Este sensor de la firma Sharp modelo GP2Y0A21YK0F es un sensor de proximidad infrarroja que funciona en base al rebote de un haz infrarrojo que se emite por un diodo infrarrojo, rebota en el objeto y es recibido por un array de foto-transistores infrarrojos. Cuando digo array podría verse como un sensor al lado del otro formando una linea, esto nos sirve ya que la forma de detectar distancia de un objeto por revote es mediante el angulo de refracción del haz. Es decir, si tenemos un objeto situado a una distancia k el emisor envía un haz infrarrojo que rebotara con el y se refractara con un determinado angulo en el receptor, como este es un haz lo suficientemente estrecho solamente caerá en un sector del array de sensores entonces en función al sector donde caiga sera proporcional a la distancia. Si alejamos el objeto el angulo de refracción sera distinto y caerá en otro sector del array de sensores entonces nos indicara que la distancia es diferente. Este array se llama PSD (Position Sensitive Detector) es similar a un CCD pero en lugar de ser una matriz es solo una linea.
Datos técnicos: Rango de medición de distancia de 10cm a 80cm Salida del tipo Analógica Consumo de corriente 30mA Rango de alimentación de 4.5V a 5.5V Rango de tensión de salida desde 2.4V para 10cm hasta 0.4V para 80cm. Longitud de onda infrarroja 870nm Tiempo de respuesta 38ms Otras variantes: Sharp GP2D120 de 4cm a 30cm Sharp GP2Y0A21de 10cm a 80cm Sharp GP2Y0A02de 20cm a 150cm Diagrama de bloques:
Este circuito es un LNA (Low Noise Amplifier) para la banda VHF en FM, es decir es un amplificador de antena, o antena activa, para la banda de 2m, el circuito se prueba entre los 100 y 150MHz entregando así una ganancia de +/-8dB lo cual lo hace muy eficiente para esta banda de frecuencia. Si bien no mantiene esa ganancia por encima o debajo de los valores comentados, funciona muy bien para lo que es recepción en la banda de 2m ya sea radioaficionada (144MHz) o satélites meteorológicos (137MHz). También lo he probado en la banda de FM comercial y he obtenido muy buenos resultados. En el vídeo que se muestra en este post intento demostrar la diferencia de recepción al puentear el LNA o al atravesarlo, claramente se nota una mejora significativa al atravesar el LNA, espero que se pueda notar, en la vida real se nota mucho mas que en el vídeo. El circuito esta funcionando con una batería de 9V por lo que es posible que con una fuente obtengamos algo de ruido. El funcionamiento es muy sencillo, al tratarse de un circuito que no se encuentra sintonizado tenemos algunos pro y algunos contra, el circuito sintonizado nos garantiza que para un determinado ancho de banda tenemos buena ganancia y para el resto no responda, esto genera selectividad lo cual es muy bueno en un receptor, pero para simplificar el circuito se obviaron etapas resonantes. Claramente para agregar esta selectividad se deben incluir circuitos tanque en la entrada y en la salida, eso lo convierte en resonante y selectivo. En este caso el circuito solo selecciona o filtra mediante los capacitores de desacople de dc de 47pF lo cual se convierten en resistencias de unos 50ohms al atravesar una frecuencia del orden de los 100MHz (todo esto son datos algo en el aire ya que en la practica los capacitores no tenían 47pF sino 90... y que se genera una capacidad respecto a masa debido al tipo de PCB utilizado). Por otro lado el circuito es un simple amplificador en clase C del tipo Emisor Común, se polariza mediante R2 y R3, siendo R3 aparte un lazo de retroalimentacion del circuito. Los dos diodos de silicio 1N914 se utilizan para limitar la entrada del amplificador y que no sature, es decir para que la señal de entrada no supere los 500mV.
Si bien ya he realizado un receptor de AM en el post anterior: http://electgpl.blogspot.com.ar/2014/02/receptor-am.html Ahora realizare este nuevo post, que sera una versión mejorada del anterior receptor. El mismo posee el mismo circuito resonante, el mismo preamplificador retroalimentado de dos transistores, pero se le ha agregado un detector de envolvente o bien diodo detector, para el cual podemos utilizar cualquier diodo de germanio, en mi caso utilice el 1N34, pero es posible utilizar otros. Luego de este viene un filtro pasa bajos con desacople de continua e inmediatamente un amplificador de audio que preamplifica la envolvente para luego entregar la señal de audio a la ultima etapa amplificadora, que se encuentra acoplada y filtrada para una mejor calidad de sonido. El circuito como se puede ver es similar al post anterior pero se le agrega el diodo detector y el preamplificador de envolvente. Es un circuito muy sencillo y eficiente, se ha probado con una batería de 9V pero es posible alimentarlo con menor tensión o mayor tensión, hay que tener en cuenta las resistencias que van de los colectores a Vcc. El principio de funcionamiento y calculo de frecuencia son los mismos que para el circuito anterior. En la practica se ha montado una antena telescópica de 40cm lo cual aumenta muchísimo la ganancia (respecto al circuito anterior) y para que no se sature la ganancia del mismo se disminuye la resistencia de retroalimentacion del circuito R3, que ahora quedara en 1k. Los transistores son 2N3904, pero cualquier ECG123AP sirve. (ejemplo: BC547, BC548, 2N3904, 2N2222, etc...). El circuito es el siguiente:
Hace un tiempo pude comprar un integrado receptor de radio AM, el mismo
era el ZN414, hay otras variantes y reemplazos pero son similares. Es un
integrado de solo tres terminales, que en su interior consta de varias
etapas de amplificación de RF y un Detector en el final. Luego de
intentar conseguirlo nuevamente me encontré con que nadie lo tiene y por
razones ajenas no me es posible traerlo de afuera, por ende intente
realizar una copia del mismo, ya que en su datasheet se muestran los
bloques y es posible recrearlo solo con 10 transistores. Después de realizar varias
pruebas del mismo, calcular y ajustar valores para un buen resultado, me
encontré con que una simple pero eficaz solución a este circuito era un
transistor darlington, es necesaria esta configuración
por la ganancia necesaria, pero el mismo funciona de la misma forma que
todo el circuito con todos sus bloques que he montado anteriormente,
por ende decidí que seria mas sencillo y eficiente utilizar esta ultima
configuración. Como por casualidad hay faltante de los componentes que no son de uso general, realice por mi cuenta la configuración darlington
con dos 2N3904, es decir ECG123AP (en el caso de buscar reemplazo).
En
el gráfico se puede observar como seria el interior del amplificador con
los dos transistores, que son a modo grafico pero en la realidad para unir dos transistores en cascada se deben realizar algunos cálculos por lo que se le agregaran unas resistencias en el medio. En la próxima imagen se puede ver que el circuito externo es el mismo
que utilizan los circuitos ZN414...
En mis pruebas encontré resultados
muy buenos y estables. Esta claro que tiene una mejora, el ZN414
funciona hasta los 3MHz y con esos dos transistores 2N3904 podemos
aumentar hasta los 150MHz, lo cual, nos permite recibir la banda de
aviación. Podríamos dividir nuestro circuito en tres etapas. 1) etapa sintonizadora 2) etapa pre-amplificadora re-generativa 3) etapa amplificadora de salida Si bien este circuito no puede excitar un parlante, se le puede conectar una entrada de alta impedancia de un amplificador. Por ejemplo http://electgpl.blogspot.com.ar/2013/11/amplificador-de-3-transistores-5v.html Entre otros que también hay de baja tensión. El circuito en la etapa numero 1, posee un circuito tanque LC, el cual le dará la frecuencia de sintonia a nuestro receptor. Luego por encima del mismo se encuentra un capacitor de acople para la antena y por debajo del tanque otro capacitor de desacople (este capacitor C1 es extremadamente importante ya que sin el la recepción sera casi nula). Si alguna vez armaron un circuito receptor de radio y notaron que al tocar con el dedo el circuito LC este comienza a funcionar como uno desea y al retirar el dedo este se atenúa tanto que se pierde. Este capacitor C1 sera el que nos "emule" el dedo. Inmediatamente luego del tanque podemos encontrar dos transistores en cascada conformando el circuito pre-amplificador. En teoría no es un receptor re-generativo clásico pero como pueden ver la retro-alimentación que conecta el tanque con la salida del pre-amplificador (la resistencia R3) cumple las veces de regenerar la señal. Por ultimo el bloque de amplificador de salida que se encuentra realizado con un simple transistor en emisor común. Cabe destacar que según la frecuencia de resonancia de nuestro tanque podremos sintonizar cualquier onda de radio (claramente dentro de los parámetros de diseño) La formula para calcular la frecuencia del tanque es:
Donde, L la inductancia en Henry y C la capacidad en Faraday.
