Warum befinden sich viele IR-Empfänger in Metallkäfigen?

[2_D-Widerstandsgitter-Methode zur Untersuchung von Abschirmungstopologien hinzugefügt]

Sie möchten, dass der IR-Empfänger auf Photonen und nicht auf externe elektrische Felder reagiert. Die Fotodiode ist jedoch ein gutes Ziel für den Müll von Leuchtstofflampen (200 Volt in 10 Mikrosekunden), da die 4'-Röhre 120-mal pro Sekunde den Lichtbogen zurückzündet. [oder 80.000 Hertz für einige Röhren]

C = E 0 * E r * EIN r e ein / D ich s t ein n c e

$C = E0*Er*Area/Distance$

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

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

ich = C * d V / d T

$I = C * dV/dT$

Das ---- 2 nanoAmp ---- ist anscheinend eine große Sache (die Flankenrate von 10 us liegt in der Nähe einer halben Periode von 38 kHz).

Der Metallkäfig schützt, indem er das E-Feld exponentiell abschwächt. Je weiter sich der Käfig vor der Fotodiode befindet, desto dramatischer ist die E-Feld-Dämpfung. Richard Feynman erörtert dies in seinem 3-bändigen Taschenbuch über Physik [ich finde einen Link oder zumindest eine Seite #] in seinem Vortrag über Faradaysche Käfige und warum die Löcher akzeptabel sind, WENN die gefährdeten Schaltkreise mehrere Löcher voneinander entfernt sind -Diameter. [wieder exponentielle Verbesserung]

Sind andere Efield-Müllquellen in der Nähe? Wie wäre es mit digital verrauschten logischen 0 und logischen 1 für LED-Anzeigen? 0,5 Volt in 5 Nanosekunden oder 10 ^ 8 Volt / Sekunde (Standard-Prellen von "leisen" Logikpegeln, wenn die MCU-Programmaktivität fortgesetzt wird). Wie wäre es mit einem Schaltregler im Fernseher? Ausschalten der Wechselstromschiene mit 200 Volt in 200 Nanosekunden oder 1 Milliarde Volt / Sekunde bei einer Frequenz von 100 kHz.

Bei 1 Milliarde Volt / Sekunde haben wir 100 NanoAmps-Aggressorströme. Natürlich sollte es keine Sichtverbindung zwischen einem Switchreg und dem IR-Empfänger geben, oder?

Die Sichtlinie spielt keine Rolle. Die Efields erkunden alle möglichen Pfade, einschließlich Auf und Ab oder um Ecken.

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

TIPP ZUM VERHALTEN: Die Efields erkunden alle möglichen Wege.

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Vom Meister des klaren Denkens selbst biete ich in seinen eigenen Worten die Erklärung von Herrn "Warum ist das Space Shuttle hoch über Cape Canaveral explodiert?", Dem fröhlichen Dr. Richard Feynman.

Er gab ungefähr 1962 eine zweijährige Einführung in die Physik an der Caltech. Seine Vorlesungen wurden mit größter Sorgfalt transkribiert, um als Referenzmaterial zu dienen. Außerdem wird der neugierige Teenager die Diskussionen in der realen Welt in Feynmans Stil genießen und in 3 Taschenbuchbänden als "The Feynman Lectures on Physics" veröffentlicht. Aus Band II, der sich auf "hauptsächlich Elektromagnetismus und Materie" konzentriert, wenden wir uns Kapitel 7 "Das elektrische Feld unter verschiedenen Umständen: Fortsetzung" zu. Auf den Seiten 7-10 und 7-11 stellt er "Das elektrostatische Feld eines Gitters" vor. .

Feynman beschreibt ein unendliches Gitter aus unendlich langen Drähten mit einem Drahtabstand von 'a'. Er beginnt mit Gleichungen [eingeführt in Band 1, Kapitel 50, Harmonische], die sich dem Feld annähern, wobei immer mehr Ausdrücke optional verwendet werden können, um eine immer größere Genauigkeit zu erzielen. Die Variable 'n' gibt die Reihenfolge des Terms an. Wir können mit "n = 1" beginnen.

Hier ist die Zusammenfassungsgleichung, wobei 'a' der Abstand zwischen Gitterdrähten ist:

F n = EIN n * e^{-} Z / Z Ö

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

Z Ö = ein / (2 * p ich * n)

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

F n = EIN n * e^{-} (2 * p ich * 1 * 3 m m) / 3 m m

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

Da dieses Fn e ^ -6,28 kleiner als An ist, haben wir eine schnelle Abschwächung des äußeren elektrischen Feldes.

