Infrarotdatenübertragung Möglichkeiten IrDA, CIR

Hallo,

vielen Dank.
Die Hardware ist leider beschränkt aus Kostengründen auf LED-Basis 
(Beispiel dafür: LD 274-3 :: Infrarotdiode, 950 nm), das hätte ich doch 
erwähnen sollen.

>-"Consumer IR": ... RC5, RC6, NEC, SIRC RCA, ..
>
>-IrDA: ...
>
>Probleme:...
>
>Fragen:
>-Existiert ein drittes Protokoll/Standard, dass zwischen CIR/IrDA liegt

Jein... es war einmal!
Der Apple Newton hatte eine IR-Übertragung auf 455kHz Basis
bis --- soweit ich mich erinnere --- 19.2kB.
Mehrere Meter haben damit funktioniert. Ob es fünf Meter werden
konnten? Das weiss ich nicht mehr. IMHO sollte man das mit einem
NE555 und NE567 Steckbrett-technisch zügig validieren können.

> -Ist überhaupt eine brauchbare Datenübertragung über 5 Meter mit z.B.
> 9600 Bit/s möglich?

Ei sicher.

Solange kein dicker Bauch im Weg ist und Mann dem IRDA-Transceiver
noch einige IR-LEDs an die Seite gibt.

>Laserdioden sind heute auch sehr preiswert, wenn gleich natürlich nicht
sooo spottbillig wie IR-LEDs.

Mit Laserdioden hatte ich noch nicht zu tun. Aber meine ersten 
Recherchen haben so 8 - 20 € (C*, farnel) als Einzelpreis ergeben. Wenn 
das wahr ist, dann fällt das natürlich flach.


>Und falls doch, dann nur im Keller bei totaler Finsternis.

Was wenn ich Sender und Empfänger vom Licht abschotte wenn ich diese 
z.B. in ein Rohr lege?

Mit einer Linse wird das noch einfacher. Eine Fernbedienung ist auch 
kein Hexenwerk.

Blauäugig sollte man bei 5m bis 10m nicht rangehen für LEDs. Da kann man 
auch viele Fehler machen. Optisch sollte man da schon einfache 
Kalkulationen aufstellen.

Mit Laser pointer ist es aber simpel.

>Dort ist EINE IR-LED mit 200mA Pulsstrom drin, Reichweite 10m++
>Die Begrenzung der Datenrate liegt im Empfänger, der hat halt eine
>endliche Bandbreite, die auf Lichtschranken ausgelegt ist. Da sind
>vielleicht 1kBit/s drin, viel mehr nicht.

So ein Aufbau steht bereits und ähnliche Reichweiten wurden auch 
erzielt.
IrDA kann ich aber nicht verwenden, da IrDA ohne Modulation arbeitet.

Würden sich die Datenraten erhöhen, wenn ich von einem 
Fernbedienungsprotokoll die Bitzeiten verringere, ohne dass die 
Reichweite stark einbricht? D.h. ich sende Trägerfrequenz modulierte 
Signale zum Empfänger.

Tom schrieb:
> Die Hardware ist leider beschränkt aus Kostengründen auf LED-Basis

Wieviel Promille des Gesamtsystempreises sind denn für die 
Datenübertragung eingeplant? Laserdioden, jedenfalls solche für eine 5m 
Strecke mit ein paar kBit/s, kosten als Fünferpack 'nen Euro.

>Wieviel Promille des Gesamtsystempreises sind denn für die
>Datenübertragung eingeplant? Laserdioden, jedenfalls solche für eine 5m
>Strecke mit ein paar kBit/s, kosten als Fünferpack 'nen Euro.

So ein Preis ist total in Ordnung. Ich dachte bei Laser nur an 
zweistellige Euro-Preise, daher die Aussage.

>Der Witz eines gescheiten Empfängers ist ja, daß er gegen Fremdlicht
>unempfindlich ist.

Es gibt aber auch natürliche Infrarotlichtquellen, gegen die ein 
Infrarot-Empfänger nicht unempflindlich ist.

Tom schrieb:
>>Der Witz eines gescheiten Empfängers ist ja, daß er gegen Fremdlicht
>>unempfindlich ist.
>
> Es gibt aber auch natürliche Infrarotlichtquellen, gegen die ein
> Infrarot-Empfänger nicht unempflindlich ist.


Wenn man das signal auf einen träger moduliert bzw. mit der geeigneten 
Codierung hochfrequent genug ist kann man gemütlich mit einem DC-Servo 
locker den Fremdlichtanteil ausregeln, solange die Diode noch nicht 
gesättigt ist. Und solange die Störquelle  nicht auch im selben 
Frequenzband unterwegs ist.

>>IrDA kann ich aber nicht verwenden, da IrDA ohne Modulation arbeitet.
>Doch, das kann man, wenn man dem Empfänger mit einer Röhre gegen
>Fremdlich weitestgehend anschirmt.

Wenn ich einen TSOP48XX als Empfänger verwende und beim Sender 
IrDA-Signale sende, dann wird mir der Empfänger nichts ausgeben, da 
diese Signale nicht auf einer Trägerfrequenz von z.B. 40 kHz moduliert 
sind. So war das gemeint.

IrDA Signale sehen ja wie RS232 aus.


>>D.h. ich sende Trägerfrequenz modulierte Signale zum Empfänger.
>Das ist mit den klassischen ICs für Fernbedienungen gar nicht möglich.


Ein Mikrcontroller kann doch direkt eine LED schnell genug ansteuern, 
das hat doch nichts mit ICs zu tun. Eine Fernbedienung wird nicht 
verwendet.
Auf der Empfängerseite will ich mir die erzeugen Lichtsignale wieder 
einfangen und demodulieren.

> Und würde es dein Budget sprengen, 1,5 Euro für eine Laser Diode
> auszugeben, anstatt stur auf IR zu bestehen ?

> IR kann vielleicht gehen, vielleicht aber auch nicht - mit Laser
> Dioden geht es bestimmt.

> Warum muss es unbedingt IR sein ?

In wiefern sieht es mit der Sicherheit bei Laser aus? Also für die 
Augen. Ich habe noch nie etwas von "Warnklassen/Hinweisen" für 
Infrarot-LEDs gesehen.

Die Verwendung einer Laserdiode ist prinzipiell möglich. Ist die 
Ansteuerung ähnlich einer Infrarot-LED über einen Transistor mit 
Vorwiderstand?

>Es gab mal sowas wie den TSOP7000 bzw. TSOP5700. Die sind aber lange
>abgekündigt und nur noch zu Mondpreisen erhältlich. Da wurde das Licht
>direkt mit 455kHz moduliert und Datenraten bis 20kBit/s über 20m
Natürlich musste der Sender dementsprechend schnell und stark sein, 
oder?
Das hört sich interessant an, dass diese Trägerfrequenz so eine hohe 
Reichweite schafft.


>Billige Datenübertragung mit mittleren Datenraten im Nahbereich schreit
>geradezu nach einer Funk-Lösung.
Ja richtig, Bluetooth z.B. ist eine gerechtfertigte Alternative.
Infrarot wurde wegen der Einfachheit gewählt, da hier nur eine LED an 
und ausgeschaltet werden muss und kaum Hardware gebraucht wird.


>Was sind denn triftige Gründe die gegen ein Kabel sprechen?
Ein Kabel existierte, soll aber durch die drahtlose Übertragung 
überflüssig gemacht werden.

>Da bist du aber bei den bestehenden ICs auf die BESTEHENDEN Daten- und
>Modulationsformate angewiesen. Ob die nun dein uC direkt oder ein
>anderer Sende-IC generiert ist egal.

Das stimmt.

Wenn ich ein Empfänger-IC mit einer Demodulationsfrequenz von 40 kHz 
verwende, würde ich solche Datenraten wie z.B. 9600 Bit/s überhaupt 
erreichen oder ist dieser dann schon überfordert und kann kein 
eindeutiges Ausgangssignal geben?

>Vielleicht gibt es dazu zeitgemäße ICs? Diverse andere TSOPs sind ja
>auch noch massenhaft verfügbar.

Aktuell wird ein 40 kHz verwendet zum Demodulieren.

>TSDP341xx
>Internal filter tuned to 38.4 kHz for 4800 bps or 57.6 kHz for 9600 bps
>Nun muss man den nur noch irgendwo kaufen können.

Danke! Ich hab im Datenblatt nach geschaut und da wird angegeben, dass 
die Pulszeit min. 10/Trägerfrequenz sein muss. D.h. ein 40 kHz ist 
schonmal für 9600 Bit/s viel zu langsam.

Ich hab den 56kHz gefunden:

http://de.farnell.com/vishay/tsdp34156/ir-empf-ngermodul-35m-57-6khz/dp/2565311

Der sollte für 9600 Bit/s ausreichend sein. Ich habe also das falsche 
Modell verwendet, statt TSOP hätte ich TSDP verwenden sollen.

>Aktuell wird ein 40 kHz verwendet zum Demodulieren.
>Komischer Satz.
Es wird ein Empfängermodul verwendet, dass Daten auf einer 40 kHz - 
Trägerfrequenz modulieren kann.

Wenn ich mit dem angegebenen Modul TDSP34156 arbeite, kann ich also bis 
32 m (laut Datenblatt) bei genügend schnellem Mikrocontroller/Transistor 
Bits übertragen?


>Das ist bei fertigen Bluetoothmodulen kaum anders . . .
>Und die muss man nicht mechanisch aufeinander ausrichten.
Ich werd aufjedenfall schauen, wenn es mit IR nicht klappt über die 
Entfernung, ob ich nicht doch auf Bluetooth umsteige.

>Das Schalten des Mikrocontrollers und der IR-LED ist das allerkleinste
>Problem. 56 kHz sind für diese Komponenten schnarchlangsam.

Laut Datenblatt kann ich den Empfänger direkt an UART des 
Empfängermikrocontrollers anschließen.
Das heißt die gesendeten Daten müssten das RS232 Format haben.

Dann muss ich ja auf der Sendeseite Daten im RS232 Format selbst auf 
eine 57,6 kHz modulieren, da die UART Schnittstelle die Trägerfrequenz 
nicht hat.

Tom schrieb:

> ich suche nach Möglichkeiten Daten über Infrarot von µC-zu-µC (ARM) zu
> übertragen.
>
> Anforderungen:
> -Reichweite mindestens 5 Meter auf Sicht
> -Geschwindigkeit unterster RS232 Bereich ausreichend (paar Kilobit/s)
> -Leistungsaufnahme ist nicht relevant (genügend Spannung/Strom
> vorhanden)
>
> Recherche-Ergebnisse:
> -"Consumer IR": Wie es bei Fernbedienungen gemacht wird, mit
> Trägermodulation. Protokolle RC5, RC6, NEC, SIRC RCA, ..
>
> -IrDA: Der Standard um Daten zwischen Laptops, PCs zu übertragen
> Ohne Trägermodulation. Protokolle: SIR, MIR, Giga IR, ...

Schon falsch. Natürlich wird auch bei IrDA ein IR-Träger moduliert. Das 
ist nur eine Frage der Betrachtungsweise.

Mal ganz davon abgesehen, dass es bei IR natürlich immer den 
"Über-Träger" gibt, die Frequenz des Lichtes selber. Das ist aber 
ausdrücklich NICHT das, was ich hier meine, wenn ich behaupte, dass es 
auch bei IrDA einen Träger gibt.

> -Existiert ein drittes Protokoll/Standard, dass zwischen CIR/IrDA liegt

Nicht, dass ich wüsste.

> -Ist überhaupt eine brauchbare Datenübertragung über 5 Meter mit z.B.
> 9600 Bit/s möglich?

Ist ziemlich grenzwertig, aber geht notfalls sogar noch mit der Hardware 
handelsüblicher Consumer-IR-FBs auf 38kHz. Man muss bloss deren 
High-Level-Protokolle einfach wegwerfen.

Allerdings: Diese Protokolle haben natürlich durchaus einen Sinn. In der 
Hauptsache den, dass der Empfänger eben nicht reagiert, wenn er 
irgendwelche Signal-Gülle von der falschen FB empfängt...

Sprich: du musst ein geeignetes Modulationsverfahren wählen, welches den 
Eigenschaften des gewählten Empfängers Rechnung trägt und vor allem auch 
dafür sorgen, dass es eben nicht passiert, dass sich ein fremder 
IR-Sender einmischen kann.

Und natürlich musst du selber ein Protokoll schaffen, was zumindest die 
Integrität der Daten sichert. Also zumindest eine hinreichend breite 
CRC-Prüfsumme mit überträgt.

Und die 9600 Bit/s netto wirst du mit einem 38kHz Träger nur bei 
ziemlich großen Paketen schaffen können. Es ist aber ziemlich easy, auf 
z.B. 56kHz auszuweichen, der Empfänger kostet ziemlich genau das 
Gleiche. Das entpannt die Sachlage schon recht deutlich.

>Schon falsch. Natürlich wird auch bei IrDA ein IR-Träger moduliert. Das
>ist nur eine Frage der Betrachtungsweise.
Ja, ich habe bei Träger an PWM gedacht mit konstanter Frequenz. Aber 
grundsätzlich müssen die Bits ja moduliert werden zur Übertragung.


>Es ist aber ziemlich easy, auf
>z.B. 56kHz auszuweichen, der Empfänger kostet ziemlich genau das
>Gleiche. Das entpannt die Sachlage schon recht deutlich.

Ja ich habe auch gemerkt, dass diese Trägerfrequenz für die angepeilte 
Datenübertragung die beste Wahl wäre. Danke.

Okay verstanden, vielen Dank. Das hat mich alles weitergebracht und ich 
werde die Datenübertragung ausprobieren.

Das ganze funktioniert überraschend einfach:

Eine 950nm LED mit einem Beinchen an den Timer Ausgang (PWM 50% @ 56khz) 
eines Atmegas, das andere Beinchen an den TX Pin des UART. Angsthasen 
spendieren noch einen Vorwiderstand für 20mA.

