DE19857084C2 - Infrared tester without battery and rechargeable battery, powered by a solar cell - Google Patents
Infrared tester without battery and rechargeable battery, powered by a solar cellInfo
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Description
Gegenwärtige Infrarot-Tester, welche auf elektronische Weise funktionieren, haben immer eine primäre oder sekundäre Energiequelle als Stromversorgung. Damit besteht auch eine gewisse Abhängigkeit und Umweltbelastung von dieser Form der Energieversorgung.Current infrared testers that work electronically always have a primary or secondary energy source as a power supply. There is also a certain dependency and environmental impact on it Form of energy supply.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine elektronische Schaltung (Infrarot-Tester) ohne Batterie und Akku zu betreiben, dennoch immer betriebsbereit und verfügbar zu sein, wie schon prinzipiell in GB 2 292 995 A und in US 5 012 113 dargestellt.The invention specified in claim 1 is based on the problem operate an electronic circuit (infrared tester) without a battery, to be always ready and available, as already shown in principle in GB 2 292 995 A and in US 5 012 113.
Die Lösung des Problems wird mit den in Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen erreicht.The solution to the problem is with the features listed in claim 1 reached.
Durch den Einsatz einer Solarzelle in Verbindung mit einem hochkapazitiven Speicherkondensator und einer Diode, welche die Entladung des Kondensators über die Solarzelle verhindert, wird die unabhängige und allzeit bereite Stromversorgung erreicht. Das Gerät hat damit eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer, ist durch seine geringen Abmasse 40 . 25 . 12 mm und nur 16 g Gewicht immer verfügbar.The use of a solar cell in conjunction with a high-capacity storage capacitor and a diode, which prevents the capacitor from being discharged via the solar cell, ensures that the power supply is independent and always ready. The device has an almost unlimited lifespan and is 40 thanks to its small dimensions. 25th 12 mm and only 16 g weight always available.
Einmal aufgeladen und bei folgender Verdunkelung ist der IR-Tester mehrere Wochen einsatzbereit. Wird er hin und wieder dem licht ausgesetzt, lädt sich der Speicherkondensator immer wieder auf und eine extra "Aufladung" entfällt. Zum Aufladen reicht es das Gerät mit der Solarzeile fuer 1 bis 2 Minuten unter eine Glühlampe (60 W, o. a.) im Abstand von ca. 20-30 cm zu halten, oder es fuer diese Zeit der direkten Sonnenbestrahlung auszusetzen.Once charged and with the following darkening, the IR tester is several weeks ready for use. If it is exposed to the light every now and then, it charges Storage capacitor again and again and an extra "charging" is not necessary. For charging, the device with the solar line is sufficient for 1 to 2 minutes to hold a light bulb (60 W, o. a.) at a distance of about 20-30 cm, or it exposed to direct sunlight during this time.
Die Restenergie und damit die Betriebsbereitschaft laesst sich überprüfen, in dem der IR-Tester mit der IR-Diode ins Licht gehalten und mit der Hand abgedunkelt wird. Nach entfernen der Hand bekommt die IR-Diode Tageslicht o. a., dann leuchtet die rote LED kurz auf. Das Gerät ist einsatzbereit. The remaining energy and thus the operational readiness can be checked, in which the IR tester is held in the light with the IR diode and by hand is darkened. After removing the hand, the IR diode receives daylight or the like, then the red LED lights up briefly. The device is ready for use.
Beim Infrarot-Tester wird die sparsame Elektronik mit sehr geringem Strom- u. Ruhestromverbrauch durch den Einsatz von CMOS und Low-current Bauteilen sowie durch den Betrieb einer IR-Sendediode als IR-Empfangsdiode erreicht.With the infrared tester, the economical electronics are very useful low power u. Quiescent current consumption through the use of CMOS and low-current components as well as by operating an IR transmitter diode IR receiving diode reached.
Die IR-Diode ist dabei in Sperrichtung geschaltet und damit die Ursache fuer den sehr geringen Ruhestromverbrauch des IR-Testers. Ein Schalter ist demnach nicht erforderlich.The IR diode is switched in the reverse direction and thus the cause of the very low quiescent current consumption of the IR tester. A switch is accordingly not mandatory.
