Wie steuere ich die IR-LED mit ESP8266 (Ausgangsspannung bei 3,3 V) und MOSFET, um eine hohe IR-Reichweite zu erzielen?

Krachmacher

Wie steuere ich die IR-LED mit ESP8266 (Ausgangsspannung bei 3,3 V) und MOSFET, um eine hohe IR-Reichweite zu erzielen?

Ich habe eine ESP8266-Schaltung, die IR-Nachrichten über eine 5-mm-IR-LED senden muss.

Während der ersten Tests habe ich ein Arduino mit Schema unten verwendet. Der OUT_PINhohe Wert war 5V. Es funktioniert wie ein Zauber, und die IR-Reichweite war sehr gut.

schematisch

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Bei der Umstellung auf ESP8266 habe ich das vorherige Schema unverändert gelassen. Die Versorgungsspannung beträgt immer noch 5 V mit einem einfachen Regler auf 3,3 V für das ESP, aber die IR-LED ist immer noch mit 5 V verbunden.

Der OUT PINhohe Wert beträgt 3,3 V (da das Mikro im Vergleich zu Arduino mit niedrigerer Spannung arbeitet)

Mein Problem ist, dass sich die IR-LED kaum einschaltet, wenn eine IR-Nachricht gesendet wird (überprüft mit der Smartphone-Kamera), sodass die Reichweite sehr schlecht ist.

Wie kann die IR-Reichweite verbessert werden?

Ich bin nicht sehr gut in analoger Elektronik, daher denke ich, dass es ein Problem mit dem Mosfet-Typ / der Position in der Schaltung geben könnte.

nickagisch

Ich denke, dass mit der 3,3V hohen Ausgangsspannung vom ESP8266, was bedeutet, dass die v G S Die Spannung des MOSFET beträgt 3,3 V, Sie sind näher dran v G S T H im Vergleich zu dem Fall mit der 5,0 V hohen Ausgangsspannung. Wenn Sie das Datenblatt Ihres MOSFET sehen, v G S T H liegt zwischen 1,0 V und 2,5 V.

EDIT: Um diesen Punkt besser zu verdeutlichen, habe ich die IV-Kennlinien des 2N7002 angehängt. Nur ein kurzer Kommentar, jede Kurve im Diagramm entspricht einer anderen Vgs, die an den MOSFET angelegt wird. Bei Grün sehen Sie den Strom, der wann durch den MOSFET fließen darf v G S = 5 v und mit rot der Strom im Fall wann v G S = 3.5 v . Da haben Sie den Stromunterschied, von dem ich gesprochen habe. Es kommt also nicht darauf an, wie viel darüber liegt v G S T H Sie sind es, aber mehr davon, wie viel Strom fließen soll und wie Sie den MOSFET entsprechend vorspannen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sehen Sie sich auch dieses Applet an! Es ist generisch (kein spezifischer MOSFET), aber es gibt die Idee sicherlich sehr repräsentativ wieder!

Das bedeutet eigentlich, dass die ICH D S Strom, der auch der durch die LED fließende Strom ist, ist nicht so hoch wie im vorherigen Fall.

Ich denke, wenn Sie einen anderen MOSFET mit einem niedrigeren finden können v G S T H das würde helfen.

EDIT: Leider habe ich keine Empfehlung für einen solchen MOSFET. Ich würde zum Beispiel zu Digikey gehen , den Filter Vgs(th) (Max) @ Id verwenden und einen mit a auswählen v G S T H das ist weniger als 2,5 V, die der 2N7002 hat. Wenn Sie genauer sein möchten, sollten Sie entscheiden, wie viel Strom Sie durch die LED fließen lassen möchten, und einen darauf basierenden MOSFET finden.

Auch das Erhöhen der 5-V-Versorgung bei gleichem MOSFET könnte möglicherweise hilfreich sein, vorausgesetzt , der MOSFET ist noch nicht in Sättigung. Aber ich kann nicht sagen, ob das stimmt, es hängt alles davon ab, wie hoch die Spannung am Drain des MOSFET ist.

HINZUGEFÜGT: Eine andere Idee, die mir kam, ist, dass Sie eine Kombination aus NMOS und PMOS, einem IC wie FDG6332, verwenden und das Gate von 2N7002 mit dem Ausgang dieser Schaltung ansteuern können. Der Vorteil wäre, dass man eine 5V und keine 3,3V Gatespannung anlegen würde und man das gleiche Verhalten wie beim Arduino bekommen würde.

Wenn in diesem Fall der Ausgang des ESP8266 niedrig ist, ist M1 aus und M2 auch, da sein Gate mit R2 auf 5 V hochgezogen wird. Somit wird das Gate von 2N7002 mit R3 auf LOW gezogen und es fließt kein Strom durch Ihre LED. Wenn der Ausgang von ESP8266 HIGH ist, ist M1 eingeschaltet und M2 auch, was bedeutet, dass das Gate von 2N7002 mit 5 V verbunden ist und Sie die gleiche Situation wie beim Arduino haben. Beachten Sie nur, dass die Schaltung im Grunde den Logikpegel des ESP8266-Ausgangs invertiert.

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Krachmacher

Ich bin nicht an 2N7002 gebunden. Ich habe das verwendet, weil ich es in meiner Komponentenbox bereit habe: D. Haben Sie einen Vorschlag für ein MOSFET-Modell, das als recht schneller Schalter verwendet werden kann und mit 3,3-V-Logik kompatibel ist?

nickagisch

Leider habe ich keinen Vorschlag, tut mir leid! :-) Sie könnten zu Digikey gehen und dort nach einem suchen. Es gibt eine riesige Vielfalt.

Hagah

Die 3,3V aus dem ESP liegen genau an der Grenze der Schwellenspannung (1V-2,5V). Versuchen Sie, einen anderen FET zu verwenden, z. B. den BSS138, der das Problem möglicherweise löst. Als Ratschlag werfen Sie einen Blick auf das Datenblatt Ihrer IR-Diode, Sie können mehr Reichweite (mW / sr) quetschen, wenn Sie R1 richtig entwerfen.

Krachmacher

Ok, also wenn ich das richtig verstehe: Die gewählte MOSFET-Vgsth muss << sein als die Vgs, die ich habe, wenn der Mikrocontroller den Pin auf High setzt, richtig? Im Fall des 2N7002 sind die 3,3 V von ESP8266 "sehr nahe" an 2,5 V und der MOSFET ist nicht "vollständig geöffnet".

nickagisch

@Noisemaker Überprüfen Sie die IV-Kurven des MOSFET (ich habe sie auch in meiner Antwort angehängt). Der MOSFET ist geöffnet, solange der v G S die Sie anwenden, ist größer als v G S T H . Aber je größer der Unterschied auch zwischen diesen ist, desto mehr Strom darf durch den Kanal fließen.