Warum beeinflussen IR-Fernbedienungen AM-Radios?

Wenn ich meine IR-Fernbedienung in die Nähe eines AM-Radios bringe und eine beliebige Taste auf der Fernbedienung drücke, höre ich einen Ton aus dem Radiolautsprecher (wie ein Piepton). Dieses Phänomen ist sehr seltsam für mich, weil das Radio keinen IR-Empfänger im Inneren hat.

Andererseits liegt die Frequenz des AM-Radios über 530 kHz, die Frequenz der IR-Fernbedienung jedoch normalerweise nur bei 30 bis 38 kHz.

Darüber hinaus kann das menschliche Ohr keine Frequenzen über 20 kHz erfassen, die Frequenz der IR-Fernbedienung beträgt jedoch mehr als 30 kHz.

Ich frage mich also, warum AM-Funkgeräte auf IR-Fernbedienungen reagieren.

Dieses IR-Signal wird vom AM-Radio in der Tat ignoriert. Allerdings ist ein AM-Radio sehr empfindlich gegen Radiowellen (ja, DUH! ;-))

Wenn die IR-Fernbedienung funktioniert (Sie drücken einen Knopf), schaltet der Chip in der Fernbedienung einen Taktresonanzkreis ein, den er zur Erzeugung der IR-Signale benötigt. Ich habe die meisten IR-Fernbedienungen mit einem 455-kHz-Resonator gesehen. Dies wird einfach verwendet, weil es billig ist.

Der IR-Remote-Chip verfügt über eine Schaltung, die diese Frequenz auf die benötigten 38 kHz aufteilt. Eine Division durch einen Faktor 12 würde 455 kHz / 12 = 37,9 kHz ergeben. Ja, das ist "nah genug", da die IR-Empfänger nicht so genau sind und nicht zwischen 38 kHz und 37,9 kHz unterscheiden können. Das wird auch nicht benötigt, der 38 kHz ist nur ein "Träger", der keine Informationen enthält.

Wir haben jetzt also 38 kHz, ein Signal, das eine Rechteckwellenform hat, wenn es aus dem IR-Remote-Chip kommt. Dies liegt daran, dass dies einfach ist (die Logikschaltung arbeitet mit Rechtecksignalen) und die IR-LED ein- oder ausgeschaltet sein muss. Es sind also keine Zwischenstufen erforderlich.

Nun ist eine Eigenschaft eines Rechtecksignals, dass es nicht nur eine einzelne Frequenz (wie 38 kHz) enthält, sondern auch viele Vielfache (meist ungerade Harmonische) dieser Frequenz, also: 2 x 38 kHz = 76 kHz, 3 x 38 kHz = 114 kHz, ... 14 x 38 kHz = 532 kHz . Los geht's, die 14. Harmonische liegt schon auf einer Frequenz, die das AM-Radio empfangen kann!

Unterschätzen Sie niemals den Oberschwingungsgehalt von Schalt- und Rechtecksignalen. Ich habe einmal an einem Produkt gearbeitet, bei dem die 238. Harmonische eines DCDC-Wandlers mit 600 kHz den Empfänger mit 142,8 MHz störte!

Höchstwahrscheinlich empfängt Ihr Radio unbeabsichtigte elektromagnetische Strahlung von den Schaltkreisen der Fernbedienung. Sie erwähnen, dass es zwischen 30 und 38 kHz arbeitet, aber der IR verwendet wahrscheinlich eine Rechteckwellenmodulation, sodass Sie immer noch die Oberschwingungen aufnehmen. Natürlich kann es sich auch um ein anderes Signal handeln, als dass das LED-Laufwerk erfasst wird.

Sobald Sie ein Signal oder eine Harmonische in der Nähe der Frequenz haben, auf die Ihr Radio eingestellt ist, wird es vom Radio in das Audioband überlagert. Probieren Sie es mit einem Taschenrechner aus, die können noch amüsanter sein, wenn Sie einen lauten haben.

Sie haben 2 Nanosekunden Kanten in der Fernbedienung.

2-Nanosekunden-Flanken sind so schnell, dass sie für die meisten Schaltkreise als FEINE IMPULSE dienen.

So werden die AM-Funkkreise mit winzigen Blitzschlägen getroffen und klingeln, und Sie hören das.

"Es ist sicher zu sagen, dass sie nicht zu EMI beitragen", obwohl die Impulse eindeutig dazu beitragen, weil die Aktivität gehört werden kann. Ein AM-Radio mit einer Bandbreite von 10 kHz (Doppelseitenband) hat ein Grundrauschen von -174 dBm / RootHz + 10 dB Rauschen. Der Wert in Front-End-Transistoren + 40 dB erhöht das Grundrauschen, wenn die Rauschleistung proportional zur Bandbreite ist, = -174 + 50 == 124 dBm. Mit 0 dBm über 50 Ohm bei 0,632 Volt PP und -120 dBm bei 1 Million Mal niedrigerer Spannung beträgt der Nachweisbarkeitsbereich etwa 0,6 Mikrovolt. Oder 0,0000006 Volt; Jetzt möchten Sie darauf setzen, dass 5-Volt-MCU-Logikübergänge NICHT von einem AM-Funkgerät erkannt werden. Diese Empfänger sind für ihre statische Anfälligkeit berüchtigt.

