Mengapa banyak penerima IR di dalam kandang logam?

[menambahkan metodologi resistor_grid 2_D untuk menjelajahi topologi pelindung]

Anda ingin agar penerima IR merespons foton, bukan medan listrik eksternal. Namun fotodioda adalah target yang baik untuk sampah dari lampu neon (200 volt dalam 10 mikrodetik) karena tabung 4 'memiliki aksi menahan busur 120 kali per detik. [atau 80.000 Hertz untuk beberapa tabung]

C = E 0 * E r * SEBUAH r e Sebuah / D saya s t Sebuah n c e

$C = E0*Er*Area/Distance$

9 e - 12 F Sebuah r Sebuah d / m e t e r * (E R = 1 Sebuah saya r) * 0,003 * 0,003 / 1

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

saya = C * d V / d T

$I = C * dV/dT$

Itu ---- 2 nanoAmp ---- tampaknya adalah masalah besar (tingkat tepi, 10 us, hampir 1/2 periode 38 kHz).

Sangkar logam melindungi dengan melemahkan Efield dengan cara yang meningkat secara eksponensial; jadi semakin jauh sangkar berada di depan fotodioda, semakin dramatis redaman Efield. Richard Feynman membahas hal ini, dalam buku saku 3 jilidnya tentang fisika [saya akan menemukan tautan, atau setidaknya satu halaman #], dalam ceramahnya tentang kandang Faraday dan mengapa lubang dapat diterima JIKA sirkuit rentan berjarak beberapa lubang di belakang -diameter. [lagi, peningkatan eksponensial]

Apakah sumber sampah Efield lain dekat? Bagaimana dengan noise0 digital dan logic1 untuk tampilan LED; 0,5 volt dalam 5 nanodetik, atau 10 ^ 8 volt / detik (bouncing standar dari level logika "tenang", saat aktivitas program MCU berlanjut). Bagaimana dengan regulator switching, di dalam TV; mengatur ACrail, dengan 200 volt dalam 200 nanodetik, atau 1 Milyar volt / detik, pada kecepatan 100 kHz.

Pada 1 miliar volt / detik, kami memiliki arus agresor 100 nanoAmps. Tentu saja, seharusnya tidak ada garis pandang antara switchreg dan penerima IR, kan?

Garis pandang tidak masalah. The Efield mengeksplorasi semua jalur yang mungkin, termasuk naik-turun-turun atau di tikungan.

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

PETUNJUK UNTUK PERILAKU: the Efields mengeksplorasi semua jalur yang mungkin.

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

Dari sang master yang berpikir jernih, dengan kata-katanya sendiri, saya menawarkan penjelasan tentang Tuan, "Mengapa pesawat ruang angkasa meledak jauh di atas Cape Canaveral?", Dr. Richard Feynman yang gembira.

Dia memberikan pengantar fisika selama 2 tahun di Caltech, sekitar tahun 1962. Ceramah-ceramahnya ditranskripsikan dengan sangat hati-hati sebagai bahan referensi, [nilainya mendapatkan 3 ini, dan membacanya kembali setiap 5 tahun; juga, remaja yang penasaran akan menikmati diskusi dunia nyata dengan gaya Feynman] dan diterbitkan dalam 3 volume buku tipis sebagai "The Feynman Lectures on Physics". Dari Volume II, yang difokuskan pada "terutama elektromagnetisme dan materi", kita beralih ke Bab 7 "Medan Listrik dalam Berbagai Keadaan: Lanjutan", dan pada halaman 7-10 dan 7-11, ia menyajikan "Bidang Elektrostatik Kisi-kisi" .

Feynman menggambarkan kisi-kisi tak terhingga dari kabel panjang tak terhingga, dengan jarak kawat-kawat 'a'. Dia mulai dengan persamaan [diperkenalkan dalam Volume 1, Bab 50 Harmonik] yang akan mendekati lapangan, dengan semakin banyak istilah yang dapat digunakan secara opsional untuk mencapai akurasi yang lebih besar dan lebih besar. Variabel 'n' memberi tahu kita urutan istilah. Kita bisa mulai dengan "n = 1".

