¿Por qué los mandos a distancia IR influyen en las radios AM?

Question

Cuando pongo mi mando IR cerca de cualquier radio AM y pulso cualquier botón del mando, puedo escuchar un sonido del altavoz de la radio (como un pitido). Este fenómeno me resulta muy extraño porque la radio no tiene ningún receptor IR en su interior.

Por otro lado, la frecuencia de la radio AM es de más de 530 kHz, pero la frecuencia del mando a distancia IR suele ser de sólo 30 a 38 kHz.

Además, el oído humano no puede percibir frecuencias superiores a 20 kHz, pero la frecuencia del mando a distancia por infrarrojos es superior a 30 kHz.

Me pregunto por qué las radios AM reaccionan a los mandos IR.

Answer 1

Esta señal IR es efectivamente ignorada por la radio AM. Sin embargo, una radio AM es muy sensible la ondas de radio (sí, DUH! ;-) )

Cuando el mando a distancia por infrarrojos funciona (se pulsa un botón) el chip del mando encenderá un circuito resonador de reloj que necesita para generar las señales de infrarrojos. He visto que la mayoría de los mandos a distancia IR utilizan un resonador de 455 kHz. Esto se utiliza simplemente porque es barato.

El chip del mando a distancia por infrarrojos tiene un circuito que divide esta frecuencia para obtener los 38 kHz que necesita. Una división por un factor de 12 serviría como 455 kHz / 12 = 37,9 kHz. Sí, eso es "lo suficientemente cerca" ya que los receptores de IR no son tan precisos, no pueden distinguir entre 38 kHz y 37,9 kHz. Además, eso no es necesario, los 38 kHz son sólo una "portadora" que no contiene información.

Así que ahora tenemos 38 kHz que es una señal que tiene un onda cuadrada forma cuando sale del chip remoto IR. Esto se debe a que esto es simple (el circuito lógico trabaja con señales de onda cuadrada) y el LED IR necesita estar encendido o apagado. Así que no hay necesidad de niveles "intermedios".

Ahora bien, una propiedad de una señal de onda cuadrada es que no sólo contiene una única frecuencia (como 38 kHz), sino que también contiene muchos múltiplos (en su mayoría, armónicos desiguales) de esa frecuencia, así: 2 x 38 kHz = 76 kHz, 3 x 38 kHz = 114 kHz, ... 14 x 38 kHz = 532 kHz . Ahí lo tienes, ¡el 14º armónico ya está en una frecuencia que la radio AM puede recibir!

Nunca subestimes el contenido armónico de las señales de conmutación y de onda cuadrada. Una vez trabajé en un producto en el que el 238º armónico de un convertidor DCDC que funcionaba a 600 kHz perturbaba el receptor, que trabajaba a 142,8 MHz.

Answer 2

Lo más probable es que su radio esté captando una radiación electromagnética no deseada procedente de los circuitos del mando. Mencionas que opera entre 30 y 38KHz, pero el IR probablemente utiliza una modulación de onda cuadrada, por lo que seguirás captando los armónicos. Por supuesto, podría ser alguna otra señal que no sea el accionamiento del LED la que se capte.

Una vez que tenga una señal o un armónico cerca de la frecuencia a la que su radio está sintonizada, la radio lo heterodinamizará hasta la banda de audio. Pruébalo con una calculadora, esas pueden ser aún más divertidas si tienes una ruidosa.

Answer 3

Tienes 2 bordes de nanosegundos dentro del Remoto.

Los bordes de 2nanosegundos son tan rápidos que sirven como IMPULSOS FINOS a la mayoría de los circuitos.

Por lo tanto, los circuitos de radio AM están siendo golpeados con pequeños rayos, y el timbre, y se oye eso.

"es seguro decir que no contribuyen con ninguna EMI" aunque claramente los impulsos contribuyen, porque la actividad puede ser escuchada. Una radio AM con un ancho de banda de 10KHz (doble banda lateral) tiene un ruido de fondo de -174dBm/rootHz + 10dB de figura de ruido en los transistores frontales + 40dB de aumento del ruido de fondo por ser la potencia de ruido proporcional al ancho de banda, = -174 + 50 == 124 dBm. Dado que 0dBm a través de 50 ohmios es 0,632 voltios PP, y -120dBm es 1 millón de veces menor en voltaje, el piso de detectabilidad es de aproximadamente 0,6microvoltios. O 0,0000006 voltios; ahora quieres apostar por transiciones lógicas de 5 voltios de la MCU NO ser detectado por una radio AM, siendo estos receptores notorios por la susceptibilidad a la estática.

