Comunicaciones por infrarrojo.
En esta entrada vamos a ver como funciona la comunicación infrarroja en la electrónica. Pero primero para ello, hablaré sobre la luz infrarroja, que es el fenómeno físico del cual se aprovecha ésta rama de la electrónica.
Luz visible Vs luz invisible.
La luz es una radiación electromagnética visible que el ojo humano es capaz de descomponer al incidir ésta en objetos sobre los que se refleja. Así por la absorción de dicha radiación en los medios, podemos ver el cielo azul, los bosques verdes y los desiertos amarillos, entre otros muchos colores.
Pero existen otras frecuencia de dicha radiación que el ojo humano no es capaz de descomponer.
Si a la luz la hacemos pasar por un prisma, se descompondrá en sus frecuencias visibles en forma de colores. Entre los extremos de dicho rango podemos destacar el rojo y el violeta. Por encima del rojo la radiación electromagnética entra en un grupo llamado infrarrojo, y que es una rango de frecuencias que no es visible por el ojo humano debido a la larga longitud de onda que impide que los receptores del ojo no puedan descomponer su "luz".
Pero podemos ver la luz que emite un dispositivo de infrarrojos de cierta "baja frecuencia" del rango usando un móvil o cámara digital.
La luz infrarroja se caracteriza, aparte de su longitud de onda, en que es una luz que tiene cierta energía térmica. Es precisamente esa cualidad lo que lo hace ideal para las comunicaciones infrarrojas, ya que en ciertos dispositivos activos, su luz será más coherente y centrada haciendo posible que un detector pueda recibir la señal emitida en forma de infrarrojos.
Cuando un cuerpo emite en radiación infrarroja, se dice emisión IR o radiación IR.
Protocolo NEC.
Este protocolo es una unión de micro pulsos de ráfagas de infrarrojo que producen una codificación según un código establecido. Así, si generamos un pulso de infrarrojos durante 562,5µs a una frecuencia de 38KHz, solo tendremos que establecer la duración de los espacios para generar un código de comunicación (similar al código Morse).
Si creamos un pulso infrarrojo durante 562,5µs y cortamos la emisión durante otros 562,5µs, habremos generado una señal compuesta cuyo periodo de transmisión es suma de ambos estados, es decir 1,125ms.
Si creamos un pulso infrarrojo durante 562µs, cortamos la emisión durante 1,6875ms, el tiempo de transmisión de la señal será de 2,25ms.
El protocolo NEC se basa en transmisión de bit de información en forma de infrarrojos, por lo que podemos decir que para el primer periodo de 1,125ms es un estado bajo o 0, mientras que para un periodo de 2,25ms es un estado alto o 1.
Según las normas del código NEC al iniciar una comunicación se debe de dar un paquete (cabecera) de inicio de comunicación específico con las siguientes características:
● Un impulso líder de 9ms.
● Un espacio 4.5ms.
● La dirección de 8 bits para el dispositivo receptor.
● La inversa lógica de 8 bits de la dirección.
● El comando de 8 bits.
●La inversa lógica de 8 bits del comando.
●Un pulso 562.5μs última ráfaga para indicar el final de la transmisión del mensaje.
Por lo que una comunicación básica tendrá la siguiente forma:
Como cada 8 bits es un byte de información, la cabecera básica de información está compuesta de 4 bytes y esta información básica forma un paquete o comando.
Entonces, ¿cómo se consigue una comunicación mediante sistemas de infrarrojo? Toda comunicación IR debe de estar tratada mediante un protocolo de transmisión IR como el visto en el punto anterior. Las comunicaciones IR se realizan de forma que los diferentes equipos de los fabricantes no produzcan interferencias de infrarrojos en sus dispositivos por parte de otros circuitos de emisión - recepción de IR cercanos. De ahí que, para que una comunicación sea efectiva, el emisor y el receptor tengan que estar visualmente enfrentados.
Como emisor de infrarrojos, los fabricantes producen equipos que generan ciertos paquetes de comandos específicos. Así por ejemplo un mando a distancia, produce por cada tecla de su mando un comando específico que será recibido por el receptor.
Tipos de emisores y receptores.
En el mercado existen varios tipos de emisores y receptores, desde integrados hasta lineales y de diversos funcionamientos. En esta entrada vamos a usar el fototransistor PT1302BC2 como receptor de una fuente infrarroja que emitiremos con un diodo de infrarrojos normal.
El PT1302BC2 es un fototransistor de dos patillas cuya base está integrada en la parte superior del transistor y expuesta directamente a la luz.
El diodo de infrarrojos es un diodo de 5mm normal, pero que tiene unas impurezas de Galio, Arsénico y Zinc que lo hacen emitir a una frecuencia de infrarrojos cuya luz no ve el ojo humano.
Pero en el mercado se suelen encontrar fotorreceptores del tipo TSOP4838 que están especialmente diseñados para la conversión de una codificación NEC, ya que los dos primeros dispositivos te permitirán enviar y detectar el infrarrojo pero no hay posibilidad de codificar o decodificar el pulso infrarrojo sin un medio externo.
Sin embargo, el TSOP4838 tiene una serie de filtros internos que permiten decodificar un pulso de 4 bytes en su entrada, modulando a una frecuencia para actuar sobre una salida.
PRÁCTICA. DETECTOR DE INFRARROJO BÁSICO.
En esta simple práctica vamos a crear un detector de infrarrojos en donde con el foto emisor emitiremos la señal infrarroja. El fototransistor detectará dicha señal térmica y llevará al transistor a la saturación, haciendo que se encienda el LED que está conectado a su colector. El circuito es el siguiente:
Y el funcionamiento es sencillo. Si interpones un objeto opaco entre el diodo infrarrojo y el foto transistor, el led se apagará ya que el transistor pasa al corte. Si quitas el objeto, el led se enciende, porque el transistor pasa a la saturación.
En la imagen puedes ver un TSOP4838 que será objeto de otra entrada.
Os dejo el vídeo de mi canal de YouTube para que veáis el proceso y explicación. Gracias por compartir y seguirme en mis redes sociales.