Berikut adalah persamaan ringkasan, di mana 'a' adalah jarak antar kabel grid:

F n = SEBUAH n * e^{-} Z / Z Hai

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

Z Hai = Sebuah / (2 * hal saya * n)

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

F n = SEBUAH n * e^{-} (2 * hal saya * 1 * 3 m m) / 3 m m

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

Karena Fn ini lebih kecil dari An, kita memiliki atenuasi medan listrik eksternal yang cepat.

Dengan 2,718 ^ 2,3 = 10, 2,718 ^ 4,6 = 100, 2,718 ^ 6,9 = 1000, maka e ^ -6,28 adalah sekitar 1/500. (1/533, dari kalkulator)

Bidang eksternal An kami telah berkurang 1/500, menjadi 0,2% atau lebih lemah 54dB, 3mm di dalam kotak dengan jarak 3mm. Bagaimana Feynman merangkum pemikirannya?

"Metode yang baru saja kita kembangkan dapat digunakan untuk menjelaskan mengapa perisai elektrostatik melalui layar sering sama baiknya dengan lembaran logam padat. Kecuali dalam jarak dari layar beberapa kali jarak kabel layar, bidang di dalam layar tertutup adalah nol. Kita melihat mengapa layar tembaga --- lebih ringan dan lebih murah daripada lembaran tembaga --- sering digunakan untuk melindungi peralatan listrik yang sensitif dari medan eksternal yang mengganggu. " (kutipan akhir)

Jika Anda mencari sistem tertanam 24 bit, Anda perlu 24 * 6 = 144dB redaman; di 54dB per unit_spacing, Anda harus 3 * jarak kawat-kawat, di belakang grid. Untuk sistem 32 bit, itu menjadi 32 * 6 = 192 dB, atau hampir 4 * jarak kawat-kawat, di belakang grid.

Peringatan: ini adalah elektrostatik. Fast Efields menyebabkan arus sementara di kabel jaringan. Jarak tempuh Anda akan bervariasi.

Perhatikan bahwa kami hanya menggunakan bagian "a = 1" dari solusi; dapatkah kita mengabaikan bagian tambahan dari solusi harmonik / seri? Iya. Dengan "n = 2", kita mendapatkan atenuasi * atenuasi, dan "n = 3" menghasilkan atten * atten * atten.

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

EDIT Untuk memodelkan struktur mekanis yang lebih umum, untuk menentukan tingkat sampah tertinggi saat pasangan Efield masuk ke sirkuit, kita perlu mengetahui (1) impedansi sirkuit pada frekuensi agresor, dan (2) penggandengan dari agresor sampah 3_D ke simpul rantai sinyal 3_D. Untuk kesederhanaan, kami akan memodelkan ini dalam 2_D, menggunakan grid_of_resistors yang tersedia

skema

^{mensimulasikan rangkaian ini}

analogsystemsrf
sumber

Saya menebak pin tengah adalah gnd, yang akan masuk ke dalam untuk mendukung substrat chip. Apakah itu tidak cukup untuk melindungi? Saya juga curiga bahwa frame "X" menghalangi jalur optik head-on ... mungkinkah itu sebuah diffuser optik?

glen_geek

Terima kasih atas respons matematis yang lengkap, penjelasan yang baik, dan gambar yang menyenangkan dari medan listrik perampok!

R Zach

Untuk sistem tertanam yang berhasil, semua interferer harus diidentifikasi dan dikuantifikasi, sehingga risiko diketahui di muka. Dalam membangun alat untuk melakukan identifikasi / kuantifikasi ini, saya bekerja dengan masalah ini setiap hari. Saya menyaksikan tim menghancurkan diri sendiri, karena mereka mengabaikan risiko umpan balik pada penerima IR. Baik pada PCB atau silikon, kebutuhan untuk menipiskan sampah sebesar 100dB atau 150dB sering ada. Tanpa mengidentifikasi dan menghitung fenomena, itu hanya punt-and-hope. Untuk memutuskan untuk menggunakan lapisan tambahan, atau ruang PCB tambahan, atau 10 pin lebih banyak pada silikon, orang perlu alasan yang baik. Kesetiaan yang ekstrem membutuhkan perhatian.

analogsystemsrf

+1 Untuk referensi dan mengutip "The Feynman Lectures on Physics"

jose.angel.jimenez

Mengapa banyak penerima IR di dalam kandang logam?

Jawaban: