Dlaczego wiele odbiorników podczerwieni w metalowych klatkach?

[dodano metodologię 2_D resistor_grid do badania topologii ekranowania]

Chcesz, aby odbiornik IR reagował na fotony, a nie na zewnętrzne pola elektryczne. Jednak fotodioda jest dobrym celem dla śmieci ze świetlówek (200 woltów w 10 mikrosekund), ponieważ lampa 4 'ma działanie przypominające łuk 120 razy na sekundę. [lub 80 000 herców dla niektórych lamp]

do = mi 0 * mi r * ZA r mi za / re ja s t za n do mi

$C = E0*Er*Area/Distance$

9 mi - 12 fa za r za re / m mi t mi r * (mi R = 1 za ja r) * 0,003 * 0,003 / 1

$9e-12Farad/meter * (ER=1 air) * 0.003*0.003/1$

ja = do * re V. / re T.

$I = C * dV/dT$

To ---- 2 nanoAmp ---- najwyraźniej to wielka sprawa (szybkość zbocza, 10 us, jest bliska 1/2 okresu 38 kHz).

Metalowa klatka chroni przez tłumienie pola w wykładniczy sposób; dlatego im bardziej klatka znajduje się przed fotodiodą, tym bardziej dramatyczne jest tłumienie Efielda. Richard Feynman omawia to w swojej 3-tomowej książce na temat fizyki [znajdę link lub przynajmniej stronę #] w swoim wykładzie na temat klatek Faradaya i dlaczego dziury są akceptowalne, JEŻELI wrażliwe obwody są oddalone o kilka dziur średnice. [znowu wykładnicza poprawa]

Czy w pobliżu znajdują się inne źródła śmieci Efield? Co powiesz na cyfrowo zaszumioną logikę 0 i logikę 1 dla wyświetlaczy LED; 0,5 wolta w 5 nanosekundach lub 10 ^ 8 woltów / sekundę (standardowe odbijanie „cichych” poziomów logicznych, w miarę kontynuowania aktywności programu MCU). A może regulator przełączający w telewizorze; regulując prąd przemienny za pomocą 200 woltów w 200 nanosekundach lub 1 miliard woltów / sekundę przy częstotliwości 100 kHz.

Przy 1 miliarda woltów na sekundę mamy 100 prądów agresora nanoAmps. Oczywiście między przełącznikiem a odbiornikiem podczerwieni nie powinno być żadnej linii widzenia, prawda?

Linia wzroku nie ma znaczenia. Efields eksplorują wszystkie możliwe ścieżki, w tym w górę i w tył lub w zakrętach.

schematyczny

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

WSKAZÓWKA DO ZACHOWANIA: Efields badają wszystkie możliwe ścieżki.

================================================

Od mistrza jasnego myślenia, własnymi słowami, wyjaśniam pana „Dlaczego prom kosmiczny eksplodował wysoko nad Cape Canaveral?”, Radosny dr Richard Feynman.

Przedstawił 2-letnie wprowadzenie do fizyki w Caltech, około 1962 r. Jego wykłady zostały przepisane, bardzo uważnie, aby służyć jako materiał odniesienia, [warto je zdobyć 3 i czytać je co 5 lat; ciekawy nastolatek będzie również rozkoszował się dyskusjami w świecie rzeczywistym w stylu Feynmana] i opublikował w 3 tomach w miękkiej oprawie jako „The Feynman Lectures on Physics”. Z tomu II, skupionego na „głównie elektromagnetyzmie i materii”, przechodzimy do rozdziału 7 „Pole elektryczne w różnych okolicznościach: ciąg dalszy”, a na stronach 7-10 i 7-11 przedstawia „Pole elektrostatyczne siatki” .

Feynman opisuje nieskończoną siatkę nieskończenie długich drutów, z odstępami między drutami „a”. Zaczyna od równań [wprowadzonych w tomie 1, rozdział 50 harmonicznych], które przybliżą pole, z coraz większą liczbą terminów opcjonalnie używanych do osiągnięcia coraz większej dokładności. Zmienna „n” mówi nam o kolejności tego terminu. Możemy zacząć od „n = 1”.

