Por que um circuito remoto IR usaria um par de resistores / transistores para cada LED?

Fiz alguns trabalhos de engenharia reversa no protocolo para um controle remoto que ... é péssimo. Estou substituindo-o por um design próprio, mas, embora tenha melhorado a interface, o alcance e o ângulo de visão do meu sistema são terríveis. Gostaria de concluir o mais rápido possível ... Fritei o controle remoto original enquanto tentava depurar o meu. =]

Então, como qualquer bom nerd, pensei em pedir emprestado aos sucessos de outra pessoa e elaborar o diagrama de circuito da TV B Gone:

Minha pergunta é: por que ter um resistor e transistor para cada LED, em vez de encadear os LEDs em série e controlá-los com um único transistor que é controlado, por sua vez, pelo pino do arduino que entra através de um único resistor?

Não tenho dúvidas quanto à implementação da mesma maneira (sinceramente, sou tentado a usar cerca de 32 LEDs, resistores e transistores apenas para o inferno), mas gostaria de entender por que isso foi feito dessa maneira.

A voltagem direta para um LED IR é muito menor do que para um LED de luz visível, normalmente em torno de 1,3 V, mas aumenta se você empurrar correntes reais altas por eles, como> 100 mA. Parece não haver razão para que você não possa colocar dois deles em série, especialmente se o seu Vcc for de 5 V. Se o seu Vcc vier de um par de pilhas AA, a queda de tensão de dois LEDs + a tensão de saturação do transistor pode chegar perto de Vcc e isso pode limitar a corrente de saída.

As duas saídas para acionar os quatro LEDs são para evitar sobrecarregar a saída do microcontrolador. Ou melhor, deve evitar sobrecarga. Um resistor de 120 means significa corrente base de 35 mA por transistor, e isso já é demais para o AVR, e muito menos os 70 mA que ele consumirá agora.

O 2N3904 também não é um bom transistor: ele é classificado apenas a 100 mA e o baixo hFE requer a alta corrente de base. Um BC337-40 tem um hFE de no mínimo 250 a corrente de coletor de 100 mA, então uma corrente de base de 5 mA deve ser suficiente para acioná-lo. Um resistor de base de 820 Ω permitirá acionar todos os quatro resistores a partir de 1 pino. O BC817 também é avaliado em 500 mA.

Como alternativa, você pode usar um FET para acionar os LEDs. Um PMV20XN pode lidar com vários amperes e possui uma resistência de apenas 25 mΩ, portanto dissipará praticamente nenhuma energia. Tensão de porta de 1,5 V é suficiente para 2,5 A.

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Uma observação sobre o limite atual. Normalmente, teremos um resistor em série com o LED para isso, mas se você observar o esquema de um controle remoto comercial, esse resistor geralmente está ausente, porque eles contam com a resistência interna das baterias para isso e, em seguida, economizam outro 0,001 dólar por controle remoto.

Essa não é uma boa idéia se você for alimentado por um regulador de tensão alimentado pela rede elétrica. Isso irá limitar a corrente, mas a um nível muito alto, e se não destruir o LED imediatamente ele vai limitar severamente sua vida útil. Portanto, um resistor de série pequena é recomendado. Com alimentação de 5 V e 2 LEDs em série, você terá uma queda de tensão em torno de 2,9 - 3,0 V, portanto, para 100 mA, você precisará de um resistor de 30 Ω. A potência de pico será de 300 mW, mas em um ciclo de trabalho de 50%, a potência média é de apenas 150 mW, então um resistor de 1/4 W será suficiente.

Encadear os LEDs em série significa que você precisa de uma fonte de tensão mais alta para acionar todos eles. Colocá-los em paralelo pode causar problemas se as características dos LEDs não corresponderem bem ou se o seu transistor não puder lidar com a corrente de todos os LEDs de uma só vez.

Eles podem ter usado vários pinos do microcontrolador para flexibilidade - por exemplo, este dispositivo agora tem a opção de acender menos LEDs e, portanto, economizar energia da bateria.

Parece-me que o circuito espera que os 3904 limitem a quantidade de corrente que flui através deles para a quantidade correta para o LED. Como o transistor, em vez de um resistor, está sendo usado para limitar a corrente, e como cada LED com fio paralelo (ou sequência de LEDs) requer seu próprio dispositivo de limitação de corrente, o que implica o uso de um transistor separado para cada LED. Acho que não projetaria um circuito dessa maneira, uma vez que é sensível à versão beta do 3904, e as características beta do transistor normalmente não são especificadas com muita precisão. Ainda assim, o circuito tem a vantagem de que a corrente é um pouco menos sensível ao VDD do que seria se simplesmente usasse um transistor de comutação dura e depois resistores em série para os LEDs.

Quanto ao uso de dois pinos do processador para controlar dois LEDs separados, meu palpite seria que, se os LEDs estiverem apontados em direções substancialmente diferentes, o controlador poderá ativá-los em momentos diferentes. Os sinais remotos infravermelhos normalmente alternam entre 50% PWM e desativados. Se durante o tempo "50% PWM" for acionado dois conjuntos de LEDs alternadamente, a corrente de pico necessária será cortada pela metade. A única desvantagem seria que qualquer coisa que visse apenas a luz de um LED veria uma onda portadora de força total, mas algo que visse alguma luz dos dois LEDs veria uma onda portadora cuja força era a diferença de força da luz dos dois LEDs . Esse fator pode ser mitigado usando, por exemplo, um sinal PWM de 25% e fazendo com que os dois conjuntos de luzes operem em quartos de ciclo adjacentes. Isso permitiria o uso de correntes de LED mais altas, o que compensaria a sensibilidade reduzida dos receptores a ondas PWM não-50%. Além disso, um dispositivo que visse a luz dos dois LEDs veria uma bela transportadora de 50%.