周波数つながりで、赤外線受光モジュールのBPF周波数

2022年7月10日：百均屋さんの紫外線LEDランプ
2022年7月7日：「糸ようじ」のプラケースを使うシリーズ：赤外線リモコンチェッカー
2022年7月8日：手持ちの赤外線リモコン受光モジュールを発掘してみたら・・・
ということで、周波数や波長をあれこれと考えておりました。

発掘した赤外線リモコン受光モジュールが６種類。
このセンサのBPF周波数、つまり赤外線のキャリアー周波数が
どんなものなのかを計ってみました。

通常は「38kHz」。
品種によってはもっと低い周波数や高い周波数が使われると。
そこで・・・
　・Arduino-UNOをベースに。
　・22kHz～54kHzの範囲で周波数を可変。
　　　　中心を38kHzにして±16kHz　
　・この周波数で赤外光LEDを点灯。
　　　　駆動デューティは1/3
　・駆動するパルスは「8波」。
　・5msごとに周波数を200Hzステップで
　　変えながらパルスを出力。
　・160ステップなので0.8秒サイクル。
　・赤外線モジュールからの応答を見れば
　　どのあたりの周波数を拾うのか分かる。
　・けっこう感度が良いので赤外LEDの駆動
　　電流をボリュームで絞れるように。
　・オシロスコープで観察できるように
　　周波数スキャンの様子をPWMでD/Aし、
　　ノコギリ波にして出力。
　・シリアルでも出力。
　　　5msに間に合うよう115.2kBPSに
　・センサーからの信号を8波パルスをオフする
　　タイミングでラッチしてPB2へ出力。

まず、こんな回路。

LED駆動の様子です。

8波の駆動パルスを出して、その応答を見ます。
　　反応無しなら「H」。
　　反応があれば「L」。

周波数をスキャンして「L」が続くところが、
BPFの中心周波数になると想像できます。

LEDとセンサーをくっつけると全周波数でLになってしまい、
応答周波数が分からなくなってしまいます。
LEDの電流を小さくして、LEDとセンサーをちょっと
離して様子を見ます。
センサーの種類により、ずいぶんと感度が異なります。
応答感度の中央が見れるよう適当に調整。
　　※センサーの出力信号はデジタルなので、
　　　強弱はわかりません。
　　　そこで応答周波数の「幅」から、中心を想像します。
　　※センサーをソケットで抜き差しできるよう
　　　「OUT GND VCC」の順にピンヘッダに
　　　ハンダしています。

実験の様子


結果。
センサーの写真とオシロ波形。
オシロの上段波形がスキャンしている周波数に比例した
ノコギリ波。
下段がセンサーの応答。　(Lで検出)

【01】

 

【02】

【03】



【04】



【05】



【06】



このように6つある中で4つの中心周波数はほぼ「38kHz」。
２つが「低い目」で、「28～32kHz」あたりになっているのが
浮かんできました。

実質、LEDをセンサーに近づけると、フィルタ周波数の
違いに関係なく応答しちゃいそうでので、到達距離を問題に
しない限り、気にしなくて良さそうです。

実行中の様子


割り込み処理の様子


シリアル出力の様子

　22.0kHz 1 1/727
　22.2kHz 1 1/720
　　　：
　37.8kHz 0 1/423
　38.0kHz 0 1/421
　38.2kHz 0 1/418
　　　：
　53.8kHz 1 1/297
　54.0kHz 1 1/296

22kHz～54kHzを繰り返す
先頭から、
　LED駆動周波数(8波の)
　センサー応答　0で検出
　周波数を計算する「16MHz/n」のn値

※制御スケッチ　ファイルタイプを .ino→ .txtに。
　　　　・ダウンロード - ir_frq_scan2.txt

・タイマー0をシステムから取り上げて1msタイマー
　割り込み処理。
　　　　※delayやmillisが使えないので注意
・タイマー1のPWM出力でLED駆動パルスを生成。
・タイマー2のPWM出力でノコギリ波発生用D/Aを出力。

※参考
　　・Atmega328P タイマー/カウンタ1の高速PWM動作