Beim Betrieb der IR-Sendediode als IR-Empfangsdiode, werden die Eigenschaften des hier verwendeten Halbleitermaterials, Galliumarsenid (GaAs), ausgenutzt. Bei Lichteinfall, im besonderem Infrarotlicht, werden im nur 0,09 mm2 großem GaAs-Halbleiterchip positive und negative Ladungstraeger frei, es entsteht eine Spannung.When operating the IR transmitter diode as an IR receiver diode, the properties of the semiconductor material used here, gallium arsenide (GaAs), are used. When there is light, especially infrared light, positive and negative charge carriers are released in the GaAs semiconductor chip, which is only 0.09 mm 2 in size, and a voltage is created.
Ein Ausfuehrungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 4 erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained with reference to FIGS . 1 to 4.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Schaftplan und Bauteilliste Fig. 1 shaft plan and component list
Fig. 2 Aufbau und Montage Fig. 2 construction and assembly
Fig. 3 Gehaeusekonstruktion Fig. 3 housing construction
Fig. 4 IR-Tester, komplett aufgebaut Fig. 4 IR tester, fully assembled
An Hand des Schaltplans und der Bauteilliste in Fig. 1 sind alle Einzelheiten der Erfindung genau zu erkennen.On the basis of the circuit diagram and the component list in Fig. 1, all details of the invention can be seen precisely.
Das Herz der Schaltung besteht aus einem IC im DIL-14 Gehäuse, dem 74HC14. Dieser Schaltkreis enthält sechs Schmitt-Trigger-Gatter mit negiertem Ausgang. Beim IR-Tester werden nur drei verwendet. Die nicht gebrauchten Gatter liegen eingangsseitig an Masse.The heart of the circuit consists of an IC in the DIL-14 housing, the 74HC14. This circuit contains six Schmitt trigger gates with negated output. Only three are used in the IR tester. The unused gates are lying input side to ground.
R1 und D1 bilden einen hochohmigen Spannungsteiler. Wobei im Ruhezustand an Pin 13 vom IC etwa die Hälfte der Betriebsspannung, gegen Masse, zu messen ist.R1 and D1 form a high-resistance voltage divider. With the IC at pin 13, about half of the operating voltage, against ground, must be measured.
Die IR-Diode D1 reagiert bei Lichteinfall mit kleiner werdendem Widerstandswert. Dementsprechend ändern sich auch die Werte am Spannungsteiler. The IR diode D1 reacts with incidence of light with a decreasing resistance value. The values on the voltage divider change accordingly.
Von TV-IR-Fernbedienungen werden paketweise Impulse ausgesendet. Trifft nun von einer solchen Fernbedienung pulsierendes Infrarotlicht auf D1, dann verringert sich auch impulsweise ihr Innenwiderstand. An Pin 13 entsteht eine negative Impulsspannung.TV-IR remote controls send out impulses in packets. If pulsating infrared light strikes D1 from such a remote control, its internal resistance is also reduced in pulses. A negative pulse voltage arises at pin 13 .
Das Schmitt-Trigger-Gatter zwischen Pin 13 u. 12 wandelt diese negativen Impulse in Pakete mit positiven Rechteckimpulsen um.The Schmitt trigger gate between pin 13 u. 12 converts these negative impulses into packets with positive rectangular impulses.
Diese Rechteckimpulse gelangen an das RC-Netzwerk C1 und R2, ein Hochpass-Filter, dort werden niederfrequente Stoersignale abgeblockt. Damit wird ein Dauerleuchten der Anzeige-LED D2 verhindert, wenn die IR-Quelle konstantes Licht aussendet.These rectangular pulses reach the RC network C1 and R2, a high-pass filter, where low-frequency interference signals are blocked. This prevents the indicator LED D2 from permanently lighting when the IR source emits constant light.
Wie schon beschrieben ist somit auch ein Schnelltest der Betriebsbereitschaft des IR-Testers möglich. (Zuvor abgedeckte IR-Diode dem hellen Tageslicht o. a. aussetzen, dann leuchtet rote Anzeige-LED nur kurz auf).As already described, a quick test of the operational readiness of the IR testers possible. (Previously covered IR diode for bright daylight or the like. suspend, then the red indicator LED lights up only briefly).
Nach dem RC-Glied muß aus dem stark verformten Signal wieder eine Rechteckspannung gewonnen werden. Dies übernimmt das Schmitt-Trigger-Gatter zwischen Pin 11 u. 10, es dient also zur Signal -u. Impulsformung.After the RC element, a square wave voltage must be obtained again from the strongly deformed signal. The Schmitt trigger gate between pin 11 u. 10, so it serves for the signal -u. Pulse shaping.
Das letzte Gatter zwischen Pin 9 u. 8, mit seiner negierten Logik, wandelt die negativen Impulspakete wieder in positive um.The last gate between pin 9 u. 8, with its negated logic, converts the negative pulse packets back into positive ones.
Es dient außerdem zur Stromverstaerkung fuer die Anzeige-LED D2. Die LED D2 stellt die Impulspakete jeweils als Einzelimpulse dar, weil das menschliche Auge zu träge ist, jeden Einzelimpuls in den Paketen differenziert zu unterscheiden. Die Frequenz der Einzelimpulse ist dafür zu hoch. Die rote Anzeige-LED blinkt bzw. flackert im Rhythmus der Impulspakete. Als Stromversorgung kommt die Kombination eines Gold-Cap Kondensator C1 von Philips, einer Solarzelle von Panasonic und einer Schottky-Diode D1 zur Anwendung.It is also used to power up the display LED D2. The LED D2 represents the pulse packets as individual pulses because that is too slow for the human eye to differentiate each individual pulse in the packets to distinguish. The frequency of the individual pulses is too high for this. The red indicator LED flashes or flickers in rhythm with the pulse packets. The combination of a gold cap capacitor C1 is used as the power supply from Philips, a solar cell from Panasonic and a Schottky diode D1 for Application.
Um eine optimale Funktion des IR-Tester zu erreichen, paßt nur eine ganz bestimmte Kombination der drei Stromversorgungsbauteile zusammen! Der Reststrom der Schottky-Diode sowie die Speichereigenschaften des Gold-Cap müssen hierbei genau beachtet werden. To achieve an optimal function of the IR tester, only one fits completely certain combination of the three power supply components together! The residual current of the Schottky diode and the storage properties of the gold cap must be carefully observed.
Aus Fig. 2 ist eine mögliche Montage zu ersehen. Der Miniaturisierung wegen wurde keine Leiterplatte verwendet.A possible assembly can be seen from FIG . Because of the miniaturization, no circuit board was used.
Dabei wird der Schaltkreis auf den Rücken gelegt, die Pins 2, 4, 6 u. 12 abgekniffen und die übrigen nach innen umgebogen. Die Pins 1, 3, 5 u. 7 werden mit einem blanken Draht, als gemeinsamer Masseanschluss, verbunden. Pin 9 u. 10 werden zusammengelötet. Die SMD-Bauteile, die LED und IrD sind entsprechend Fig. 1 und Fig. 2 anzulöten. Nun erfolgt die Verdrahtung mit der Solarzelle, Schottky-Diode und Gold-Cap.The circuit is placed on the back, pins 2 , 4 , 6 u. 12 pinched off and the rest bent inwards. Pins 1 , 3 , 5 u. 7 are connected with a bare wire, as a common ground connection. Pin 9 u. 10 are soldered together. The SMD components, the LED and IRD are shown in FIG. 1 and FIG. To solder. 2 Now the wiring is done with the solar cell, Schottky diode and gold cap.
Hiernach werden alle Teile in ein vorgefertigtes Modulgehaeuse aus Plastik, eines namhaften Elektronik-Versands, entsprechend Fig. 3 eingesetzt.Then all parts are inserted into a prefabricated plastic module housing, a well-known electronics shipping company, as shown in FIG. 3.
Eine Seite des Gehäuses (1) ist im Lieferzustand offen. Fuer die Solarzelle muß eine Öffnung (2) ausgearbeitet werden, sowie eine Bohrung fuer die rote LED (3) und die IR-Diode (4).One side of the housing ( 1 ) is open when delivered. An opening ( 2 ) must be worked out for the solar cell, as well as a hole for the red LED ( 3 ) and the IR diode ( 4 ).
Die Elektronik wird mit den Dioden in die entsprechenden Bohrungen eingesetzt, dann die Solarzelle eingepaßt und der Speicher-Kondensator und Schottky-Diode im verbliebenen Hohlraum eingelassen.The electronics are inserted with the diodes in the corresponding holes, then the solar cell fitted and the storage capacitor and Schottky diode embedded in the remaining cavity.
Nun wird das Gehäuse von der Seite (1) aus mit einer geeigneten Vergussmasse ausgegossen. Die Oberfläche der Solarzelle wird mit einem transparentem Giessharz versiegelt.Now the housing is from the side (1) with a suitable sealing compound poured out. The surface of the solar cell is covered with a transparent Cast resin sealed.
Alle hier verwendeten Teile und Materialien sind handelsüblich.All parts and materials used here are commercially available.
Abschließend ist in Fig. 4 der komplett aufgebaute IR-Tester zu sehen. Hierbei ist (1) die mit Vergussmasse verschlossene Seite, (2) die versiegelte Solarzelle, (3) die Anzeige-LED, (4) die IR-Diode und (5) eine kleine Kette um den IR-Tester als Schluesselbund-Anhaenger zu gebrauchen.Finally, the completely assembled IR tester can be seen in FIG. 4. Here, ( 1 ) the side sealed with sealing compound, ( 2 ) the sealed solar cell, ( 3 ) the display LED, ( 4 ) the IR diode and ( 5 ) a small chain around the IR tester as a keychain pendant use.
Abschließend ist zu bemerken das durch die vorgestellte Problemloesung und eines möglichen Produkts, ein beachtenswerter Beitrag zur Ressourcenschonung und Entlastung der Umwelt gelungen ist. Die Anwendungen des IR-Testers sind vielfältig. Es können alle Infrarotemitierenden Quellen auf Funktion überprüft werden. Wobei der IR-Tester in einem Abstand bis max. 50 cm zur IR-Quelle ausgerichtet werden muß. Der Einsatz im Service-Bereich (TV-Fernbedienungen), privat oder Computerbranche u. a. ist damit gegeben. Durch den wasserdichten Aufbau sind auch Anwendungen unter diesen Bedingungen denkbar.Finally, it should be noted that the problem solution presented and one possible product, a remarkable contribution to resource conservation and Relieved the environment. The applications of the IR tester are diverse. All infrared emitting sources can be checked for function. The IR tester at a distance of up to max. Aligned 50 cm to the IR source must become. Use in the service area (TV remote controls), private or Computer industry and a. is given. Due to the waterproof construction Applications under these conditions are also conceivable.
Claims (2)
- - einer Stromversorgung, die eine Solarzelle, eine Diode (D1) und einen Kondensator (C1) umfasst,
- - und einer in Sperrichtung geschalteten IR-Diode und einer LED (D2), die beide über drei Schmitt-Trigger-Gatter miteinander verbunden sind.
- a power supply comprising a solar cell, a diode (D1) and a capacitor (C1),
- - And an IR diode switched in the reverse direction and an LED (D2), both of which are connected to one another via three Schmitt trigger gates.
- - ein CMOS-Schaltkreis mit sechs Schmitt-Trigger-Gattern den Grundbaustein darstellt und dabei ein R-C Glied die Beeinflussung durch Tageslicht verhindert,
- - sowie eine Infrarot-Sendediode als Empfangsdiode verwendet wird.
- a CMOS circuit with six Schmitt trigger gates represents the basic component and an RC element prevents the influence of daylight,
- - And an infrared transmitter diode is used as the receiving diode.
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1998
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US5012113A (en) * | 1989-04-28 | 1991-04-30 | Martin Marietta Energy Systems, Inc. | Infrared system for monitoring movement of objects |
GB2292995A (en) * | 1994-09-08 | 1996-03-13 | Primax Electronics Ltd | Solar-powered cordless cursor controller |
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