IR-Fernbedienungen - Reales Luftkabel

 

Materialbedarf

 

Anz. Bezeichnung Datenblatt Ersatz
2 Batterie/Spannungsquelle 9V    
1 Spannungsregler 7805  
1 Transistor BC548C (BC546C-BC550C)  
1 IR-Leuchtdiode LD271 LD274
1 IR-Empfänger  
2 CMOS-IC 4069  
1 Widerstand 100 Ohm    
1 Widerstand 220 Ohm    
1 Widerstand 470 Ohm    
1 Widerstand 47 kOhm    
2 Kondensator 100 nF    
1 Kondensator 220 pF    
1 Trimmpotentiometer 100 kOhm  
1 Mikrotaster  
1 Standard-Leuchtdiode 3mm oder 5mm 3mm, 5mm  

 

 

Grundlagen

 

Wir drücken auf den 'Ein-Taster' der Fernbedienung des Fernsehers und dieser erwacht zum Leben. Es wird auf 'nächster Titel' auf der Fernbedienung des CD-Players betätigt und auch dieser spielt den folgenden Song. Alles ist durch Fernbedienungen insbesondere durch entsprechende Sender und Empfängerschaltungen realisierbar. Wir haben hier also wirklich so etwas wie ein 'Luftkabel'

 

Um Fernbedienungssignale, auch in größerer Entfernungen, zu realisieren, so werden die Infrarot-Signale nicht als Dauerlicht gesendet, sondern mit einer bestimmten Frequenz. Um beim Empfänger nicht komplexe Filterschaltungen etc. bauen zu müssen um diese Frequenz zu erkennen, gibt es bereits fertige Schaltkreise.

Die bekanntesten dieser Gattung sind wohl die IR-Empfänger-ICs des Typs TSOP48xx. xx steht hier für die gewünschte Empfängerfrequenz. Wir setzen her den TSOP4836 ein, welcher eine Empfängerfrequenz von 36 kHz hat.

Der TSOP benötigt eine Betriebsspannung von 4,5-5,5V ist CMOS und TTL-kompatibel. Der Ausgang ist Low-aktiv, was man Berücksichten sollte.

 

 

Der Empfänger zuerst

 

 

Da der Ausgang des TSOP Low-aktiv ist, schalten wir noch einen Inverter am Ausgang dazu welcher uns auch gleichzeitig als Treiber dient.

Da der TSOP mit max. 6V arbeitet, legen wir die Spannung auf 5V fest, was den Einsatz eines Spannungsreglers erforderlich macht.

Nachdem man die Schaltung in Betrieb genommen hat, kann man diese Schaltung ja einmal mit der heimischen Fernbedienung testen. Diese arbeiten meist auch mit 36 kHz und so sollte die Leuchtdiode anfangen zu flimmern, wenn man eine Taste betätigt.

 

 

Dazu einen einfachen Sender

 

 

Da wir unsere eigenen Signale senden wollen, bauen wir uns einen kleinen 36 kHz Sender. Dieser muss aber, nach Inbetriebnahme, aber noch geeicht werden. Hierzu betätigt man den Taster immer wieder und dreht den Trimmer P1 so lange, bis die Leuchtdiode auf dem Empfänger sauber aufleuchtet.

Jetzt werden, beim Druck auf den Taster S1, immer Signale mit 36 kHz gesendet. In der Regel werden nur kurze Signale gesendet. Der Empfänger braucht mindestens 10 Takte des Sendesignals um dieses eindeutig zu identifizieren. Anhand der Länge des empfangenen Signals, kann man dann ein Signalmuster erkennen und entsprechend auswerten. Ein Sender sendet dann z.B. 20 Takte, 50 Takte Pause, wieder 20 Takte usw. Der TSOP macht hieraus durchgehende Signalpegel, dessen Zeit man dann z.B. mit einem Mikrokontroller messen und auswerten kann.

Eines des bekanntesten Signalprotokolle ist das RC5-Protokoll. Im Internet findet man hierzu die entsprechende Informationen.

 

 

Steigerung der Reichweite

 

 

Mit dem bisherigen Sender lassen sich schon Reichweiten von bis zu einem Meter erreichen, wenn die Umgebungsbestimmungen stimmen. Moderne Fernbedienungen schaffen aber problemlos einige Meter. Wie machen die das?

Zum Einen durch optische Maßnahmen. Zum Beispiel durch Tageslichtfilter, Linsen und so weiter.

Wer sich aber das Datenblatt der Infrarot-Leuchtdiode ansieht, wird leicht feststellen dass diese, anders wie normale LEDs, einen sehr viel größeren Betriebsstrom zulassen. Dadurch natürlich auch stärkere Signale aussenden.

Wir stoßen hier aber an die Grenzen unseres CMOS-Schaltkreises. Daher müssen wir noch einen Transistor als Verstärker einsetzen um die IR-LED mit ca. 90 mA 'zu füttern'. Bei dieser Schaltung nun schafft man bei guten Bedingungen schon gut 2-3 Meter.

 

 

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