¿Por qué hay muchos receptores IR en jaulas metálicas?

[metodología 2_D resistor_grid agregada para explorar topologías de blindaje]

Desea que ese receptor IR responda a los fotones, no a los campos eléctricos externos. Sin embargo, el fotodiodo es un buen objetivo para la basura de las luces fluorescentes (200 voltios en 10 microsegundos) ya que el tubo de 4 'tiene esa acción de reinicio del arco 120 veces por segundo. [o 80,000 Hertz para algunos tubos]

C = mi 0 0 * mi r * UN r mi un / / re yo s t un norte C mi

$C = E0*Er*Area/Distance$

9 9 mi - 12 F un r un re / / metro mi t mi r * (mi R = 1 un yo r) * 0.003 * 0.003 / / 1

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

yo = C * re V / / re T

$I = C * dV/dT$

Eso ---- 2 nanoAmp ---- aparentemente es un gran problema (la velocidad de borde, 10 us, está cerca de 1/2 período de 38 kHz).

La jaula de metal protege al atenuar el Efield de una manera exponencialmente mejorada; así, cuanto más lejos esté la jaula frente al fotodiodo, más dramática será la atenuación de Efield. Richard Feynman analiza esto, en su libro de bolsillo de 3 volúmenes sobre física [encontraré un enlace, o al menos una página #], en su conferencia sobre las jaulas de Faraday y por qué los agujeros son aceptables SI los circuitos vulnerables están separados por varios agujeros -diámetros. [de nuevo, mejora exponencial]

¿Hay otras fuentes de basura de Efield cerca? ¿Qué tal digitalmente ruidoso logic0 y logic1 para pantallas LED? 0.5 voltios en 5 nanosegundos, o 10 ^ 8 voltios / segundo (rebote estándar de niveles lógicos "silenciosos, a medida que continúa la actividad del programa MCU). ¿Qué tal un regulador de conmutación, dentro del televisor; regulando el ACrail, con 200 voltios en 200 nanosegundos, o 1 billón de voltios / segundo, a una velocidad de 100 kHz.

A mil millones de voltios / segundo, tenemos 100 corrientes agresivas de nanoamperios. Por supuesto, no debería haber una línea de visión entre un switchreg y el receptor IR, ¿verdad?

La línea de visión no importa. Los Efield exploran todos los caminos posibles, incluidos los de arriba a abajo o alrededor de las esquinas.

esquemático

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

SUGERENCIA DE COMPORTAMIENTO: los Efield exploran todos los caminos posibles.

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Del maestro del pensamiento claro mismo, en sus propias palabras, ofrezco la explicación del Sr. "¿Por qué el transbordador espacial explotó alto sobre Cabo Cañaveral?", El alegre Dr. Richard Feynman.

Proporcionó una introducción de 2 años a la física en Caltech, aproximadamente en 1962. Sus conferencias fueron transcritas, muy cuidadosamente para servir como material de referencia, [vale la pena obtener estas 3 y volver a leerlas cada 5 años; también, el curioso adolescente saboreará las discusiones del mundo real al estilo de Feynman] y se publicará en 3 volúmenes en rústica como "The Feynman Lectures on Physics". Desde el Volumen II, centrado en "principalmente el electromagnetismo y la materia", pasamos al Capítulo 7 "El campo eléctrico en diversas circunstancias: continuación", y en las páginas 7-10 y 7-11, presenta "El campo electrostático de una red" .

Feynman describe una cuadrícula infinita de cables infinitamente largos, con una separación entre cables de 'a'. Comienza con ecuaciones [introducidas en el Volumen 1, Capítulo 50 Armónicos] que se aproximarán al campo, con más y más términos que se pueden usar opcionalmente para lograr una precisión cada vez mayor. La variable 'n' nos dice el orden del término. Podemos comenzar con "n = 1".

