へのへのもへじ工作室
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赤外線通信の調査
先日の事例では、車両検知センサーから赤外線LEDを使い、それをコントローラ側の赤外線受信素子(リモコン用)で受信していました。今日はそのパフォーマンスを調べました。
準備したのはこのシステムです。201702114_R.jpg
ブレッドボードにardino化したatmega328を付けて、テストプログラム(送信側)を動かします。
201702111_R.jpg
リモコン受信素子(秋月で購入したGP1UXC41QS @50円)をシリアルアダプタのRXに接続しておきます。ケーブルの先の赤外線LEDで離れた場所から発光し、このリモコン受信素子で受信、arduino IDEのターミナル画面で受信文字を確認します。また、家電リモコンプロトコル(PPM)は受信側のCPUが張り付きになってしまいますので、UART通信(スタート1ビット、データ8ビット、ストップビット)を使います。また、リモコン受信素子は使いますので、LEDは38kHzで変調をかけてドライブしなければなりません。

一番気になるのは送信距離ですが、室内で5mは余裕でした。(LED電流はスペックより少ない10mA)。距離よりLEDの指向性に敏感です。最初使った砲弾形3ΦLEDは15°で輝度半減なので、以下写真のSMT品のほうが使いやすいことがわかりました。ただ、60°と広角になる分、電流が少ないと文字化けしやすいようです。(受信素子の角度も関係します)
201702113_R.jpg
また、センサーを複数配置して順番に通信すると赤外線強度が大きく変化するので、それに受信機がきちんと応答してくれるかが一番心配しした。テストしたところ、通信フレーム間ギャップを10mSにしても、問題となるような挙動はないようです。

また、通信スピードですが、1200bpsはOK、2400bpsもOKですが、4800bpsにすると簡易プログラムでは文字化けが取れませんでした。赤外線通信は38kHzで変調をかけてますので、1周期28μSとなります。2400bpsは1ビット400μSですが、リモコン受信機のスペックを見ると100μSほどの出力タイミング誤差があるようなので、精度の悪いCPU内蔵クロックを使うなら1200bpsにするのが安全かもしれません。

これらをまとめますと、
(1)送信は、SMT部品を使う。10個で150円です。
(2)受信はりコモン素子(@50円)でよいが、
 高いところに置くとか複数つなげるとか送信LEDが見える場所で受信する。
(3)通信スピードは1200bpsか2400bps、
 障害物があると化けるので誤り検知を行う。
(4)センサー側に通信状態がわかるインジケータがほしい
   また、センサーと信号機を組み合わせれば、この信号機を消灯させるなどして、
   システムの異常がわかるようにするとよい。

まだ細かいところは決めきれませんが、先が見えてきました。


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