Arbeiten mit LEDs/ Fernbedienungstester

Funktion der Schaltung

Diese Schaltung dient dazu, Infrarot-Fernbedienungen schnell und einfach zu testen. Damit lässt sich bestimmen, ob die Batterien der Fernbedienung bereits leer sind, bestimmte Tasten nicht mehr funktionieren oder einfach das Gerät nicht mehr auf die Fernbedienung reagiert.

Schema

Erklärung der Schaltung

IC1 ist ein einfacher Spannungsregler, welcher hier auf eine stabile 5V Spannung regelt. Die Eingangsspannung kann beispielsweise von einer 9V- Blockbatterie stammen.

IC2 ist das Kernstück dieser Schaltung und hat intern einige nützliche Funktionen. Er reagiert auf Infrarot-Licht, das mit einer bestimmten Frequenz (der von üblichen Fernbedienungen) moduliert ist. Demzufolge reagiert IC2 nur auf IR-Fernbedienungen, aber nicht auf Umgebungs-Infrarot-Licht wie es z. B von der Sonne oder anderen warmen Gegenständen ausgestrahlt wird.

Intern besteht der IC aus einer PIN-Photodiode, also einer lichtempfindlichen Diode, einem Bandpass und einem Demodulator.

Da IC2 nicht genug Strom liefert, um direkt eine LED anzusteuern, müssen wir den Strom verstärken. Dies übernimmt der PNP-Transistor T1.

Schließlich und endlich zeigt LED1 nun noch das Signal.

Stückliste

	Bezeichnung	Beschreibung	Hersteller	Datenblatt
IC1	7805 (TO92)	Spannungsregler von 9V auf 5V	verschiedene (z.B. Fairchild)	Fairchild: LM7805
IC2	SFH 5110-38	IR-Empfänger (Trägerfrequenz 38kHz)	OSRAM	OSRAM: SFH 5110
T1	BC557B	PNP-Transistor	verschiedene (z.B. Fairchild oder ON Semi)	ON Semi: BC557B
LED1	blaue LED	Anzeige	verschiedene
R1	27 kOhm (siehe Berechnung)	Basis Vorwiderstand	verschiedene	-
R2	120 Ohm (siehe Berechnung)	LED Vorwiderstand	verschiedene	-

Die ausgewählten Bauteile sind nur Beispiele. Der T1 kann durch einen beliebigen PNP Transistor ersetzt werden, wenn die Berechnung entsprechend angepasst wird. Anstelle von IC2 ließe sich z. B. auch ein TSOP2236 von Vishay einbauen, dabei ist dann aber auf die Pinbelegung nochmal zu achten. Die Trägerfrequenz ist nicht so wichtig, da sie in dieser Schaltung allenfalls auf die Reichweite einen Einfluss hat.

Pinbelegung

Infrarot Empfänger
Spannungsregler und Transistor
Blaue LED

Berechnung des LED-Vorwiderstandes

 $R_{2}={{U_{0}-U_{F}-U_{CE_{sat}}} \over {I_{LED}}}$ 

 $R_{2}={{5V-3.5V-0.4V} \over 10mA}$ 

 $R_{2}=110\Omega$ 
 
 $R_{2}\approx 120\Omega$

Berechnung des Basis-Vorwiderstandes

 $I_{B}={{I_{LED}*{\ddot {u}}} \over {B}}$ 

 $I_{B}={10mA*4 \over 240}$ 

 $I_{B}=166.66uA$

 $R_{1}={U_{B}-U_{low} \over I_{B}}$ 

 $R_{1}={5V-0.5V \over 166.66uA}$ 

 $R_{1}=27k\Omega$

Aufgebaute Schaltung

Test der Schaltung

Zum Testen der Schaltung ist eine Gleichspannungsquelle (7.5V ... 15V) und eine Infrarot-Fernbedienung notwendig.

Die Spannungsversorgung wird mit Pin 1 und Pin 2 des Spannungsreglers verbunden und dann eingeschaltet.

Sobald nun ein Knopf auf der Fernbedienung gedrückt wird, beginnt die LED zu flackern.

Das Flackern ist gewollt und hat auch eine Bedeutung; mehr dazu weiter unten im Text (siehe Modells).

Anmerkungen zum Batteriebetrieb

Wenn die Batterie dauernd dran hängt, bitte einen Schalter einbauen. Durch den einfachen Aufbau und die Komponentenwahl gibt es kein automatisches Ausschalten, sondern die Schaltung verbraucht auch im Standby Strom.

Wenn die Batterie zur Neige geht, leuchtet die LED dauernd. Nicht erschrecken, das ist keine Fehlfunktion.

Wie funktioniert eine IR-Fernbedienung?

Erklärung an einem Modell

Die Beispielsituation ist das Einlaufen in eine Turnhalle, wobei durch das Rennen eine gewisse Lautstärke entsteht.

Der Lehrer hat eine Pfeife und gibt mit dieser Anweisungen an die Schüler.

Ein mal kurz kann z. B. mit den Armen rudern meinen, zweimal kurz rennen und lange bedeutet anhalten. Durch Länge und Anzahl der Pfiffe gibt er also seine Nachricht weiter, welche die Schüler ausführen.

Signal
Bedeutung

Um die Verständlichkeit weiter zu verbessern, können sich die Schüler auch auf den Ton der Pfeife besonders konzentrieren und so die Pfeife von der Schulglocke und anderen Nebengeräuschen unterscheiden.

Übertragung des Modells

Der Lehrer mit der Pfeife entspricht unserer Fernbedienung mit der Infrarot-Leuchtdiode.

Das Muster aus Länge und Anzahl wird in der Technik als Signal bezeichnet, die Zuordnung zu einer Aktion Codierung.

Das Konzentrieren auf den Ton ist im IC durch einen Filter realisiert.

Das Flackern der Leuchtdiode ist nun das demodulierte Signal. Durch eine weitere Logik ließe es sich noch decodieren, aber das ginge schon sehr weit. Der von uns verwendete IC wird übrigens auch in Fernsehern verwendet.