Oto równanie podsumowujące, gdzie „a” oznacza odstęp między drutami siatki:

fa n = ZA n * {mi}^{-} Z / Z o

$Fn = An * e^-Z/Zo$

Z o = za / (2) * p ja * n)

$Zo = a/(2*pi*n)$

fa n = ZA n * {mi}^{-} (2) * p ja * 1 * 3) m m) / 3) m m

$Fn = An * e^-(2 * pi * 1 * 3mm)/3mm$

Ponieważ ten Fn jest e ^ -6,28 mniejszy niż An, mamy szybkie tłumienie zewnętrznego pola elektrycznego.

Przy 2,718 ^ 2,3 = 10, 2,718 ^ 4,6 = 100, 2,718 ^ 6,9 = 1000, to e ^ -6,28 wynosi około 1/500. (1/533, z kalkulatora)

Nasze zewnętrzne pole An zostało zmniejszone o 1/500, do 0,2% lub o 54 dB mniej, 3 mm wewnątrz siatki w odległości 3 mm. Jak Feynman podsumowuje swoje myślenie?

„Opracowaną właśnie metodę można wykorzystać do wyjaśnienia, dlaczego ekranowanie elektrostatyczne za pomocą ekranu jest często tak samo dobre, jak w przypadku litej blachy. Z wyjątkiem odległości od ekranu kilka razy większej od odległości drutów ekranu, pola wewnątrz zamkniętego ekranu są zerowe. Rozumiemy, dlaczego ekran miedziany - lżejszy i tańszy niż blacha miedziana - jest często używany do ochrony wrażliwych urządzeń elektrycznych przed zewnętrznymi przeszkadzającymi polami. (koniec cytatu)

Jeśli szukasz 24-bitowego systemu osadzonego, potrzebujesz 24 * 6 = 144dB tłumienia; przy 54dB na odstęp_jednostki_jednostkowej, za siatką musi być 3 * odstęp drutów. W przypadku systemu 32-bitowego staje się on 32 * 6 = 192 dB lub prawie 4 * odstęp drutów za siatką.

Zastrzeżenie: jest to elektrostatyka. Szybkie pola elektromagnetyczne powodują prądy przejściowe w przewodach siatki. Twój przebieg będzie się różnić.

Zauważ, że użyliśmy tylko części „a = 1” rozwiązania; czy możemy zignorować dodatkowe części rozwiązania harmonicznych / szeregowych? Tak. Przy „n = 2” otrzymujemy tłumienie * tłumienie, a „n = 3” daje atten * atten * atten.

=================================================

EDYCJA Aby modelować bardziej powszechne struktury mechaniczne, aby określić ostateczne poziomy śmieci, gdy Efield łączy się w obwód, musimy znać (1) impedancję obwodu przy częstotliwości agresora oraz (2) sprzężenie z agresorem śmieci 3_D do węzła łańcucha sygnału 3_D. Dla uproszczenia zamodelujemy to w 2_D, używając dostępnych grid_of_resistors

schematyczny

^{zasymuluj ten obwód}

analogsystemsrf
źródło

Zgaduję, że środkowy pin to gnd, który rozciągałby się do wewnątrz, aby podeprzeć podłoże chipa. Czy to nie wystarczyłoby na tarczę? Czy jestem również podejrzany, że rama „X” blokuje czołową ścieżkę optyczną ... czy może to być optyczny dyfuzor?

glen_geek

Dziękujemy za matematycznie kompletną odpowiedź, dobre wyjaśnienie i wspaniały rysunek marudujących pól elektrycznych!

R Zach

W przypadku udanych systemów wbudowanych wszystkie czynniki zakłócające powinny zostać zidentyfikowane i określone ilościowo, aby ryzyko było znane z góry. Budując narzędzia służące do identyfikacji / oceny ilościowej, codziennie pracuję z tymi problemami. Obserwowałem samozniszczenie zespołu, który ignorował ryzyko sprzężenia zwrotnego w odbiorniku podczerwieni. Niezależnie od tego, czy na płytce drukowanej, czy na krzemie, często występuje potrzeba tłumienia śmieci o 100 dB lub 150 dB. Bez identyfikowania i kwantyfikowania zjawisk, to tylko łzy szczęścia i nadziei. Aby zdecydować się na użycie dodatkowych warstw lub dodatkowego miejsca na płytce drukowanej lub 10 dodatkowych pinów na krzemie, trzeba mieć dobry powód. Niezwykła wierność wymaga uwagi.

analogsystemsrf

+1 Za odniesienie i cytowanie „The Feynman Lectures on Physics”

jose.angel.jimenez

Dlaczego wiele odbiorników podczerwieni w metalowych klatkach?

Odpowiedzi: