Hochgeschwindigkeits-Infrarot-UART-Verbindung mit Fotodiode

Ich benötige eine drahtlose IR-UART-Verbindung über kurze Entfernungen (etwa wenige Zentimeter) mit 250.000+ Baud. Ich habe versucht, einen Fototransistor zu verwenden (angenommen, Q1 ist ein Fototransistor). Q3 wird verwendet, um ein invertierendes Signal zu verhindern.

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Mit diesem Schema erreiche ich mit Arduino 57600 Baud. Jetzt suche ich nach einem Fotodiodenschema und hoffe, dass es schneller sein kann.

Ich habe eine typische Anwendung mit Transimpedanzverstärkern herausgefunden. Etwas wie das:

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Ist das für meine Anwendung geeignet? Was ist mit der Einstellung des Umgebungslichts? Kann ich diese Schaltung auch mit unipolarer Versorgung verwenden?

Vielleicht ist der Komparator für meine Anwendung besser geeignet, da ich nur ein Binärsignal benötige und mich nicht um die Linearität des Verstärkers usw. kümmere, aber ich habe keine Ahnung, wie ich den Komparator anstelle des Operationsverstärkers in dieser Chemie verwenden soll.

AKTUALISIERUNG Nr. 1:

  1. Ich ersetze R1 durch 100 Ohm und erreiche 115200 kbit/s
  2. Ich kenne IrDA, aber Umgebungslicht ist in meinem Fall kein wirklich großes Problem. Ich kann den Optokoppler vor Umgebungslicht schützen.

Antworten (2)

Es ist etwas anspruchsvoller. Sie müssen Ihren Kanal vor Schwankungen des Umgebungslichts schützen, die schrecklich sein können. Aus diesem Grund verwendet IrDA (Infrared Digital Communication Alliance) moduliertes Licht und ein ausgeklügeltes automatisches Verstärkungsregelungssystem. Aktueller IrDA-Standard erweitert die Datenrate auf 4 Mbit/s, siehe Artikel .

Der IrDA-Standard hat sich in den kurzen zweieinhalb Jahren erfolgreich von IrDA-1.0 (115,2 Kbps) zu IrDA-1.1 (4 Mbps) entwickelt. Mittlerweile sind viele Komponenten, Adapter, Software und mobile Systeme für den IrDA-1.0-Standard auf dem Markt erhältlich. Gleiches wird bald für den IrDA-1.1-Standard mit den bereits auf dem Markt befindlichen optoelektronischen, analogen und digitalen Schnittstellen-ASIC-Komponenten geschehen.

Heute gibt es bei IrDA 1.4 "mittlere" IR (MIR) Transeiver (1,152 Mbps) TFDU5307, FIR (Fast Infrared 4 Mbps) Transceiver wie TFDU6300 , die noch verfügbar sind.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Es gab Pläne für VFIR (16-Mpps-Kanäle), aber es sieht so aus, als ob diese Richtung nicht genug industrielle Zugkraft bekommen hat. Der VFIR-Transceiver TFDU8108 ist jedoch verfügbar.

Es ist wichtig zu beachten, dass diese Module die IRDA-Impulse empfangen, aber die Daten nicht in uart codieren/decodieren - das hat einen separaten Chip benötigt. Sie könnten Bit-Padding verwenden, wie ich es unten beschreibe, und einige MCU, z. B. PIC, verfügen über Modulationshardware, die intern mit dem Uart verbunden und IR-Impulse erzeugen / dekodieren kann
@HenryCrun, Entschuldigung, es ist lange her, als ich mich mit IrDA befasste, habe viele Dinge vergessen. Sie verwenden eine Art Puls-Positions-Modulation, siehe vishay.com/docs/82513/physical.pdf
Für Anwendungs- und Top-Stack-Details könnte dieser Hinweis von Agilent nützlich sein, farnell.com/datasheets/306539.pdf

Nein, nicht wirklich, Fototransistoren sind sehr langsam, nicht genug Verstärkung, nicht wechselstromgekoppelt, LM358 sind viel zu langsam usw.

Sehen Sie sich vielleicht IRDA-Module (mit eingebauten Fotodioden und Verstärkern) und Chips an.

IRDA verwendet ein Impulscodierungsschema und legt nicht einfach UART-Daten in die LED.

Dieses Datenblatt des LT1328 gibt Ihnen eine gute Vorstellung davon, wie die Codierung funktioniert.

Es wird auch darauf hingewiesen, dass Sie rohes uart NRZ für kürzere Entfernungen mit schlechterer Störfestigkeit durchstellen können.

Das grundlegende Problem ist, dass Sie viele Kanten benötigen, und wenn Ihr uart 00 oder FF sendet, gibt es nicht genug. Sie können dies verbessern, indem Sie nicht alle 8 Datenbits verwenden, sondern ein oder mehrere Füllbits innerhalb des Bytes haben, um die Anzahl der Kanten zu erhöhen.

Zum Beispiel können Sie 4 Datenbits pro Uart-Byte senden, wobei jedes ein 1/0-Paar ist. Um also eine 1 zu senden, verwenden Sie 10 und um eine 0 zu senden, verwenden Sie 01. Somit wird 1010 zu Uart-Signal 0 (Startbit) 10 01 10 01 erweitert 1 (Stopbit)

Wenn Sie dies tun, wird das Signal problemlos durch AC-gekoppelte Verstärker und Datenscheiben geleitet, da es viele Flanken und eine gleiche Anzahl von Einsen und Nullen (DC-Balance) aufweist, und Sie können es wahrscheinlich direkt vom IRDA RX in den uart verwenden. ohne Encoder/Decoder.

Mit 74hcu04 oder 74hc04 könnten Sie sogar etwas so Grobes wie dieses bekommen, um über kurze Entfernungen zu arbeiten.

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Kommentare zu den Werten von R1,R4 willkommen, ich habe nicht zu viel darüber nachgedacht.

Beachten Sie, dass digitales Rauschen zu erwarten ist, wenn kein Signal vorhanden ist. Beachten Sie auch viele Netzteilfilter - sie sind absolut erforderlich.

@ Henry Der IRDA-Standard erfordert, dass das System mit IR-Strömen aus der Fotodiode von 100 Nanoampere bis 100 Mikroampere arbeitet (soweit ich mich erinnere).
@analogsystemsrf OPs req ist eigentlich kein IRDA, nur die Module bieten einen integrierten Empfang."few centimeters wireless IR UART link with 250k+ baud"
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