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Und nun gibt es aufgrund einiger Anfragen noch eine verbesserte Version
dieser Schaltung. Sie soll vor Allem die Sicherheit im Betrieb erhöhen,
nämlich durch Schonung des Mainboards.
GND, VCC (5V), IR OUT (oder IR-TX), IR IN (oder IR-RX)
meistens ist auch noch ein nicht angeschlossener (sprich: unnötiger) Pin
vorhanden, beispielsweise mit N.C. beschriftet (Not Connected)
Das schöne an diesen Pins ist, dass hier alle für eine IR Kommunikation
notwendigen Signale vorhanden sind. Mit dem Oszilloskop gemessen ergaben sich
bei meinem Mainboard auf dem IR OUT Signal Pegel von 0 (Null) Volt bis 5 Volt
(sprich: TTL Pegel). Das gab mir Grund zu der Annahme, daß am IR IN, also am
Eingang, auch TTL Pegel erwartet werden.
Nun mag ja ein Vollblutelektroniker auf die Verwendung von Transistoren und
Widerständen ganz versessen sein, ich bin's nicht. Also bin ich auf die Suche
nach einem Infrarotempängerbaustein gegangen, der am Ausgang einen
sogenannten "Schmitt-Trigger" enthält. Dieser Schmitt-Trigger sorgt
bei der Einstrahlung von Licht bei einer ganz bestimmten Schaltschwelle (also
Lichtstärke) für einen Sprung am Ausgang von 0 auf 5 Volt und umgekehrt. Als
ich diesen dann gefunden hatte, brauchte ich nur noch auf der Senderseite eine
IR-Sende-LED. Um mich auch hier vor einem Widerstand drücken zu müssen, habe
ich einfach noch eine weitere, normal sichtbare LED (rot) in Reihe zur IR-LED
geschaltet. Fertig.
Mit einem Kabel am Mainboard festgemacht funktionierte die Schaltung von
Anfang an. Auch nach längerem Betrieb gab es keine Probleme. Diese könnten
bei einem Mainboard bestehen, dessen Treiberbaustein für IR-OUT nicht genug
Strom für 2 LEDs (oder sogar für 1 LED) liefern kann.
VORSICHT: Der Treiber für die IR-OUT Leitung könnte irgendwo in einem
der Tausenfüßler (auch: Chipsatz) verborgen sein, der dann mehr oder weniger
kapput gehen kann.
Ob das weitere Funktionen des Chips zerstört, kann man nicht sagen. Bei mir
hat es jedenfalls bestens funktioniert und es läuft immer noch. Es hängt
nur davon ab, wie der Boardhersteller sich seinen Adapter vorgestellt hat,
z.B. mit oder ohne Verstärker ...
Ich habe auf Anfrage einiger Bastler einen kleinen Chip in die Schaltung eingefügt, der das Mainboard schonen soll. Wenn nun die Belastung durch die Sendediode(n) zu groß wird, dann brennt (HÖCHSTwahrscheinlich) nur dieser Chip durch, und der kostet nur ein paar Pfennige. Das Mainboard wird dadurch geschont, und die Schaltung mag vielleicht für manche Bastler attraktiver werden. Nebenbei sieht eine kleine Abwandlung der neuen Schaltung auch vor, daß IR-Empfänger unterstützt werden, die nicht bei Helligkeit 5V und bei Dunkelheit 0V, sondern bei Helligkeit 0V und bei Dunkelheit 5V an den Ausgang legen. Ja, sowas gibts auch.
Der IR-Empfänger ist ein aktives Bauteil, das nebst Schmitt-Trigger natürlich auch einen Verstärker beinhaltet (Klar). Dieses Bauteil benötigt nämlich die Betriebsspannung, die vom VCC Pin entnommen wird. Dies sind wohl meistens 5 Volt, also sollte der Empfängerbaustein auch mit 5 Volt Versorgungsspannung funktionieren.