Así que ahora tenemos algo de ciencia, algo de matemáticas y física reales, detrás de por qué el REMOTO IR puede ser detectado por una RADIO AM. Genial, ¿eh?

Ahora, algunos detalles sobre el acoplamiento entre el mando IR y la radio AM:

El mando tendrá varios centímetros de traza en la PCB desde la MCU hasta el transistor controlador del LED, que escupe corrientes de 0,1amp o 0,2 amp para el LED, limitadas por una resistencia de 5 ohm o 10 ohm. En la base del transistor serán 10mA con bordes de 2nanoSegundos. Desde el colector serán 100mA (SWAG) con caída rápida y subida lenta (ya que el transistor sale de la saturación lentamente). Estas corrientes pueden acoplarse magnéticamente en CUALQUIER bucle del circuito dentro de la radio AM.

Sin embargo, pensemos en el acoplamiento capacitivo.

La radio AM es de tamaño no nulo y supondremos varios centímetros de traza de PCB que se acoplan capacitivamente al mando IR.

Así que vamos a modelar estas trazas de PCB: 2cm de largo 1mm de ancho, 2cm de distancia.

C = Eo * Er * Área/Distancia = 9e-12 Farad/metro * 1(aire) * (2cm * 1mm)/2cm

C = 9e-12 * 1mm = 9e-15 ~~ 1e-14 faradios. [esto ignora el fringing y la alineación]

Ahora vamos a calcular una corriente de desplazamiento (la corriente generada por la carga y la descarga, al cambiar el flujo del campo eléctrico), entre IR remoto y la radio AM.

Q = C * V; y diferenciamos para obtener dQ/dT = dC/dT * V + C * dV/dT

ahora supongamos un C constante (a través del aire) y tenemos dQ/dT = C * dV/dT = Icorriente

Nuestra corriente inyectada (por cambio de campo eléctrico) es

I == 1e-14 Farad * 3 voltios / 2 nanosegundos

I ~~ 1e-14 * 1/nano == 1e-5 amp = 10 microAmps inyectados en la radio AM

Supongamos que la impedancia del nodo es de 1.000 ohmios. Utilizando la Ley de Ohms, se obtiene

10uA * 1Kohm = 10 miliVolts.

Y o los circuitos sintonizados en AM pueden sonar, con este impulso de 2 nanosegundos, o un armónico mayor (según Bimpelrekkie) puede entrar a través de la antena.

\================== Ahora para el acoplamiento magnético ===========

Los bordes de 2 nanosegundos son bastante rápidos para que el efecto piel en los planos de cobre provoque cierto apantallamiento magnético y, por tanto, la atenuación de la tensión inducida.

Asumiremos que hay NO atenuación por planos, y sólo calcular la tensión inducida en el peor de los casos en los circuitos de radio AM.

Al igual que con el acoplamiento de Efield, suponga una distancia de 2 centímetros entre el agresor y la víctima. Y suponga que la víctima (la radio AM) tiene un bucle de 2 cm por 2 mm. Y asuma una alineación en el peor de los casos.

La ecuación relevante (ignorando algunos términos del logaritmo natural para facilitar las matemáticas) es

Vinduce = [ MUo * MUr * Área/(2*pi*Distancia) ] * dI/dT

donde asumiremos que dI/dT = 10 miliAmps / 2 nanoSegundos

Utilizando MUo = 4*pi*1e-7 Henry/metro y MUr = 1(aire, cobre,FR-4, etc) tenemos

Vinduce = 2e-7 * Área/Distancia * dI/dT

Vinduce = 2e-7 * (2cm * 2mm)/2cm * 0,01amp/2nanoSegundo

Vinduce = 2e-7 * 0,002 * 0,01/2nano

Vinduce = 2e-7 * 2e-3 * 1e-2 * 0,5 * 1e+9

Vinduce (no tengo ni idea de lo grande/pequeño que será esto, hasta que se hagan las cuentas)

\= 4 * 0,5 * 1e(-7-3-2+9) = 2e(-12+9) = 2e-3 = 2 miliVoltios de acoplamiento magnético