W robotyce i elektronice scalony odbiornik podczerwieni TSOP (np. TSOP1738, TSOP4838) to kluczowy komponent do bezprzewodowej komunikacji IR. Układ demoduluje sygnał z nośną około 38 kHz i wystawia aktywne niskie wyjście (LOW), gotowe do odczytu przez Arduino czy Raspberry Pi.
Podstawy działania odbiornika podczerwieni TSOP
Odbiornik TSOP to zintegrowany układ zawierający fotodetektor, filtr pasmowy, przedwzmacniacz, demodulator i układ detekcji. Jego filtracja na częstotliwość nośną (typowo 38 kHz) skutecznie odrzuca zakłócenia ze światła otoczenia (słońce, lampy fluorescencyjne).
Proces działania przebiega w kilku etapach:
- odbiór sygnału – wbudowany fotodetektor rejestruje fale IR (ok. 940 nm) z nadajnika, np. diody LED sterowanej impulsowo;
- przetwarzanie – sygnał przechodzi przez filtr pasmowy i przedwzmacniacz, który wzmacnia użyteczny sygnał nośny 38 kHz, tłumiąc szumy;
- demodulacja i detekcja – układ wykrywa obecność modulacji i dekoduje impulsy; gdy sygnał spełnia założenia protokołu, wyjście przechodzi w stan niski (LOW);
- wyjście – w spoczynku pin OUT pozostaje w stanie wysokim (HIGH, ≈Vcc), a aktywne niskie wyjście jest zgodne z logiką TTL/CMOS, co ułatwia integrację z mikrokontrolerami.
TSOP wyróżnia się wysoką odpornością na światło otoczenia, niskim poborem prądu (około 5 mA) oraz zasięgiem do kilku–kilkunastu metrów (zależnie od mocy nadajnika). Model TSOP1738 jest zoptymalizowany pod popularne piloty RTV z modulacją 38 kHz.
Schemat podłączenia TSOP – krok po kroku
Standardowy TSOP ma trzy piny: VS (zasilanie), GND (masa) i OUT (wyjście danych). Sprawdź dopuszczalne napięcie w nocie katalogowej konkretnego modelu (np. 4,5–5,5 V dla serii TSOP17xx lub 2,5–5,5 V dla serii TSOP48xx), a następnie zastosuj proste filtrowanie zasilania, aby zminimalizować zakłócenia:
- zasilanie (VS) – połącz z Vcc przez rezystor 100 Ω, aby ograniczyć szpilki prądowe i poprawić stabilność;
- filtracja – wstaw kondensator 4,7 µF między VS a GND (blisko układu); opcjonalnie dodaj 100 nF równolegle dla wysokich częstotliwości;
- wyjście (OUT) – połącz bezpośrednio z wejściem cyfrowym mikrokontrolera (np. Arduino D2), pamiętając, że w spoczynku jest HIGH, a przy odbiorze IR – LOW.
Do szybkiej wizualizacji działania użyj diody LED: podłącz bazę tranzystora PNP (np. BC558) do OUT przez rezystor 1 kΩ, emiter do +Vcc, a kolektor do katody LED z rezystorem 220 Ω do GND. Gdy TSOP wykryje modulację, LED zaświeci (odwrócona logika).
W nadajniku IR (dioda + generator 38 kHz na NE555 lub mikrokontrolerze) częstotliwość astabilna 555 można oszacować wzorem: f ≈ 1,44 / ((R1 + 2 × R2) × C) – dobierz elementy tak, aby uzyskać ≈38 kHz.
Zastosowania w robotyce i elektronice
Poniżej najczęstsze zastosowania, w których TSOP sprawdza się wyjątkowo dobrze:
- unikanie przeszkód w robotach mobilnych (detekcja odbicia wiązki IR),
- zdalne sterowanie robotami i modułami napędowymi,
- komunikacja między modułami urządzeń w bliskim zasięgu,
- systemy alarmowe i detekcja ruchu/intruza,
- sterowanie oświetleniem lub wentylacją za pomocą pilota.
Kompatybilność z Arduino jest bardzo dobra – użyj biblioteki IRremote, podłącz OUT do pinu przerwania (np. D2) i dekoduj sygnały takich protokołów jak NEC czy Sony.
Aby szybko rozpocząć pracę z Arduino i IRremote, wykonaj te kroki:
- Zainstaluj bibliotekę IRremote w Arduino IDE i wybierz przykład dekodowania sygnału.
- Podłącz OUT → D2, VS → 5 V (lub zgodnie z kartą katalogową), GND → GND.
- W kodzie ustaw wejście i uruchom dekoder, np.
pinMode(2, INPUT);, a następnie odczytuj kody z pilota w monitorze portu szeregowego.
Porównanie popularnych modeli TSOP
Aby dobrać odpowiedni model, zwróć uwagę na częstotliwość nośnej, napięcie zasilania oraz typowy zasięg:
| Model | Częstotliwość | Napięcie zasilania (Vcc) | Pobór prądu | Zasięg typowy | Odporność na światło |
|---|---|---|---|---|---|
| TSOP1738 | 38 kHz | 5 V | Niski | Do 8 m | Wysoka |
| TSOP4838 | 38 kHz | 2,5–5,5 V | ≈5 mA | Do 10 m | Bardzo wysoka |
| TSOP31240 | 40 kHz | 2,7–5,5 V | Bardzo niski | Do 5 m | Średnia |
Dobierz model do częstotliwości nadajnika – 38 kHz to standard w pilotach RTV.
Budowa własnego układu – wskazówki praktyczne
Podczas budowy i pierwszych testów kieruj się poniższymi wskazówkami:
- Elementy – TSOP, płytka prototypowa, przewody, rezystor 100 Ω, kondensator 4,7 µF, dioda IR (nadajnik);
- Generator nadajnika – użyj NE555 z R1 = 10 kΩ, R2 = 1 kΩ, C = 10 nF dla ~38 kHz;
- Testowanie – skieruj diodę IR na TSOP i obserwuj OUT multimetrem (przy odbiorze powinno spaść do ≈0 V);
- Zakłócenia – unikaj bezpośredniego nasłonecznienia, dodaj osłonę optyczną wokół TSOP;
- Integracja z mikrokontrolerem – skonfiguruj wejście (np.
pinMode(2, INPUT);) i dekoduj impulsy biblioteką IRremote.
Częste błędy i rozwiązania
Jeśli napotkasz problemy, sprawdź następujące kwestie:
- brak sygnału – upewnij się, że nadajnik jest modulowany 38 kHz i poprawnie skierowany na odbiornik;
- fałszywe wyzwolenia – dodaj filtrację zasilania (rezystor 100 Ω + kondensator 4,7 µF) lub osłoń TSOP przed światłem;
- niewłaściwe napięcie – trzymaj się dopuszczalnego zakresu Vcc z noty katalogowej danego modelu;
- kompatybilność częstotliwości – TSOP31240 (40 kHz) nie zadziała prawidłowo z nadajnikiem 38 kHz bez zmiany częstotliwości.