LED, sichtbar:
| LED, rot, bis ca. 3V | Keine HighPower LED, eher eine Low Current LED verwenden. Die LED kann weggelassen werden, wenn man sich per I = U / R -> R = U / I einen Widerstand von ca. 3,5V / 0,050A = 70 Ohm, also 68 Ohm o.ä. berechnet und der Sende-IR-Diode ein Reihe schaltet. Je nachdem, wie groß die Versorgungsspannung bei der IR Diode sein soll / darf. Diese LED ist nur notwendig, wenn man sehen will was passiert, oder wenn man Widerstände nicht mag oder hat. Ein Widerstand wäre die schönere Lösung !! Jedenfalls sollte diese LED der Sendediode nicht die gesamte Leistung des Signals stehlen. |
Die rote LED dient zur Sichtkontrolle (es ist einfach schöner, wenns
blinkt :-) ) und zum Schutz der Infrarot LED.
Sendediode:
| IR Diode SFH485 oder SFH 409 o.ä. |
Wellenlänge ca. 950 nm, Stromaufnahme: max. 100 mA. Hier kann man den IR-OUT Anschluß schonen, wenn man nicht ganze 100 mA verbraucht, man will auch nicht unbedingt 10 M Reichweite haben. Wenn doch, dann hilft nur Hoffnung oder ein Verstärker. :-) |
Die Sendediode hat nur die Aufgabe, die ausgehenden Signale des
Infrarotadapter-Steckers unverfälscht als Licht auszugeben. Damit die
Infrarot LED nicht zerstört wird, habe ich die sichtbare (rote) LED in Reihe
zur Infrarot LED geschaltet. Dadurch wird genügend Spannung verbraucht. Die
LEDs teilen sich die 5 Volt am Ausgang der Infrarotschnittstelle.
Fotodiode: z.B.:
| HONEYWELL (HWL) Foto-Diode mit Verstärker TYP: SDP8600-1 |
integrierter Schmitt-Trigger-Verstärker, Lichteinfall = 1, Kein Licht = 0 am Ausgang Versorgungsspannung +4,5 bis +16V Stromaufnahme: 6mA bei Dunkelheit, 4mA bei 3mW/cm2 Schaltzeiten ein/aus: 50ns/6ns Schaltpunkte: 2,35/1,2mW/cm2 Ausführung: Plastik |
 |
http://www.rs-components.de/
schreibt: Der SDP8600 ist ein optischer Empfänger mit Schmitt-Trigger in einem seitlich erfassenden 5mm Kunststoffgehäuse mit integriertem Tageslicht-Kantenfilter. Der Baustein besteht aus einer Fotodiode, einem Verstärker, einem Spannungsregler und einem Schmitt-Trigger mit gepuffertem Ausgang. Der Ausgang ist TTL/LSTTL und CMOS kompatibel. Anstiegs- und Abfallzeiten des Ausgangssignals sind unabhängig von der Änderungsgeschwindigkeit der empfangenen Lichtintensität. Der SDP8600 hat einen weiten Erfassungswinkel. Die Empfindlichkeit des Empfängers ist intern temperaturkompensiert. Technische Daten
|
Die Fotodiode SDP8600 funktioniert nach dem folgenden Prinzip:
Die Versorgungsspannung versorgt einen Verstärker mit 5 Volt. Der Verstärker
wandelt die schwache Spannungsänderung am Fotoelement bei Lichteinfall in ein
Signal mit größeren "Hub".
Nun fängt aber das Mainboard an der Infrarotschnittstelle nichts mit analogen
Signalen an. Bei halber Helligkeit sollen also nicht 2,5 Volt an der
Schnittstelle anliegen. SDP8600 besitzt deshalb einen Schmitt-Trigger. Das ist
ein sogenannter "Schwellwertschalter". Soll heissen: Bis zu einer
bestimmten Helligkeit liegen am Ausgang des SDP8600 0 (Null) Volt an. Ab einer
bestimmten Helligkeit springt der Wert dann auf 5 Volt, ohne irgendwelche
Zwischenwerte. Damit kann die Infrarotschnittstelle auf dem Mainboard etwas
anfangen - die Signale werden in den Rechner weitergeleitet.
Der Rechner selbst macht nichts anderes, als diese Signale einer seriellen
Schnittstelle zuzuordnen, und schon ist die Kommunikation mit anderen
Infrarotgeräten über das serielle Protokoll möglich.
Für die erweiterte Schaltung:
Logikchip: z.B.:
| SN7404 | sechs Inverter Ausführung: 14-pol. Gehäuse aus Plastik, wahlweise auch als SMD Chip. Kein vergleichbares CMOS-Gerümpel verwenden, wenn Fachkenntnisse fehlen. |
Dieses Bauteilchen stammt aus der Standard - 74xx - Familie. Es gibt hier
immer verschieden Ausführungen, die z.B.SN74LS04 o.ä. heißen. Das tut hier
bedingt etwas zur Sache. Die Chips haben Unterschiede, was ihre
Geschwindigkeit und ihre Belastbarkeit angeht. Die Geschwindigkeit spielt für
uns eher keine Rolle. Aber die Belastbarkeit sollte folgendermaßen
berücksichtigt werden: Wer die Wahl hat, sollte den 7404 - Chip nehmen, der
den höchsten Ausgangsstrom verkraftet. Das wär alles. Ach ja: Von diesem
Chip sollte eigentlich jeder Halbwegs-Bastler immer ein bis zwei Stück bei
sich tragen ;-)
In der Schaltung nach Bild 1 oder 2 wird Pin 2 mit Pin 3 des Chips verbunden.
Das erhöht NICHT die Belastbarkeit des Ausgangs, aber das Signal ist nach
Chip 2 logisch genau invertiert. ( 1->0 und 0->1 ) Das
wird zwischen Pin 3 und 4 wieder rückgängig gemacht, und DA liegt das Signal
dann verstärkt an. Dieser Verstärker würde im Fall einer Überbelastung
dann wohl durchbrennen, aber genau DAS soll das Mainboard ja schonen. Wenn
dieser Unfall passieren sollte, dann wäre es ratsam, sich nach sparsameren
Sende-LEDs umzuschauen.
Kabel + Buchse:
An das Kabel werden keine besonderen Anforderungen gestellt, wenn sich die Länge auf < 40 cm beschränkt. Bei längeren Kabeln sollte man an die Verwendung von abgeschirmten Kabeln denken, da auch Geschwindigkeiten z.B. wie bei Modems von 115200 bps und mehr auftreten können. Das Kabel sollte auf jeden Fall abgeschirmt werden, wenn man um den 'guten Ton' seiner Soundkarte fürchtet.
An der Buchse für die Mainboardseite sollte man nicht sparen, da das Löten direkt am Mainboard ein unnötiges Risiko bei der Ersparnis von 20 Pfennig (~ 10 Euro-cents ??) bedeutet.
Platine
Hier tun es ein paar Quadratzentimeter Lochrasterplatine. Ohne Platine würde ich die Schaltung nicht aufbauen, weil hinter der 5V Leitung recht viel 'Power' steckt, je nach Verdrahtung auf dem Mainboard könnte daraus ein Kurzschluß mit der kurzzeitigen Stromstärke von 10-20A direkt aus dem Netzteil werden. Also: obacht !
Zum Warmwerden fertigt man sich ein 4 Adriges Kabel mit einer (mindestens 4poligen) geeigneten Kupplung auf der einen Seite für den Stecker auf dem Mainboard. Will man ein abgeschirmtes Kabel verwenden, dann sollte man die Abschirmung mit dem GND Pin verlöten.
Dann kommt die Platine.
Zu Beginn lötet man die LED, die IR-LED und den IR-Empfänger auf das Platinchen, und zwar so daß der Sender nicht gleich in den Empfänger hineinstrahlt. Vielleicht trennt man die Beiden auch durch ein bisschen Pappe oder Isolierband oder LED Fassungen mit 'Kragen'.
Nun lötet man an ein anderes Eck der Platine die 4 Anschlußleitungen
Schließlich verbindet man die Leitung IR-IN mit dem (verstärkten) Ausgang
der Empfängerdiode (out),
VCC (5V) verbindet man mit VCC IN der Empfängerdiode
GND verbindet man mit dem Anschluß GND der Empfängerdiode ...
... UND mit der Kathode der IR-Sende Diode.
IR-OUT verbindet man mit der Anode der roten LED,
zum Schluß verbindet man die Kathode der roten LED mit der Anode der IR-Sende
Diode.
Es existieren ZWEI Versionen dieser Schaltung. Die eine Version mit der Nummer
1 ist die verbesserte Version der einfachen Schaltung. Die Version mit der
nummer 2 ist für all diejenigen gedacht, die einen IR-Empfänger besitzen,
der zwar einen Schmitt-Trigger hat, aber bei Helligkeit 0 (Null) Volt, und bei
Dunkelheit 5 Volt an den Ausgang legt. (gemerkt ? das ist genau falschrum !!)
Also Besitzer dieses IR-Empfängers sollten Schaltung 2 nachbauen, hier wird
das Signal aus dem IR-Empfänger einfach nochmal invertiert. Blub.
Der Aufbau der Schaltung mit dem Chip läuft ein kleines bisschen anders.
Das fängt schon bei der Aufbaureihenfolge an.
Man beginnt mit dem CHIP. Diesen kann man wahlweise auch mit einem Sockel
einbauen. Dann beginnt man mit dem SOCKEL. ;-)
Die Bilder 1 und 2 der Schaltung (Achtung, das sind zwei verschiedene
Versionen !) zeigen den Chip von OBEN. Also mit Blick auf die Beschriftung
"7404". Ist die Kerbe oder ein Farbpunkt auf der linken Seite, dann
ist Pin 1 des Chips links unten. Pin 7 ist rechts unten, Pin 8 ist rechts
oben, und Pin 14 ist links oben.
Das sieht von unten aber ganz anders aus ! obacht !
Wenn der Chip mal mit 2-4 Beinchen festgelötet ist, dann kann man mit den LEDs (wie oben beschrieben) weitermachen, und schliesslich das Kabel anschließen. Die Verbindungen auf der Lochrasterplatine werden mit dem Chip nun zahlreicher, da der Chip soooo viele Beinchen hat, und auch noch mit Strom versorgt werden will. Man sollte sich vielleicht vor dem Aufbau ein geeignetes Layout ausdenken und aufmalen. Die Verbindungen der Bauteile sind in den Bildern 1 und 2 der Schaltung (Achtung, das sind zwei verschiedene Versionen !) mit Punkten auf den Leiterbahnen gekennzeichnet. Eine Kreuzung von Leiterbahnen ohne Punkt ist eine Brücke. Dabei findet KEINE elektrische Verbindung der Leitungen statt.
Man sollte nach dem Aufbau die Schaltung nochmals GENAUESTENS prüfen.
Diese Schaltung schont das Mainboard nur, wenn sie beim ersten Einschalten
richtig funktioniert. Sonst wird diese Schaltung eher mit großer
Effektivität genau das kaputtmachen, was wir schonen wollten: Das Mainboard.
Die Treiberstufen im 7404 sind vermutlich gegenüber den Mainboard-eigenen
Treiberstufen mindestens ebenbürtig - wenn nicht sogar stärker. Schaltet man
ihren Ausgang bei Schaltung 2 z.B. auf IR-OUT am Mainboard statt auf IR-IN,
dann arbeiten die Treiber im 7404 gegen die Treiber im Mainboard-Chipsatz. Und
dann gehts streng nach dem Sozialdarwinismus: "Survival of the
fittest".
