Hobby-Elektronik: Einfache Infrarot-Sprachkommunikations-Systeme

Bild 1 zeigt ein einfaches Ton-Übertragungssystem, links den Lichtsender, rechts den Lichtempfänger.
Der Sender besteht aus einem einfachen zweistufigen Nf-Verstärker, dessen Ausgangssignal eine Infrarot-Sendediode D1 (z.B. aus einer TV-Fernbedienung) ausstrahlt. Durch D1 sollte immer ein kleiner Ruhestrom fließen. Evtl. ist zur Arbeitspunkt-Einstellung von T2 der Widerstand R6 für geringste Verzerrung zu verkleinern oder zu vergrößern. Für größere Lichtintensität können statt einer Diode D1 auch zwei oder drei Diodeb in Reihe eingesetzt werden, wobei R8 entsprechend zu verkleinern ist. An den Eingang EIN des Lichtsenders kann ein beliebiges NF-Signal, (z.B. ein Mikrofon mit Vorverstärker), angeschlossen werden.
Das von der Fotodiode D2 (z.B. BPY61) empfangene Signal wird durch einen N-Kanal-JFet T3 und den Transistor T4 verstärkt am Ausgang ausgegeben. Am Ausgang AUS kann über ein Lautstärke-Poti ein Endverstärker angeschlossen werden.

Bauteilliste zu vorstehendem Bild
R1=1k, R2=100k, R3=10k, R4,R5=1k, R6=220 Ohm, R7=220k, R8=1k, R9=100k bis 1M, P1=10k (Trimmer),
C1=220u, C2,C3,C4=0,1u,
D1=Infrarot-Sendediode, T1=BC548B, T2=Fototransistor, z.B. BPX 25, MIC=dynamisches Mikrofon,
IC1, IC2=je 1/4 TL 084 (Vierfach-JFet-Opamp), Pinbezeichnung gilt für diesen Typ.
Funktionsbeschreibung zu vorstehendem Bild
Vorstehendes Bild zeigt eine weitere Schaltung (nach Radio Shack-Unterlagen) zur Sprachübertragung über eine drahtlose Infrarot-Strecke. Der linke Teil der Schaltung stellt den Sender mit der Infrarot-Sendediode D1 dar, der rechte Teil der Schaltung ist der Empfänger mit dem Fototransistor T2. Bei guter Ausrichtung und der Verwendung von Linsen zwischen D1 und T2 soll bei Nacht eine Reichweite von mehr als 100 m erzielbar sein, was zu bezweifeln erlaubt ist. An den NF-Ausgang kann ein Kopfhörer- oder Lautsprecher-Verstärker angeschlossen werden.
Mit P1 ist eine Vorspannung für D1 einzustellen. P1 ist auf beste Sprachverständlichkeit einzuregeln. R6 begrenzt den Strom duch D1 auf sichere ca. 40 mA.

Die beiden folgenden Bilder zeigen ein weiteres einfaches IR-Sprach-Kommunikationssystem, das etwas erweiterte Einstellmöglichkeiten bietet und nur eine Betriebsspannung benötigt.

Lichtsender (vorstehendes Bild). Der Sender besteht aus einem einfachen NF-Verstärker mit dem Opamp 741 (vgl. Grundschaltungen mit Operationsverstärkern) und einem nachgeschalteten Emitterfolger. Mit P1 wird die Gegenkopplung, d.h. der Verstärkungsgrad des Verstärkers und damit die Lautstärke eingestellt. Mit P2 wird der Ruhestrom der Leuchtdiode D1 auf etwa 20 mA eingestellt. D1 ist eine Infrarotdiode (z.B. aus einer TV-Fernbedienung ausgebaut), es kann aber auch eine sichtbares Licht emittierende LED verwendet werden. Der 2N2222 (oder ähnlicher Typ) ist ein Transistor, der etwas mehr Leistung (800 mW) als der übliche BC548 (300 mW) kann.

Lichtempfänger (vorstehendes Bild). Als Empfänger dient ein Fototransistor in Emitterschaltung mit einem nachfolgenden NF-Verstärker, der gleichartig wie der Senderverstärker aufgebaut ist. Mit P1 wird bei Umgebungslicht die Ruhespannung auf etwa den halben Wert der Betriebsspannung eingestellt. (Falls bei sehr geringem Umgebungslicht oder Dunkelheit gearbeitet wird und der Fototransistor einen sehr geringen Dunkelstrom hat, kann es erforderlich sein, um diese Einstellung zu erreichen, parallel zur Kollektor-Emitterstrecke einen Widerstand (ca. 1 Mohm) zu legen.) Wird statt des BPX 25 (oder ähnl. Typ) ein Fototransistor mit Basisanschluß verwendet, wird die Basis an die Anzapfung eines Trimmerwiderstandes (100 kOhm) gelegt, dessen Enden mit GND und dem Kollektor verbunden werden. P1 kann dann durch einen Festwiderstand (22 kOhm) ersetzt werden.

Der Fototransistor ist sorgfältig gegen Störlicht abzuschirmen (Lampenlicht erzeugt ein lautes 50 Hz-Brummen !). Er wird am besten in einen dünnes, innen geschwärztes Pappe- oder Kunststoffrohr gesetzt. Optimale Ergebnisse sind mit einer vorgesetzten Linse zu erzielen, wobei der Fototransistor im Brennpunkt der Linse stehen sollte. Man kann auch die Sendediode in ein solches Rohr setzen und dann mit den Rohren aufeinander zielen. Anstelle des Mikrofons kann für besten Abgleich ein Tongenerator (siehe Schaltung Opamp-Prüftongenerator) verwendet werden.

(26.10.04)