¿Por qué los controles remotos IR influyen en las radios AM?

Cuando coloco mi control remoto IR cerca de cualquier radio AM y presiono cualquier botón del control remoto, puedo escuchar un sonido desde el altavoz de la radio (como un pitido). Este fenómeno es muy extraño para mí porque la radio no tiene receptor IR en su interior.

Por otro lado, la frecuencia de la radio AM es superior a 530 kHz, pero la frecuencia del control remoto IR suele ser de solo 30 a 38 kHz.

Además, el oído humano no puede detectar frecuencias superiores a 20 kHz, pero la frecuencia del control remoto IR es superior a 30 kHz.

Entonces, me pregunto por qué las radios AM reaccionan a los controles remotos IR.

Esta señal IR es ignorada por la radio AM. Sin embargo, una radio AM es muy sensible a las ondas de radio (sí, DUH! ;-))

Cuando el control remoto IR funciona (presiona un botón), el chip en el control remoto activará un circuito resonador de reloj que necesita para generar las señales IR. He visto la mayoría de los controles remotos IR usando un resonador de 455 kHz. Esto simplemente se usa porque es barato.

El chip remoto IR tiene un circuito para dividir esta frecuencia para obtener los 38 kHz que necesita. Una división por un factor 12 haría 455 kHz / 12 = 37.9 kHz. Sí, eso es "lo suficientemente cerca" ya que los receptores IR no son tan precisos, no pueden distinguir entre 38 kHz y 37,9 kHz. Además, eso no es necesario, el 38 kHz es solo una "portadora", no contiene información.

Así que ahora tenemos 38 kHz, que es una señal que tiene una forma de onda cuadrada cuando sale del chip remoto IR. Esto se debe a que esto es simple (los circuitos lógicos funcionan con señales de onda cuadrada) y el LED IR debe estar encendido o apagado. Por lo tanto, no hay necesidad de niveles "intermedios".

Ahora, una propiedad de una señal de onda cuadrada es que no solo contiene una sola frecuencia (como 38 kHz), sino que también contiene muchos múltiplos (en su mayoría armónicos desiguales) de esa frecuencia: 2 x 38 kHz = 76 kHz, 3 x 38 kHz = 114 kHz, ... 14 x 38 kHz = 532 kHz . ¡Ahí tienes, el 14º armónico ya está en una frecuencia que la radio AM puede recibir!

Nunca subestimes el contenido armónico de las señales de conmutación y onda cuadrada. Una vez trabajé en un producto donde el armónico 238 de un convertidor DCDC que funcionaba a 600 kHz estaba perturbando el receptor que funcionaba a 142.8 MHz.

Lo más probable es que su radio capte radiación EM involuntaria de los circuitos del control remoto. Usted menciona que opera entre 30 y 38 kHz, pero el IR probablemente usa modulación de onda cuadrada, por lo que aún podrá captar los armónicos. Por supuesto, podría ser alguna otra señal que la unidad LED que se está recogiendo.

Una vez que tenga una señal o armónico cerca de la frecuencia a la que está sintonizada su radio, la radio lo heterodine en la banda de audio. Pruébelo con una calculadora, pueden ser aún más divertidos si tiene uno ruidoso.

tienes 2 bordes de nanosegundos dentro del control remoto.

Los bordes de 2 nanosegundos son tan rápidos que sirven como IMPULSOS FINOS para la mayoría de los circuitos.

Por lo tanto, los circuitos de radio AM están siendo golpeados con pequeños rayos y están sonando, y escuchas eso.

"es seguro decir que no contribuyen con ningún EMI", aunque claramente los impulsos sí contribuyen, porque la actividad se puede escuchar. Una radio AM con ancho de banda de 10KHz (banda lateral doble) tiene un nivel de ruido de -174dBm / rootHz + 10dB Figura de ruido en transistores frontend + aumento de 40dB en el nivel de ruido debido a que la potencia del ruido es proporcional al ancho de banda, = -174 + 50 == 124 dBm. Con 0dBm a través de 50 ohmios siendo 0.632 voltios PP, y -120dBm siendo 1 millón de veces menor en voltaje, el piso de detectabilidad es de aproximadamente 0.6microvoltios. O 0.0000006 voltios; ahora desea apostar a que las transiciones lógicas MCU de 5 voltios NO sean detectadas por una radio AM, estos receptores son notorios por su susceptibilidad estática.

Así que ahora tenemos algo de ciencia, algo de matemática y física real, detrás de por qué el IR REMOTE puede ser detectado por una RADIO AM. Aseado, ¿eh?

Ahora para algunos detalles sobre el acoplamiento entre el control remoto IR y la radio AM:

El control remoto tendrá varios centímetros de rastreo de PCB desde la MCU hasta el transistor del controlador LED, que escupe corrientes de 0.1amp o 0.2 amp para el LED, limitado por una resistencia de 5 ohmios o 10 ohmios. En la base del transistor habrá 10 mA con bordes de 2 nanosegundos. Desde el colector habrá 100 mA (SWAG) con caída rápida y subida lenta (a medida que el transistor sale de la saturación lentamente). Estas corrientes pueden acoplarse magnéticamente en CUALQUIER circuito dentro de la radio AM.

Sin embargo, pensemos en el acoplamiento capacitivo.

La radio AM no es de tamaño cero y supondremos varios centímetros de traza de PCB que están acoplados capacitivamente al control remoto IR.

Así que vamos a modelar estos rastros de PCB: 2 cm de largo, 1 mm de ancho, 2 cm de distancia.

C = Eo * Er * Área / Distancia = 9e-12 Farad / metro * 1 (aire) * (2cm * 1mm) / 2cm

C = 9e-12 * 1 mm = 9e-15 ~~ 1e-14 faradios. [esto ignora los bordes y la alineación]

Ahora permite calcular una corriente de desplazamiento (la corriente generada al cargar y descargar, al cambiar el flujo del campo eléctrico), entre el control remoto IR y la radio AM.

Q = C * V; y nos diferenciamos para obtener dQ / dT = dC / dT * V + C * dV / dT

ahora asuma la constante C (a través del aire) y tenemos dQ / dT = C * dV / dT = Icurrent

Nuestra corriente inyectada (cambiando el campo eléctrico) es

I == 1e-14 Farad * 3 voltios / 2 nanosegundos

I ~~ 1e-14 * 1 / nano == 1e-5 amp = 10 microAmps inyectados en la radio AM

Suponga que la impedancia del nodo es de 1,000 ohmios. Usa la Ley de Ohmios, y obtienes

10uA * 1Kohm = 10 milivoltios.

Y los circuitos sintonizados de AM pueden sonar, con este impulso de 2 nanosegundos, o puede entrar un armónico más alto (según Bimpelrekkie) a través de la antena.

================== Ahora para acoplamiento magnético ===========

Los bordes de 2 nanosegundos son bastante rápidos para que el efecto de piel en los planos de cobre provoque cierta protección magnética y, por lo tanto, atenuación del voltaje inducido.

Asumiremos que NO hay atenuación por parte de los aviones, y solo calcularemos el voltaje inducido en el peor de los casos en los circuitos de radio AM.

Al igual que con el acoplamiento Efield, suponga un espacio de 2 centímetros entre el agresor y la víctima. Y suponga que la víctima (la radio AM) tiene un bucle de 2 cm por 2 mm. Y asuma la peor alineación.

La ecuación relevante (ignorando algunos términos de registro natural para matemática fácil) es

Vinduce = [MUo * MUr * Área / (2 * pi * Distancia)] * dI / dT

donde asumiremos dI / dT = 10 miliamperios / 2 nanoSeconds

Usando MUo = 4 * pi * 1e-7 Henry / metro y MUr = 1 (aire, cobre, FR-4, etc.) tenemos

Vinduce = 2e-7 * Área / Distancia * dI / dT

Vinduce = 2e-7 * (2cm * 2mm) / 2cm * 0.01amp / 2nanoSecond

Vinduce = 2e-7 * 0.002 * 0.01 / 2 nano

Vinduce = 2e-7 * 2e-3 * 1e-2 * 0.5 * 1e + 9

Vinduce (no tengo ni idea de cuán grande / pequeño será, hasta que las matemáticas terminen)

= 4 * 0.5 * 1e (-7-3-2 + 9) = 2e (-12 + 9) = 2e-3 = 2 milivoltios de acoplamiento magnético