Fotocellula a infrarossi per corta distanza

Fotocellula a infrarossi con un diodo led IR, fototransistor e un transistor.

Questa fotocellula arriva a coprire fino a 25 cm di distanza. Il fototransistor deve essere protetto dalla luce ambientale con un tubetto che gli lasci vedere solo la zona del diodo led IR e un filtro di plastica colorata rosso (che è trasparente alla luce IR).

Lo schema elettrico

L’emettitore (TX) è un diodo led infrarosso alimentato con 30 mA usando una resistenza da 330 ohm mezzo W, alimentando la serie a 12V. Il ricevitore (RX) è un fototransistor che chiude verso il positivo la base del transistor NPN (tipo BC337) tramite una resistenza da 2.2 kohm. Il nodo fra l’emettitore del fototransistor e la resistenza da 2.2 kohm è tenuto a massa da una resistenza da 10k ohm onde evitare di lasciare la base del transistor a un potenziale indefinito quando il fototransistor è aperto. L’emettitore del transistor è a massa. Il collettore del transistor è collegato al relè e al diodo di ricircolo in antiparallelo alla bobina.

Distanze fino a 5-20 metri

Per distanze maggiori occorre modulare il trasmettitore a una certa frequenza e il circuito ricevitore deve considerare solo questa frequenza di tutto ciò che il fotodiodo riceve. La luce ambientale è filtrata eliminando la componente continua del segnale ma è bene usare il filtro rosso comunque. Il segnale alla frequenza prescelta andrà amplificato.
Visto che il TX è modulato, conviene tenere il duty cycle basso (10%) e dargli impulsi di corrente dieci volte più alti, quindi 300 mA. Questo consente di aumentare notevolmente la distanza fra TX ed RX.
Oltre una certa distanza il segnale arriva troppo debole e occorre utilizzare un TX più potente, per esempio non uno ma 2 o 3 diodi led IR, e/o una lente sul ricevitore.

Distanze su 100-500 m

Il laser si può utilizzare per distanze molto lunghe ma deve essere ancorato molto bene perchè la stessa dilatazione termica degli elementi di sostegno lo sposta quanto basta perchè non faccia “centro” sul fototransistor ricevitore, che è abbastanza piccolo (5 mm). Per questo motivo è bene utilizzare un reicevitore con una lente di qualche cm. Con i laser da portachiavi si possono raggiungere 100 metri tranquillamente. Con laser più potenti anche 800 m.

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