Perché i telecomandi IR influenzano le radio AM?

Quando metto il mio telecomando a infrarossi vicino a qualsiasi radio AM e premo un pulsante qualsiasi sul telecomando, riesco a sentire un suono dall'altoparlante della radio (come un segnale acustico). Questo fenomeno è molto strano per me perché la radio non ha un ricevitore IR all'interno.

D'altra parte, la frequenza della radio AM è superiore a 530 kHz, ma la frequenza del telecomando IR è in genere solo da 30 a 38 kHz.

Inoltre, l'orecchio umano non può rilevare frequenze superiori a 20 kHz ma la frequenza del telecomando IR è superiore a 30 kHz.

Quindi, mi chiedo perché le radio AM reagiscono ai telecomandi IR?

Questo segnale IR viene infatti ignorato dalla radio AM. Tuttavia, una radio AM è molto sensibile alle onde radio (sì, DUH! ;-))

Quando il telecomando IR funziona (si preme un pulsante), il chip nel telecomando attiva un circuito di risonatore di clock di cui ha bisogno per generare i segnali IR. Ho visto la maggior parte dei telecomandi IR usando un risonatore a 455 kHz. Questo è semplicemente usato perché è economico.

Il chip IR remoto ha un circuito per suddividere questa frequenza per ottenere i 38 kHz di cui ha bisogno. Una divisione per un fattore 12 farebbe 455 kHz / 12 = 37,9 kHz. Sì, è "abbastanza vicino" poiché i ricevitori IR non sono così precisi, non sono in grado di distinguere tra 38 kHz e 37,9 kHz. Inoltre, ciò non è necessario, il 38 kHz è solo un "vettore" che non contiene informazioni.

Quindi ora abbiamo 38 kHz che è un segnale che ha un'onda quadra forma d' quando esce dal chip IR remoto. Questo perché è semplice (i circuiti logici funzionano con segnali ad onda quadra) e il LED IR deve essere acceso o spento. Quindi non è necessario un livello "intermedio".

Ora una proprietà di un segnale ad onda quadra è che non contiene solo una singola frequenza (come 38 kHz), ma contiene anche molti multipli (armoniche per lo più irregolari) di quella frequenza, quindi: 2 x 38 kHz = 76 kHz, 3 x 38 kHz = 114 kHz, ... 14 x 38 kHz = 532 kHz . Ecco qua, la 14a armonica è già su una frequenza che la radio AM può ricevere!

Non sottovalutare mai il contenuto armonico di segnali di commutazione e di onda quadra. Una volta ho lavorato su un prodotto in cui la 238a armonica di un convertitore DCDC a 600 kHz stava disturbando il ricevitore che funzionava a 142,8 MHz!

Molto probabilmente, la tua radio sta raccogliendo radiazioni EM non intenzionali dai circuiti del telecomando. Dici che funziona tra 30 e 38KHz, ma probabilmente l'IR usa la modulazione ad onda quadra, quindi continuerai a raccogliere le armoniche. Ovviamente, potrebbe trattarsi di un segnale diverso da quello dell'unità LED che viene rilevata.

Una volta che hai un segnale o un'armonica vicino alla frequenza su cui è sintonizzata la tua radio, la radio la inserirà nella banda audio. Provalo con una calcolatrice, quelli possono essere ancora più divertenti se ne hai uno rumoroso.

hai 2 bordi di nanosecondi all'interno del telecomando.

I bordi a 2 secondi sono così veloci che servono come IMPULSI FINE sulla maggior parte dei circuiti.

Quindi i circuiti radio AM vengono colpiti da piccoli fulmini e squilli, e lo senti.

"è sicuro di dire che non contribuiscono con alcuna EMI" anche se chiaramente gli impulsi contribuiscono, perché l'attività può essere ascoltata. Una radio AM con larghezza di banda di 10 KHz (doppia banda laterale) ha un rumore di fondo di -174 dBm / radiceHz + 10 dB Rumore nei transistor frontend + aumento di 40 dB nel rumore di fondo dato che la potenza del rumore è proporzionale alla larghezza di banda, = -174 + 50 == 124 dBm. Con 0 dBm su 50 ohm pari a 0,632 volt PP e -120 dB di 1 milione di volte inferiore di tensione, il livello di rilevabilità è di circa 0,6 microVolt. O 0,0000006 volt; ora vuoi scommettere sulle transizioni logiche MCU a 5 volt NOT rilevate da una radio AM, questi ricevitori sono noti per la sensibilità statica.

Quindi ora abbiamo un po 'di scienza, un po' di matematica e fisica reali, dietro il perché IR REMOTE può essere rilevato da una RADIO AM. Pulito, eh?

Ora per alcuni dettagli sull'accoppiamento tra il telecomando IR e la radio AM:

Il telecomando avrà diversi centimetri di traccia PCB dal MCU al transistor del driver LED, che emette correnti 0,1amp o 0,2 amp per il LED, limitato da una resistenza da 5 ohm o 10 ohm. Nella base del transistor saranno presenti 10 mA con bordi 2nanoSecondi. Dal collettore saranno 100 mA (SWAG) con caduta rapida e salita lenta (poiché il transistor esce lentamente dalla saturazione). Queste correnti possono accoppiarsi magneticamente in QUALSIASI circuito all'interno della radio AM.

Tuttavia, pensiamo solo all'accoppiamento capacitivo.

La radio AM è di dimensioni diverse da zero e assumeremo diversi centimetri di traccia PCB che sono accoppiati in modo capacitivo al telecomando IR.

Quindi modelliamo queste tracce PCB: 2 cm di lunghezza 1 mm di larghezza, 2 cm di distanza.

C = Eo * Er * Area / Distanza = 9e-12 Farad / metro * 1 (aria) * (2 cm * 1 mm) / 2 cm

C = 9e-12 * 1mm = 9e-15 ~~ 1e-14 farads. [questo ignora frange e allineamento]

Ora consente di calcolare una corrente di spostamento (la corrente generata dalla carica e scarica, modificando il flusso del campo elettrico), tra il telecomando IR e la radio AM.

Q = C * V; e ci differenziamo per ottenere dQ / dT = dC / dT * V + C * dV / dT

ora assumiamo C costante (attraverso l'aria) e abbiamo dQ / dT = C * dV / dT = Icurrent

La nostra corrente iniettata (cambiando il campo elettrico) è

I == 1e-14 Farad * 3 volt / 2 nanosecondi

I ~~ 1e-14 * 1 / nano == 1e-5 amp = 10 microAmps iniettati nella radio AM

Supponiamo che l'impedenza del nodo sia 1.000 ohm. Usa la legge di Ohm e ottieni

10uA * 1Kohm = 10 milliVolt.

E o i circuiti sintonizzati AM possono suonare, con questo impulso di 2 nanosecondi, oppure un'armonica superiore (per Bimpelrekkie) può entrare attraverso l'antenna.

================== Ora per l'accoppiamento magnetico ===========

2 bordi di nanosecondi sono molto veloci perché l'effetto pelle nei piani di rame causi una schermatura magnetica e quindi l'attenuazione della tensione indotta.

Si suppone che ci sia NO attenuazione da parte degli aerei e calcoleremo semplicemente la tensione indotta nel caso peggiore nei circuiti radio AM.

Come con l'accoppiamento Efield, assumere una distanza di 2 centimetri tra aggressore e vittima. E supponiamo che la vittima (la radio AM) abbia un loop di 2 cm per 2 mm. E ipotizza l'allineamento nel caso peggiore.

L'equazione rilevante (ignorando alcuni termini del log naturale per una facile matematica) è

Vinduce = [MUo * MUr * Area / (2 * pi * Distance)] * dI / dT

dove assumeremo dI / dT = 10 milliAmps / 2 nanoSeconds

Usando MUo = 4 * pi * 1e-7 Henry / metro e MUr = 1 (aria, rame, FR-4, ecc.) Abbiamo

Vinduce = 2e-7 * Area / Distanza * dI / dT

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

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

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

Vinduce (Non ho idea di quanto sarà grande / piccolo, fino a quando non sarà fatta la matematica)

= 4 * 0,5 * 1e (-7-3-2 + 9) = 2e (-12 + 9) = 2e-3 = 2 milliVolts accoppiamento magnetico