¿Qué tipo de detector y circuito convertidor de infrarrojos se podría utilizar para reducir la frecuencia de una señal de control remoto de infrarrojos (en el rango de 35 a 45 kHz) a señales de frecuencia de audio (0.1-20 kHz) del nivel y potencia apropiados para alimentar la entrada de micrófono en el conector de auriculares TRRS de un teléfono móvil para un análisis y decodificación posteriores? ¿Funcionaría algo simplemente con una cascada de dos biestables D divisores de 4? ¿O serían necesarios chips decodificadores/(re)codificadores o un microcontrolador?
Respuestas
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lillq
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Esto es realmente muy fácil.
El 36kHz es la frecuencia portadora, la señal de banda base está muy dentro del rango de audio. Usa un receptor RC integrado, sería absurdo hacer el tuyo propio. Combinan AGC, filtro pasa banda y demodulador.
He utilizado dispositivos de Vishay, y estoy muy satisfecho con ellos.
Existen varios protocolos, pero RC-5 es el más utilizado, así que lo tomaré como ejemplo. RC-5 utiliza codificación Manchester, con un tiempo de bit de 1.778ms, de modo que las frecuencias más bajas son 281Hz y 562Hz respectivamente.
Eso está dentro del rango de audio, incluyendo bastantes armónicos, por lo que filtrarlo con un paso bajo a 20kHz, o incluso a 10, no daña la integridad de la señal, y podrás detectar los bordes. La imagen muestra un pulso de 889\$\mu\$s más una pausa similar, dando la frecuencia más alta de 562Hz, cortada en 10kHz.
El ancho de banda de voz del teléfono móvil está limitado a 4kHz, sin embargo, y dado que la entrada de micrófono está destinada principalmente a la entrada de voz, ese límite puede aplicarse también aquí. Puedes reproducir audio de calidad MP3 con él, pero no sé si también puedes grabarlo. De todos modos, con un filtro de paso de pared en peor caso a 4kHz, esa misma señal se vería así:
Aún así no hay problema; puedes pasar la señal a través de un comparador al muestrear y obtendrás bordes perfectamente sincronizados.
Eso es realmente todo. Conecta la salida del receptor RC a tu teléfono a través de un divisor de resistencia para llevar la señal de nivel lógico a nivel de micrófono. Si tu receptor funciona a 3.3V, el nivel de salida será aproximadamente 60dB por encima del nivel de micrófono de 2mV RMS. En ese caso, utiliza una resistencia de 70k\$\Omega\$ (para un total de 100k\$\Omega\$, la resistencia de pull-up en el receptor ya es de 30k\$\Omega\$) en serie con una resistencia de 100\$\Omega\$ para reducir la señal de RC. Tu resultado puede variar.
curiosidades
Los comandos de 14 bits se repiten con pausas de 50 veces el tiempo de bit durante un período total de 64 veces el tiempo de bit, de modo que la frecuencia de repetición es alrededor de 9Hz. A veces, la señal de banda base se utiliza directamente para hacer parpadear un LED de luz visible.
Nick
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Todavía encuentro esta pregunta confusa. ¿Quieres que la frecuencia del portador en la señal de IR se mapee en alguna propiedad de la señal de audio generada?
Si es así (y sería difícil imaginar para qué necesitarías eso), cuéntanos. Para eso, necesitas un circuito mucho más complejo que simplemente un receptor IR integrado.
Si no (por lo tanto, solo quieres decodificar señales IR usando la entrada de micrófono de cualquier dispositivo, y no necesitas ese mapeo), simplemente usa un receptor IR integrado, como un Sharp GP1UX310QS, conecta una resistencia de pull-down desde su salida a tierra (para formar, junto con su resistencia interna de pull-up de \$100\;k\Omega\$, un divisor de resistencia, que llevará su voltaje de salida (del orden de 3 V) a un nivel adecuado para tu entrada de micrófono - con una amplitud máxima en el rango de 10 mV a 150 mV, dependiendo de la sensibilidad), y finalmente conecta la salida también a la entrada de micrófono. Por ejemplo, la codificación RC-5 te dará ráfagas codificadas en Manchester con una frecuencia entre 281 Hz y 562 Hz (que se encuentran dentro de la banda de audio), repetidas con una frecuencia de 8.8 Hz (que no se encuentra en la banda de audio, pero no importa, porque aún podrás ver las ráfagas de 281 Hz a 562 Hz), y que pueden ser muestreadas y decodificadas por tu teléfono (suponiendo que la respuesta en frecuencia de tu entrada de micrófono llegue hasta 281 Hz, lo que puede que no sea el caso).
Sobre la resistencia de pull-down: dado que el valor óptimo depende de la impedancia de entrada de tu entrada de micrófono, y no has proporcionado esos datos, lo mejor es usar una resistencia ajustable pequeña. Conecta un extremo de la misma a la salida del GP1UX31QS, el otro extremo a tierra, y el cursor a tu entrada de micrófono. Una resistencia ajustable de \$10\;k\Omega\$ o \$20\;k\Omega\$ probablemente funcionará bien.
Cómo calculé las frecuencias:
Observa que 889 us es la duración de la mitad de un bit.
Durante intervalos en los que los bits codificados son todos iguales, como 0000 o 1111, la frecuencia será
\$f_1=\dfrac{1}{2·889\;\mu s}=562\;Hz\$.
Durante intervalos en los que los bits codificados son alternados, como 0101, la frecuencia será
\$f_2=\dfrac{1}{4·889\;\mu s}=281\;Hz\$.
También,
\$f_3=\dfrac{1}{114\;ms}=8.8\;Hz\$.
ozmank
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Actualización: Este no es mi diseño, pero parece razonable para una distancia de 3m. Más esfuerzo para alcanzar 10m. Crédito al diseño en el esquemático. ¿Necesitas Estéreo? ¿Necesitas especificaciones completas antes de hacer más comentarios?
Tu solución que solicitaste necesita un amplificador de transimpedancia para el detector, un amplificador AGC, un filtro de banda pasante coincidente Q>20 y un detector lineal muy sensible integrado en un receptor IR de bajo ruido. Muy económico y confiable. Utilicé la versión anterior y utilizando un V+ de bajo ruido obtuve un rango de 30 metros. Incluso rebotando en las paredes. Utiliza 2 o 3 emisores Sharp® @ 75mA o más para obtener el mejor rango.
Ver la parte inferior de la página para ver las especificaciones y la nota de aplicación.
Después de entender cómo funcionan los receptores IR y entender la mejora de la relación SNR de FM, mejora la relación SNR y la baja relación FM de BW del portador al audio, empeora. También la relación BW de AM vs SNR es un problema en esta aplicación —te das cuenta de que esto no funcionará. No puedes ajustar fácilmente un audio de alta calidad de 20kHz en un portador de 40kHz a menos que comiences a investigar esquemas de modulación de banda base como PSK. Así que considera el diagrama de bloques e intenta ver qué necesitas cambiar para usar modulación PSK donde el +/-180 sería caso Pk-Pk peor. Los esquemas AM tienen problemas de pérdida de trayectoria, por lo que quieres usar AGC para compensar las reflexiones de las paredes y utilizar PSK. Si hubieras subido el portador a 450kHz, entonces podrías usar AGC y filtros utilizados en radios AM, pero luego tendrías una gran dificultad con el amplificador de transimpedancia y la capacitancia de diodo versus la sensibilidad de carga.
¿Puedo preguntar, qué tan lejos esperas llegar y qué calidad deseas? ¿Teléfono celular? ¿Calidad de radio AM o FM? ¿Estéreo o mono?
Creo que a menos que estés profundamente involucrado en los moduladores de banda base y FM, podría terminar siendo una decisión de Comprar en lugar de Inventar de nuevo, yo compraría en lugar de reinventar la rueda usando 10kHz BW estéreo con FM en una frecuencia de portadora más alta.
