其他镜头来维持 D/F@1 比率。这里不建议使用所谓的镀膜光学器件。它仅对 0,4 ... 0,7 μm 的光谱有启发（（最好，几乎没有损失，聚焦具有外部涂层的镜子的红外辐射）。

在构建光学系统时，我们会尽一切努力尽量减少红外二极管的寄生照明。二极管和透镜之间的空间必须用圆锥形不透明外壳紧密封闭，并且应通过在其上拉上遮光罩来减少透镜的外部照明。罩可以由内径略大于 D 的塑料或金属管制成。

它应该尽可能长，至少不小于2D。烟罩内表面应发黑；如果这个涂层是哑光的就更好了。

关于红外收发器的其他细节。动圈头 VA1 - 类型 0,1GD-6，但您也可以采用任何其他音圈电阻在 6 ... 16 欧姆范围内的头。晶体管 VT2-VT4 - 几乎任何 npn 结构 - KT315、KT3102 等。电阻器 R2、R3、R5 ... R11 - MLT 型； R1-C3-14或KIM； R4 - 任何类型的修剪器或调节器。红外电话的电源必须能够提供 100 mA 的电流。

设置该设备需要万用表。打开接收装置，测量晶体管VT7、VT8集电极上的电压Uk。这里所需的Uk=+1,5V是通过改变电阻R10的阻值得到的。然后检查晶体管VT1的源极（+1V）和漏极（+2V）处的电压。通过改变电阻器R3的阻值来设置该模式。现在，将手机指向发光的物体，您可以听到噪音，如果光是电的，则可以听到交流电的背景声。因此，晚上的街灯可以在数百米的距离内听到。

将收发器切换到传输状态，测量 IR 二极管中的电流（为了不破坏电路 - 通过电阻器 R8 上的压降）。它应该在 30 ... 40 mA 范围内，最大 - 50 mA。它由电阻器R8的选择来调节。

总之，测量了收发器在待机模式下 (10 mA) 以及出现相应信号时（高音量时高达 30 ... 40 mA）消耗的电流。在传输模式下，收发器消耗的电流必须为 30...40 mA。如果没有过调制，那么它将不依赖于麦克风中所说的音量。所需的调制电平通过选择电阻器 R7 来设置。

为了进行进一步的实验，您将需要第二部红外电话。如果设备之间的距离较小，那么接收时放大器可能会过载，从而影响传输质量（接收器中没有AGC）。在这种情况下，您需要以某种方式降低红外载波的电平。例如，可以用一圈黑纸挡住其中一个设备的镜头。

由于红外电话辐射方向图的宽度接近 1,5°，因此将它们相互瞄准存在一定的困难。为该设备配备至少简单的瞄准器是有用的。

最佳拾音器将对应于接收信号的最高音量。

白天，红外通讯线的范围可达数百米。它受到外部照明（主要是记者身后的浅色背景）的限制，这会增加接待处的噪音水平。傍晚和夜间，里程增加至1,5公里。

作者：波利亚科夫 V.

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