Aquí está la ecuación de resumen, donde 'a' es el espacio entre los cables de la red:

F norte = UN norte * {mi}^{-} Z / / Z o

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

Z o = un / / (2 * pag yo * norte)

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

F norte = UN norte * {mi}^{-} (2 * pag yo * 1 * 3 metro metro) / / 3 metro metro

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

Como este Fn es e ^ -6.28 más pequeño que An, tenemos una rápida atenuación del campo eléctrico externo.

Con 2.718 ^ 2.3 = 10, 2.718 ^ 4.6 = 100, 2.718 ^ 6.9 = 1000, entonces e ^ -6.28 es aproximadamente 1/500. (1/533, de una calculadora)

Nuestro campo externo de An se ha reducido en 1/500, a 0.2% o 54dB más débil, 3 mm dentro de una rejilla espaciada a 3 mm. ¿Cómo resume Feynman su pensamiento?

"El método que acabamos de desarrollar puede usarse para explicar por qué el blindaje electrostático por medio de una pantalla a menudo es tan bueno como con una lámina metálica sólida. Excepto a una distancia de la pantalla unas pocas veces el espacio de los cables de la pantalla, el los campos dentro de una pantalla cerrada son cero. Vemos por qué la pantalla de cobre, más liviana y barata que la lámina de cobre, a menudo se usa para proteger los equipos eléctricos sensibles de los campos perturbadores externos ". (cita final)

Si busca un sistema integrado de 24 bits, necesita atenuación 24 * 6 = 144dB; a 54dB por unit_spacing, debe tener un espacio de 3 * cable-cable, detrás de la rejilla. Para un sistema de 32 bits, eso se convierte en 32 * 6 = 192 dB, o casi 4 * espacio entre cables, detrás de la red.

Advertencia: esto es electrostática. Los campos rápidos provocan corrientes transitorias en los cables de la red. Su kilometraje variará.

Observe que solo usamos la parte "a = 1" de la solución; ¿Podemos ignorar las partes adicionales de la solución armónica / serie? Si. Con "n = 2", obtenemos la atenuación * atenuación, y "n = 3" da como resultado * atenuación * aten * atenuación.

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EDITAR Para modelar estructuras mecánicas más comunes, para determinar los niveles finales de basura cuando un Efield se acopla a un circuito, necesitamos saber (1) la impedancia del circuito a la frecuencia del agresor y (2) el acoplamiento de un agresor de basura 3_D a un nodo de cadena de señal 3_D. Por simplicidad, modelaremos esto en 2_D, usando el grid_of_resistors disponible

esquemático

^{simular este circuito}

analogsystemsrf
fuente

Supongo que el pin central es gnd, que se extendería dentro para soportar el sustrato del chip. ¿No sería eso suficiente escudo? También sospecho que el marco "X" bloquea la ruta óptica frontal ... ¿podría ser un difusor óptico?

glen_geek

¡Gracias por la respuesta matemáticamente completa, la buena explicación y el delicioso dibujo de los campos eléctricos merodeadores!

R Zach

Para sistemas embebidos exitosos, todas las interferencias deben ser identificadas y cuantificadas, de modo que los riesgos se conozcan por adelantado. Al crear herramientas para identificar / cuantificar esto, trabajo con estos problemas todos los días. Vi cómo un equipo se autodestruía, ya que ignoraban los riesgos de retroalimentación en un receptor IR. Ya sea en PCB o en silicio, a menudo existe la necesidad de atenuar la basura en 100dB o 150dB. Sin identificar y cuantificar los fenómenos, es solo despejar y esperar. Para decidir usar capas adicionales, o espacio adicional en la PCB, o 10 pines más en silicio, uno necesita una buena causa. La fidelidad extrema requiere atención.

analogsystemsrf

+1 Para referenciar y citar "The Feynman Lectures on Physics"

jose.angel.jimenez

¿Por qué hay muchos receptores IR en jaulas metálicas?

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