Die neuen Bilder der neuen Schaltung(en): (Achtung, das sind zwei verschiedene Versionen !)
Die Version, die einfach eine Verbesserung der einfachen Schaltung
darstellt:
Um die Schaltung davon abzuhalten, Störsignale zu erzeugen, sollte man
alle unbenutzten EINGÄNGE auf GND legen. Hier bietet sich an, unter dem Chip
die Pins 5, 7, 9, 11 und 13 zu verbinden.
Die Version mit dem invertierten IR-IN Signal:
Um die Schaltung davon abzuhalten, Störsignale zu erzeugen, sollte man
alle unbenutzten EINGÄNGE auf GND legen. Hier bietet sich an, unter dem Chip
die Pins 5, 7, 11 und 13 zu verbinden.
Die erweiterte Schaltung habe ich selbst nicht gebaut, wer sie
erfolgreich testet, könnte mich ja davon unterrichten. Wär echt klasse.
Danke.
Eine Sichtkontrolle ist für die Infrarot-LED leider nicht mit blossem Auge
möglich. Ein kleiner Trick kann hier aber helfen:
CCD Kameras haben für gewöhnlich ein breiteres Farbspektrum als das
menschliche Auge. ( Deshalb können die neuen Kameras auch bei völliger
Dunkelheit aufzeichnen: Die Szene wird einfach mit ein paar Infrarot-LEDs
beleuchtet ). Nun kann man eine Videokamera / PC Kamera / Chip-Kamera auf
die IR-LED richten, und siehe da, wenn alles funktioniert, dann sollte man im
Sucher die rote UND die Infrarot-LED blinken sehen. ( Knoff-hoff
! Dudeldidö - Tschingderassa, ... )
Wer weitere Vorschläge/Schaltpläne für den Adapter hat (z.B. ein paar Widerstände oder Transistoren, Pinbelegungen eines/vieler Boardhersteller oder was auch immer), der kann mir gerne diese Ideen zuschicken, ich werde sie dieser Dokumentation beifügen, wenn sie mir sinnvoll erscheinen und der Sache dienlich sind. Selbstlose Informationsgeber sind bekanntlich immer gerne gesehen :-)
Informationen zu IR-Empfängern und Sendedioden erhält man aus Katalogen wie z.B. RS Components (http://www.rs-components.de/) Conrad (http://www.conrad.de/), oder Farnell (http://www.farnell.com/)
Bezugsquellen:
Auf http://www.infrarotport.de/ findet sich eine Bastelanleitung von Dschen Reinecke mit dem TFDS4500 Transceiver (siehe auch infrarot2.html). Sie ist anschaulich bebildert. Hier sei ein Dankeschön angebracht, da Dschen sich sehr engagiert und auch auf der Homepage anbietet, Bauteile für die verschiedenen Schaltungen zu verkaufen.
Auf der HONEYWELL - homepage habe ich ein paar Distributoren gefunden:
FARNELL
CANAL ROAD
LEEDS
WEST YORKSHIRE, LS12 2TU
UNITED KINGDOM
Phone: 44(0)113-263-6311
Fax: 44(0)113-263-3411
Email: ENQUIRIES@FARNELL.COM
Website: http://www.farnell.com/
RS COMPONENTS LTD
PO BOX 99
CORBY
NORTHANTS, NN17 9RS
UNITED KINGDOM
Phone: 44(0)1536-201201
Fax: 44(0)1536-405618
Email: Not Available
Website: RSWWW.COM, http://www.rs-components.de/
HONEYWELL AG
KAISERLEISTR 39
D-63067 OFFENBACH
OFFENBACH, D-63067
GERMANY
Phone: (49) 69 8064 444
Fax: (49) 69 8064 442
Email: Not Available
Website: http://www.honeywell.com/
Klar, dass das wegen einem Bauteil vielleicht etwas schwierig wird, aber
wenn man nett fragt, dann wirds schon klappen. Viel Glück !