Jetzt haben wir also etwas Wissenschaft, etwas Mathematik und Physik, warum die IR-FERNBEDIENUNG von einem AM-RADIO erkannt werden kann. Ordentlich, was?

Nun einige Details zur Kopplung zwischen der IR-Fernbedienung und dem AM-Radio:

Die Fernbedienung hat mehrere Zentimeter PCB-Leiterbahn von der MCU zum LED-Treibertransistor, der 0,1 A oder 0,2 A für die LED abgibt, begrenzt durch 5 Ohm oder 10 Ohm Widerstand. In die Transistorbasis werden 10mA mit 2nanoSecond Kanten. Vom Kollektor kommen 100 mA (SWAG) mit schnellem Abfall und langsamem Anstieg (da der Transistor die Sättigung langsam verlässt). Diese Ströme können magnetisch in JEDEN Stromkreis im AM-Radio eingekoppelt werden.

Denken wir jedoch nur an die kapazitive Kopplung.

Das AM-Radio hat eine Größe ungleich Null und wir gehen von mehreren Zentimetern Leiterplatte aus, die kapazitiv mit der IR-Fernbedienung gekoppelt sind.

Lassen Sie uns also diese Leiterbahnen modellieren: 2 cm lang, 1 mm breit, 2 cm voneinander entfernt.

C = Eo * Er * Fläche / Abstand = 9e-12 Farad / Meter * 1 (Luft) * (2 cm * 1 mm) / 2 cm

C = 9e-12 * 1mm = 9e-15 ~ ~ 1e-14 Farad. [Dies ignoriert Rand & Ausrichtung]

Lassen Sie uns nun einen Verschiebungsstrom (den Strom, der durch Laden und Entladen durch Ändern des elektrischen Feldflusses erzeugt wird) zwischen der IR-Fernbedienung und dem AM-Radio berechnen.

Q = C * V; und wir differenzieren, um dQ / dT = dC / dT * V + C * dV / dT zu erhalten

Nehmen wir nun konstante C (durch die Luft) an und wir haben dQ / dT = C * dV / dT = Icurrent

Unser eingespeister (durch Änderung des elektrischen Feldes) Strom ist

I == 1e-14 Farad * 3 Volt / 2 Nanosekunden

I ~~ 1e-14 * 1 / nano == 1e-5 amp = 10 microAmps, die in das AM-Radio eingespeist werden

Angenommen, die Impedanz des Knotens beträgt 1.000 Ohm. Verwenden Sie Ohms Law, und Sie bekommen

10 uA * 1 kOhm = 10 MilliVolt.

Und entweder können die AM-Abstimmkreise mit diesem 2-Nanosekunden-Impuls klingeln, oder es kann eine höhere Harmonische (pro Bimpelrekkie) durch die Antenne eintreten.

================= Jetzt zur magnetischen Kopplung ==========

2-Nanosekunden-Kanten sind ausreichend schnell, damit der Skin-Effekt in Kupferebenen eine gewisse magnetische Abschirmung und damit eine Abschwächung der induzierten Spannung bewirkt.

Wir gehen davon aus, dass keine Dämpfung durch Flugzeuge vorliegt, und berechnen nur die im schlimmsten Fall in den AM-Funkkreisen induzierte Spannung.

Nehmen Sie wie bei der Efield-Kupplung einen Abstand von 2 cm zwischen Angreifer und Opfer an. Und nehmen wir an, das Opfer (das AM-Radio) hat eine Schleife von 2 x 2 mm. Und nehmen Sie die Worst-Case-Ausrichtung an.

Die relevante Gleichung (einige natürliche logarithmische Ausdrücke für einfache Mathematik ignorierend) ist

Vinduce = [MUo * MUr * Fläche / (2 * pi * Entfernung)] * dI / dT

Wobei wir dI / dT = 10 Milliampere / 2 Nanosekunden annehmen

Mit MUo = 4 * pi * 1e-7 Henry / Meter und MUr = 1 (Luft, Kupfer, FR-4 usw.) haben wir

Vinduce = 2e-7 * Fläche / Entfernung * dI / dT

Vinduce = 2e-7 * (2 cm * 2 mm) / 2 cm * 0,01 Ampere / 2 Nanosekunden

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

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

Vinduce (Ich habe keine Ahnung, wie groß / klein das sein wird, bis die Mathematik fertig ist)

= 4 · 0,5 · 1e (-7-3-2 + 9) = 2e (-12 + 9) = 2e-3 = 2 Millivolt Magnetkupplung