Led a infrarossi a emissione pulsata

Ho già descritto alcune applicazioni dei led infrarossi nella pagina Usare LED infrarossi e fotodiodi; in quel caso i led venivano usati con emissione continua, facendoli lavorare ai limiti delle loro possibilità relativamente alla potenza dissipata e alla massima corrente prevista.
Per ottenere un'emissione più intensa, in grado di raggiungere maggiori distanze, occorre far funzionare il led in modo "pulsato", cioè facendogli emettere dei forti impulsi di brevissima durata; in questo modo la potenza media sopportata dal diodo led rimane entro limiti di sicurezza e non se ne rischia la rottura.
Con i due schemi che descrivo in questa pagina ho raggiunto senza problemi una distanza di funzionamento di 2 metri; occorre tuttavia, in presenza di forte luce ambiente, schermare opportunamente il fotodiodo, in modo che riceva solo la radiazione del led IR. Un'ottima soluzione è quella di porre davanti al fotodiodo una pellicola che lasci passare solo le radiazioni infrarosse.
Anche per i circuiti descritti in questa pagina ho usato un led IR diametro 5mm, corrente 130 mA, potenza 210 mW ed un fotodiodo ricevitore tipo Osram Opto BP104.

Circuito per l'emissione pulsata

Per fare in modo che il led IR emetta dei brevi impulsi useremo l'oscillatore che si vede in figura 1. Il transistor TR1 è un NPN tipo BC547 o similari, mentre TR2, che pilota direttamente il led IR, deve avere una corrente di collettore di almeno 1 A; vanno bene quindi transistor di media potenza, tipo SS8050, KSC2328A, ZTX689 o anche BD139 e simili.
TR1 funziona con una resistenza di base R1 di 6,8kΩ e una di collettore, R2, di 1kΩ. Tr2 usa una resistenza di base R3, di 33kΩ, mentre sul collettore è inserito il led in serie ad una resitenza R4 di soli 10Ω.
I due condensatori, del tipo in mylar o poliestere, hanno un valore di 0,47μF (C1) e di 0,1μF (C2).
La tensione sul collettore di TR2 ha l'aspetto mostrato in figura 2: il led IR si accende in corrispondenza degli impulsi indicati dalle frecce rosse; l'asse dei tempi è settato a 3 msec/div, per cui la frequenza di tali impulsi risulta di circa 100 Hz. Si riesce ad apprezzare anche la durata di ogni accensione, che risulta di circa 0,6 msec.

Circuito ricevente con attivazione di relè

Per ricevere il segnale proveniente dal circuito precedentemente descritto è possibile usare diversi schemi, in funzione dell'uso che se ne intende fare.
Quello che descrivo adesso permette di attivare un relè dirigendo il raggio del led sul ricevitore; una volta settato, il relè rimane in stato attivo e per disattivarlo occorre premere il pulsante RES.
Funzionamento: quando il fotodiodo FD non riceve segnale, il transistor TR1, che riceve corrente dalla resistenza di base R1 (2,2 MΩ), è in conduzione, per cui la tensione sul suo collettore è zero. Ne segue che il diodo SCR non conduce. Diversamente, quando il fotodiodo riceve la radiazione IR e va in conduzione, TR1 non conduce più e la corrente che attraversa R2 (33 kΩ) porta in conduzione il diodo SCR, facendo scattare il relè. Naturalmente, una volta settato, l'SCR rimane in conduzione; per disattivare il relè occorre premere il pulsante RES.
Il relè, del tipo con bobina a 5 V, viene bypassato dal diodo D per la soppressione delle sovratensioni.