Detector de pulsos IR simple con fototransistor IR

Entiendo los circuitos básicos utilizados con fototransistores:Circuitos básicos de fototransistor

Creo que esto es esencialmente un divisor de voltaje, comúnmente usado para todo tipo de sensores analógicos. En el circuito de la izquierda, en la oscuridad, el fototransistor tiene una impedancia muy alta, lo que hace que Vout se acerque a Vcc y disminuya a medida que se detecta más luz. En el circuito de la derecha, Vout está cerca de GND, aumentando a medida que se detecta más luz.

Me gustaría usar un fototransistor IR para detectar pulsos IR (baja frecuencia, de duración desconocida), y no estoy seguro de cómo elegir un valor para la resistencia. Idealmente, me gustaría evitar el uso de un ADC y solo detectar una lógica alta/baja con un microcontrolador. Si necesito usar un ADC y detectar voltaje en un cierto umbral, entonces eso también es posible.

¿Cómo elijo una resistencia adecuada dados los valores de la hoja de datos para el fototransistor? Sé que la corriente oscura es de 100 nA (Vce = 15 V) y la corriente de luz es de 20 mA (Vce = 5 V, H = 20 mW/cm), y la corriente del colector es de 25 mA, pero no estoy seguro de cómo convertir esos valores en un resistencia adecuada. Una nota de aplicación que encontré dice que "la resistencia de carga (RL) debe configurarse en relación con la corriente del colector (IC) como Vcc < RL × IC". Sin embargo, eso me da una resistencia de 132 ohmios o menos usando 3.3V, y eso parece bastante pequeño, dado lo que he encontrado recomendado en otros lugares (hasta las decenas de kOhms).

¿Cómo elijo este valor de resistencia apropiadamente?

Respuestas (1)

El voltaje a través de la resistencia es la corriente a través de ella multiplicada por su resistencia. Esa es la ley de Ohm básica. Los valores que proporciona son un poco contradictorios y engañosos, pero digamos que la corriente de luz máxima es de 20 mA. Si la fuente de alimentación es de 5 V y desea 500 mV en el transistor para que no se sature, eso deja 4,5 V en la resistencia. 4,5 V/20 mA = 225 Ω.

Sin embargo, las cosas no son tan simples. El nivel de luz ambiental puede variar en un amplio margen, por lo que el rango dinámico de CC debe ser alto. Para estar seguro, asegúrese de que el voltaje resultante se mantenga lineal con la luz hasta la luz máxima para la que está clasificado el transistor o que sabe que se encontrará. Eso es lo que hice en el ejemplo anterior. El problema con eso es que la ganancia será muy baja. La señal que desea puede ser solo de un milivoltio o posiblemente menos.

Esta es la razón por la cual los sensores de luz como este casi siempre están acoplados a CA. Use la resistencia más grande que todavía permita alrededor de 500 mV a través del transistor con la luz máxima, luego acople eso en un amplificador. El nivel de luz ambiental es CC o cambia lentamente, por lo que se bloqueará. Ahora puede amplificar la señal de CA en el rango de frecuencia que está buscando. Esto puede requerir una ganancia de voltaje de 100s a 1000 o más. Cualquier cosa que pueda hacer mecánicamente para eliminar la captación de luz ambiental y fortalecer el haz recibido previsto ayudará. Con una luz ambiental máxima más baja, puede hacer que la resistencia sea más grande, lo que aumenta la ganancia.

Excelente gracias. Este fototransistor estará colocado a uno o dos cm del LED IR del que quiero leer los pulsos, y debería poder eliminar casi toda la luz ambiental, así que espero no necesitar un amplificador. Le daré una oportunidad.
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