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IR-Verstärker

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Infrarotverstärker für Tibber Pulse IR

Infrarot-Verstärker für die D0-Schnittstelle einer modernen Messeinrichtung.

Hintergrund

Offensichtlich gibt es im Markt einige Stromzähler, deren optische Schnittstelle nicht ordentlich funktioniert. Die Sendeleistung der Infrarotdiode ist sehr schwach. Zu schwach, als dass das Signal von handelsüblichen Leseköpfen ausgewertet werden könnte. Einer dieser Leseköpfe ist etwa der Tibber Pulse IR.
Ebenso ist es möglich, an diesen Verstärker mehrere Sendeeinheiten anzuschliessen. Damit kann man mehrere Lesegeräte an der optischen Schnittstelle vom Stromzähler betreiben.

Die Lösung

Die hier vorgestellte Schaltung beinhaltet einen hochempfindlichen Empfänger und einen leistungsstarken Sender für die Infrarotsignale.

Die Hardware ist so gestalltet, dass sie problemlos auf den vorhandenen Geräten wie Stromzähler oder Tibber Pulse IR adaptiert werden kann, ohne etwaige Beschädigungen zu verursachen.

Das IR-Verstärkersystem besteht aus folgenden Baugruppen:

  1. Lesekopf für den Stromzähler
  2. Sendeeinheit für den Pulse
  3. Netzteil für die Spannungsversorgung


Gefahrenhinweis: Achtung Lebensgefahr! Beim Netzteil habt ihr es mit Netzspannung (230 VAC) zu tun.

Alle Dokumente für dieses System stellen wir hier kostenfrei zum Download und ausschließlich zum privaten Nachbau zur Verfügung. Die gewerbsmäßige Verwendung und Verwertung ist nicht gestattet.

Die einzelnen Baugruppen

Der Schaltplan

Die elektronsiche Schaltung besteht aus einem Transimpendanzverstärker und einem nachgelegenen Schmitt-Trigger, der das aufbereitete Signal an die Sendevorrichtung übermittelt. Das Netzteil versorgt die Elektronik mit Energie.
Im Schaltplan ist keine Sicherung für den AC/DC-Wandler vorhanden. Ihr solltet aber zwingend eine Schutzeinrichtung vorsehen.

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Schaltplan für den IR-Verstärker

Bauteilliste

Bauteil Typ Bezeichnung Lieferrant (*A)
U1 LM258 OP-Amp Amazon
U2 IRM-01-5 AC/DC Wandler 200 mA, 5V Amazon
D1 1540031EA4590 (Würth) IR Empfangsdiode Mouser
D2 HIR 22B-L289 IR Lesediode Reichelt
D3 LED beliebige 3 mm LED (vorzugsweise Low Current; evtl. muss der Vorwiderstand angepasst werden) Reichelt
Q2 BS170 FET Reichelt
R verschieden Standardwiderstände 1/4 Watt Sortiment

Eine Lochrasterplatine für den Aufbau gibt's hier: Platinenmaterial
Die verwendeten elektrischen Verbinder sind von der Serie PSK, PSS bzw. NSK, NSS, welche es von verschiedenen Herstellern und Lieferranten gibt.

Elektronik Aufbau

Die Elektronik haben wir auf einer Lochrasterplatine aufgebaut. Für eine professionelle Platine erschien uns der Aufwand zu hoch. Wir haben bewust auf SMD-Bauteile verzichtet, womit ein problemloses Nachbauen gewährleistet sein sollte.

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IR-Verstärker Platinenvorderseite und Rückseite
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IR-Verstärker Sendeeinheit
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In Gehäuse eingebaute Platine für Netzteil

Gehäusetechnik

Die Gehäuse sind für den 3D-Druck optimiert und lassen sich problemlos drucken.
Alle Konstruktionen stehen als STL und STEP Dateien ZIP-Archiv zum Download bereit. Die STEP-Dateien lassen sich in einem beliebigen Konstruktionsprogramm weiter verarbeiten, für den Fall, dass Ihr etwas verändern wollt.
Wir haben alle Teile aus PLA (hier bei Amazon) mit einer Schichtdicke von 0,25 mm gedruckt.

Netzteil

rail_housing_v1.zip rail_housing_v1.zip

Sendeeinheit

Die kleinen Pilze sollen in die Bohrungen im Gehäuse streng einrasten. Je nach Drucker kann es passieren, dass das bei euch nicht genau passt.

sender_tap_v1.zip sender_tap_v1.zip

Leseeinheit

Für die Leseeinheit wird noch ein kleiner Magnet (20x4) mit Senkung benötigt. Link (*A)

receiver_housing_v1.zip receiver_housing_v1.zip