Mit 2,718 ^ 2,3 = 10, 2,718 ^ 4,6 = 100, 2,718 ^ 6,9 = 1000 ist e ^ -6,28 ungefähr 1/500. (1/533, von einem Taschenrechner)

Unser externes An-Feld wurde um 1/500 auf 0,2% oder 54 dB schwächer reduziert (3 mm innerhalb eines Rasters mit einem Abstand von 3 mm). Wie fasst Feynman sein Denken zusammen?

"Mit der soeben entwickelten Methode lässt sich erklären, warum die elektrostatische Abschirmung mittels eines Bildschirms oft genauso gut ist wie bei einem massiven Metallblech. Außer in einem Abstand vom Bildschirm, der ein paar Mal so groß ist wie der Abstand der Bildschirmdrähte Felder innerhalb eines geschlossenen Bildschirms sind Null. Wir sehen, warum Kupferschirm - leichter und billiger als Kupferblech - oft verwendet wird, um empfindliche elektrische Geräte vor externen Störfeldern abzuschirmen. " (Endzitat)

Wenn Sie ein eingebettetes 24-Bit-System suchen, benötigen Sie eine Dämpfung von 24 * 6 = 144 dB. Bei 54 dB pro Einheit_Abstand müssen Sie einen Abstand von 3 * Draht-Draht hinter dem Gitter haben. Bei einem 32-Bit-System entspricht dies 32 * 6 = 192 dB oder fast 4 * Draht-Draht-Abstand hinter dem Gitter.

Vorsichtsmaßnahme: Das ist Elektrostatik. Schnelle E-Felder verursachen transiente Ströme in den Gitterdrähten. Ihr Kilometerstand wird variieren.

Beachten Sie, dass wir nur den Teil "a = 1" der Lösung verwendet haben. Können wir die zusätzlichen Teile der Oberschwingungs- / Serienlösung ignorieren? Ja. Mit "n = 2" erhalten wir die Dämpfung * Dämpfung, und "n = 3" ergibt Dämpfung * Dämpfung * Dämpfung.

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BEARBEITEN Um gängigere mechanische Strukturen zu modellieren und die endgültigen Abfallmengen zu bestimmen, wenn ein Efield in einen Kreis eingekoppelt wird, müssen wir (1) die Impedanz des Kreises bei der Aggressorfrequenz und (2) die Kopplung von einem 3_D-Müllaggressor kennen zu einem 3_D-Signalkettenknoten. Der Einfachheit halber modellieren wir dies in 2_D unter Verwendung des verfügbaren Widerstandsgitters

schematisch

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Vermutlich ist der mittlere Stift gnd, der sich nach innen erstrecken würde, um das Chipsubstrat zu stützen. Wäre das nicht schild genug? Bin auch misstrauisch, dass der Rahmen "X" den frontalen Strahlengang blockiert ... könnte es sich um einen optischen Diffusor handeln?

Glen_geek

Vielen Dank für die mathematisch vollständige Antwort, die gute Erklärung und das entzückende Zeichnen von marodierenden elektrischen Feldern!

R Zach

Für erfolgreiche eingebettete Systeme sollten alle Störer identifiziert und quantifiziert werden, damit Risiken im Voraus bekannt sind. Bei der Erstellung von Tools zum Identifizieren / Quantifizieren arbeite ich täglich mit diesen Problemen. Ich habe gesehen, wie sich ein Team selbst zerstört hat, als es die Rückkopplungsrisiken in einem IR-Empfänger ignorierte. Ob auf Leiterplatten oder auf Silizium, häufig muss der Müll um 100 dB oder 150 dB gedämpft werden. Ohne die Phänomene zu identifizieren und zu quantifizieren, ist es nur eine Frage der Hoffnung. Um zusätzliche Schichten oder zusätzlichen Platz auf der Leiterplatte oder 10 weitere Stifte auf Silizium zu verwenden, braucht man einen guten Grund. Extreme Wiedergabetreue erfordert Aufmerksamkeit.

analogsystemsrf

+1 Für die Bezugnahme und das Zitieren von "The Feynman Lectures on Physics"

jose.angel.jimenez

Warum befinden sich viele IR-Empfänger in Metallkäfigen?

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