Os ICs da série TSOP17XX são dispositivos especiais de sensor infravermelho construídos para responder a uma faixa específica de frequências infravermelhas e convertê-lo em uma saída elétrica pulsada. Assim, apresenta uma imunidade infalível a outras formas de sinais IR.
Devido a essa frequência de operação específica central ou passa-banda de um TSOP17XX, torna-se difícil usar esses sensores para projetar circuitos de controle remoto baseados em frequência desejados ou personalizados.
Neste post, tentaremos descobrir uma ideia para permitir que esses sensores funcionem com qualquer frequência única desejada, para que o circuito possa ser totalmente infalível.
Princípio Básico de Funcionamento dos Módulos Sensores TSOP17XX
Se consultarmos a folha de dados do sensor TSOP17XX IR, descobriremos que o IC possui algumas diretrizes operacionais críticas para garantir o funcionamento correto e ideal do sensor em resposta a um sinal IR.
Para possibilitar o correto funcionamento do sensor, o sinal IR deve ser oscilado no valor da frequência central passa-faixa dos dispositivos, e modulado em rajadas de 10 a 70 ciclos, com certo intervalo após cada ciclo, conforme mostrado na imagem a seguir.
A imagem acima mostra claramente que o feixe IR do Tx deve ser pulsado com a frequência central do IC que geralmente está entre 30kHz e 39kHx, e modulado com rajadas de 10ms de intervalo.
O TSOP responde a este sinal de frequência central e dispara ON, produzindo uma forma de onda replicada em sua saída, em que os 38kHz são nivelados em rajadas de pulsos de onda quadrada comuns.
Esta forma de onda operacional complexa garante maior imunidade contra muitas frequências espúrias que podem estar presentes na atmosfera emanadas de lâmpadas, como lâmpadas fluorescentes compactas, lâmpadas fluorescentes etc.
Desvantagem dos Sensores TSOP17XX
Embora o sensor tenha uma operação infalível devido a esse padrão complexo de recepção de sinal, a frequência central fixa para sensores TSOP restringe seu uso apenas a essa faixa de frequência específica, impossibilitando a criação de circuitos de controle remoto IR personalizados exclusivos usando esses chips.
Devido a esta desvantagem, um sistema de controle remoto baseado em TSOP pode ser normalmente operado usando qualquer controle remoto de TV ou DVD comum, e usando qualquer um dos botões na unidade de controle.
No entanto, em eletrônica, sempre há uma solução alternativa para tudo, e para esses sensores também podemos criar um design que nos permitirá usar o IC com a frequência única selecionada de nossa escolha, para que o receptor seja comutado apenas através de um par Tx compatível específico, e não com qualquer monofone remoto comum disponível.
Projetando um circuito de controle remoto TSOP baseado em frequência exclusivo
A partir da discussão acima, entendemos que um sensor baseado em TSOP requer rajadas de frequência de 38kHz, ou a frequência central especificada para operação, o que indica que o sinal envolve duas frequências nas quais a frequência central é constante, mas a frequência de rajada é variável e não crítica .
A ideia é capturar essa frequência de rajada a nosso favor e usar um filtro que possa reconhecer essa frequência para acionar a saída.
O circuito de filtro pode ser facilmente projetado usando um circuito decodificador de tom LM567 e usá-lo para decodificar uma frequência de explosão específica da saída do sensor TSOP no lado do receptor.
O conceito básico pode ser testemunhado no diagrama a seguir.
Diagrama de circuito
Operação do Circuito
Referindo-se ao diagrama de circuito acima para implementar o TSOP17XX com frequências personalizadas, vemos que ele consiste em 3 etapas básicas:
o estágio do sensor TSOP17XX
o estágio do detector de frequência baseado em LM567
e o flip-flop baseado em IC 4017 ou estágio de circuito biestável.
O estágio TSOP17XX é configurado em seu modo padrão, que capta a frequência modulada de 38kHz da unidade Tx do transmissor e cria uma onda quadrada pulsada conforme indicado no primeiro diagrama.
Espera-se que esta saída do TSOP carregue a frequência de rajada na qual estamos interessados. Isso pode ser definido para 1 kHz, 2 kHz ou qualquer coisa abaixo de 10 kHz.
Agora queremos que nosso estágio decodificador de tom LM567 detecte essa frequência modulada corretamente, portanto, devemos ter certeza de que o R1/C1 do estágio LM567 seja calculado de tal forma que o oscilador interno trave na mesma frequência combinando com as rajadas de frequência de modulação da saída TSOP .
Uma vez que esses parâmetros são definidos, podemos esperar que o LM567 seja travado assim que a frequência selecionada for detectada na saída do TSOP78XX, enquanto qualquer outra frequência de modulação é simplesmente rejeitada.
Ao detectar uma frequência atribuída corretamente, a saída do LM567 gera um sinal de disparo baixo correspondente em seu pino 8, ativando o pino 14 de entrada do flip-flop baseado no IC 4017 conectado através do PNP.
Desta forma, podemos atribuir diferentes frequências únicas, garantindo que o disparo do receptor seja ativado apenas através do aparelho Tx correspondente e não com qualquer unidade de controle remoto de TV comum.
Fazendo o Circuito Transmissor Personalizado (Tx)
Na discussão acima, aprendemos como um sensor TSOP17XX pode ser operado com uma frequência personalizada usando um estágio detector de frequência, no entanto, isso também significa que o transmissor (Tx) também precisará ser construído exclusivamente para gerar os sinais IR personalizados.
A figura a seguir mostra como isso pode ser implementado usando um único IC 4049 e alguns elementos passivos:
As 6 portas são todas do IC 4049, R3 podem ser resistores de 10K enquanto os presets podem ser de 100K. As tampas C1 precisarão ser selecionadas com alguma experimentação prática. O diodo pode ser um 1N4148, os resistores restantes podem ser selecionados 2K2.
Como pode ser visto o par superior de portas juntamente com R3, preset e C1 está configurado como um oscilador de funcionamento livre, a seção inferior também possui um estágio idêntico.
A seção superior é alimentada a um buffer intermediário cuja saída é finalmente conectada ao fotodiodo IR do transmissor.
Toda a seção é configurada para gerar a frequência central básica para compatibilidade com TSOP17XX que pode variar de 32kHz a 38kHz dependendo da especificação do sensor selecionado.
O oscilador inferior é suposto ser um estágio de modulação de baixa frequência que pode ser visto integrado com a seção superior através de um diodo. Esta baixa frequência alterna a alta frequência superior para gerar as “explosões de 38kHz” necessárias no diodo transmissor IR.
Essa baixa frequência na verdade se torna nossa frequência exclusiva, ou a frequência de controle remoto personalizada pretendida que precisa ser combinada com a frequência LM567 para que ambas as frequências “apertem as mãos” durante a comunicação IR entre as unidades Tx e Rx.
A baixa frequência pode ser selecionada em qualquer lugar entre 1kHz a 10kHz, e essa faixa selecionada deve ser definida com precisão para o estágio LM567, ajustando adequadamente seus valores R1/C1.
Isso conclui nossa discussão sobre como modificar um circuito de sensor TSOP17XX para acomodar faixas de frequência especiais personalizadas ou faixas de frequência selecionadas exclusivamente para tornar o sistema de controle remoto absolutamente infalível e pessoal.
Se você tiver alguma dúvida sobre o conceito, a caixa de comentários é toda sua!
