איך בודקים רכיבי אינפרה-רד?

איך מפעילים רכיבי אינפרה-רד?

ואיך משתמשים ברכיבי infrared IR?
מדריך אינפרה-רד לשידור, קליטה של נתונים בין מיקרו מעבדים.

אחד השימושים הנפוצים בשידור אינפרארד [תת-אדום] הוא לשליחת פקודות למכשירים חשמליים בעזרת שלט IR  .

השלט כולל לד  infrared  שמשדר פולסים באופן שונה עבור לחיצה שונה על לחצני השלט.

תדר זה אומנם נחשב לתדר אור אבל תדרו מתחת לתדר המינימלי הנראה לעין של אדם.

התדר הנמוך ביותר שאנו רואים הוא אדום ותדר האינפרא – רד הוא נמוך מזה, זו הסיבה ששמו אינפרא רד [תת-אדום]

בעבר היו שלטי טלויזיה משדרים צליל בתדר 40KHz

בעזרת שלט כזה ניתן היה לשלוט על הטלויזיה.

אוזן האדם לא מצליחה לשמוע צלילים בתדר של מעל 20KHZ לכן השלט היה מבחינת המשתמש שקט.
אולם שיטה זו כללה מספר חסרונות

• השלט היה חייב להיות עבה היות וקוטר הרמקול היה מעל 15ממ.
• המתח הנדרש היה מעל 3V לכן חייב סוללה עם מתח גבוהה יותר.
• כלבים היו מסוגלים לשמוע את הצליל.
• הבעיה הכי גדולה: לא נדרש קשר עין בין המשדר למקלט, לכן לחיצה על השלט הייתה משפיע לעיתים על הטלויזיה של השכן!

שלטים חדישים של מכשירי חשמל

היום שלטים של מכשירי חשמל מבוססים בדרך כלל על שידור IR
אבל גם שיטת השליטה עם IR לא מושלמת…
היות וקימים המון מקורות לאור בתדר IR [לדוגמא אור השמש] היתה קיימת בעיה קשה של זיהוי מוטעה.
הפיתרון הוא יצירת הפעלות והפסקות בתדר IR, כך שרק גל IR בתדר מסויים שמופיע ומפסיק בתדר מסויים [כ 40KHz ] יזוהה על ידי המקלט.
תדר נמוך זה נקרא תדר גל נושא והוא יכול להיות גם 30K 33K  36K 38K 40K 56K וכו'
אם אנו שמשמשים במקלט הרגיש ל- 38K [תדר מרכזי של 38K], יש ליצר גל מרובע בתדר של בערך 38KHz
סטייה קטנה של כמה אחוזים לא ממש תשפיע על הביצועים, אבל סטייה גדולה מזו תפגע ברגישות ולכן גם בטווח.

כשעוסקים בתדרי אור לעיתים קרובות משתמשים באורך הגל במקום בתדר שלו

לדוגמא אנו עושים שימוש בלד  IR שתדר האור שהוא מייצר הוא   940nM =  940 * 10^-9 M
גם יצרני לדים באור נראה לעיתים מציינים את אורך הגל של האור.

ניתן גם להמיר אורך גל לתדר
זו הנוסחא:

בתרשים זה ניתן לראות מתי יזוהה השידור על ידי רכיב הקליטה

אז בשביל להעביר מצב OFF או ON צריך:

• IR LED מתאים למקלט
• מייצר תדר מתאים  לדוגמא 38KHz
• דוחף זרם ללד – חלק מהלדים יכולים לעבוד ב 50mA ואף יותר, היות ורוב המערכות הדיגיטליות לא מסוגלות לספק זרם זה, נוסיף דוחף זרם.
• מקלט IR שהוא למעשה IC עם מספר מרכיבים[פירוט בהמשך].

מבנה המקלט:

למקלט רק 3 פינים, 2 עבור מתח ואחד – מוצא.

ניסוי שידור OFF או  ON

איך נראים הרכיבים?

ראו הסבר גם פה [מ – wikipedia]

איך בודקים יכולת שידור וקליטה?

איך בודקים מה התדר המרכזי של המקלט שלכם?

לרכישה סט אינפרארד -במשלוח מהיר

אז אם אני רוצה לשדר למקלט אפס – אני משדר 38KHz

ואם אני רוצה לשדר למקלט אחד – אני מפסיק לשדר.

אבל בדרך כלל לא מספיק לי לשדר OFF או ON, בדרך כלל ארצה לשדר נתונים [כמו טקסט או קודים של פעולה]
במילים אחרות ארצה לשדר מילים בינאריות שיקלטו ויפוענחו.

לשם כך ניתן להעזר ביחידת ה  – UART שנמצע כמעט בכל המעבדים.

על תקשורת UART ראו פה

כדי לשדר ביט אפס נשדר 38KHz, כדי לשדר ביט שהוא אחד לא נשדר כלל.
אבל, יש לשים לב שבגלל הזמן הגדול שלוקח למקלט לזהות קליטה, יש לעבוד בקצב תקשורת איטי מאוד [נניח 120BPS].

תרשים מלבני של מערכת הכוללת שני מיקרו מעבדים ומאפשרת העברת מילים בינאריות על ידי יחידות UART

אם המעבד שלך לא תומך בקצב איטי מספיק של UART, תוכל לדמות את התנהגות ה- UART על ידי תוכנה.
הסבר פה:

איך ניתן להפיק 38KHz  עבור השידור?

קימות כמה אפשרויות:

1.   על ידי רכיב מתנד המבוסס על נגד וקבל – לדוגמא   NE555
חיסרון – התדר לא יציב ומשתנה עם הזמן ועם הטמפ' – עלול ליצור בעייה של אמינות.

2. כתיבת רוטינת פסיקה כך שהמעבד ייצור את התדר במהלך כל ריצת התוכנית.

3. בניית מתנד גבישי והוספת מונה בינרארי המשמש כמחלק תדר.
החלוקה היא בחזקות של 2,    Q בטבלא הוא החזקה של 2 בה נחלק.
טבלה למציאת גביש המתאים אחרי חלוקה ליצירת תדר של 38KHz

פרויקט יב – מערכת לשידור הודעות על ידי קרן אינפרא-רד IR

שאלות יתקבלו פה…