Auf der Gegenseite einfach einen TSOP4856 an den UART und ab gehts.

Tut, sicherlich abhängig von der Diode (Leistung, Öffnungswinkel) und 
der Ausrichtung, definitiv über deutlich mehr als 5m. Habe ich selbst so 
aufgebaut und über längere Zeit mit 4800baud ohne Probleme betrieben.
Soweit ich mich erinnere gingen auch 9600baud oder sogar mehr...

Man kann die Sendeleistung noch weiter steigern, wenn man zwei 
Transistoren dazwischen packt um mehr Strom durch die LED zu jagen.

Niedrigere Trägerfrequenzen gehen natürlich auch, wenn man nur einen 
38khz TSOP da hat, allerdings muss man dann natürlich mit der Baudrate 
runtergehen.

Da stehts aus nochmal drin für die TSDPs die ja auch schon erwähnt 
wurden:

http://www.vishay.com/docs/82666/tsdpreceiver.pdf

>Niedrigere Trägerfrequenzen gehen natürlich auch, wenn man nur einen
>38khz TSOP da hat, allerdings muss man dann natürlich mit der Baudrate
>runtergehen.

Weil ja die Bitzeiten mit Zunahme der Baudrate kleiner werden und daher 
die mindest erkennbare Pulsweite beim Empfängermodul kleiner werden 
muss.
Der Zusammenhang wurde mir heute deutlich, habe auf die Trägerfrequenz 
erst nicht groß geachtet.

>Angsthasen spendieren noch einen Vorwiderstand für 20mA.
Mein aktueller µC kann nur 8 mA maximal, daher hab ich noch einen 
Transistor dazwischen geschaltet.

Aber ich werd aufjedenfall den Empfänger an UART RX anschließen.

Aber gut zu wissen, dass es mit dieser Geschwindigkeit über eine gute 
Entfernung klappt!

>Da stehts aus nochmal drin für die TSDPs die ja auch schon erwähnt
>wurden:
Super, so was habe ich gesucht! Danke

>ich könnte mir gut vorstellen daß man da auch noch PSK oder irgendeine
>andere Modulation mit vierstelligen Bitraten drüber fahren könnte, zwar
>dann nicht mehr über 70 Meter aber bei 5m sehe ich da nicht das
>geringste Problem.

Mit den verfügbaren Empfängermodulen von Vishay sind vierstellige 
Bitraten wohl schon das Maximum mit meiner geplanten Methode, da ja wie 
erwähnt der TSOP7000 nicht mehr hergestellt wird (dann wärens schon 5 
Stellige).

Aber die Reichweiten hören sich viel versprechend an.

Tom schrieb:
> t den verfügbaren Empfängermodulen von Vishay sind vierstellige
> Bitraten wohl schon das Maximum mit meiner geplanten Methode, da ja wie
> erwähnt der TSOP7000 nicht mehr hergestellt wird (dann wärens schon 5
> Stellige).

https://www.darisusgmbh.de/shop/product_info.php/info/p34359_TSOP7000SI1-----Miniatur-Infrarotempf--nger-455kHz.html/XTCsid/79c70d1ddaa5cc9e7af6cd6bd58a45c5

c-hater schrieb:
> Mal ganz davon abgesehen, dass es bei IR natürlich immer den
> "Über-Träger" gibt

Funktechnisch begäbe man sich bei Nutzung dieses IR-LED "Über-Trägers" 
auf das Niveau der Knallfunkensender, i.e. das Spektrum besteht aus 
einer breiten Glocke, die große Teile des IR-Bandes, genau genommen 
einen einige 10nm-Breiten Bereich belegt. Anders sieht das mit der 
Laserdiode aus, auch wenn das Signal immer noch aus mehreren 
Moden/Linien besteht.

Marc V. schrieb:
> IR ist für Menschen unsichtbar. Dein Auge wird es dir für immer
>  danken, falls es zufällig davon getroffen wird.

Umgekehrt.
IR-Licht ist fürs Auge schädlicher als rotes Licht gleicher Leistung. 
Bei rotem blendendem Licht sorgt der Lidschlussreflex dafür, dass die 
Netzhaut dem nur im 1/10s-Bereich ausgesetzt ist. IR-Licht bei üblichen 
LED-Wellenlängen, wird fast genauso gut auf die Netzhaut abgebildet, 
aber es löst den Lidschlussreflex nicht aus, weil es unsichtbar ist.

unsichtbar ungleich unschädlich

>unsichtbar ungleich unschädlich

Das war doch die Aussage. Infrarot-Licht ist gerade so schädlich, weil 
man es nicht sehen und sich vor davor schützen kann.

>https://www.darisusgmbh.de/shop/product_info.php/info/p34359_TSOP7000SI1-----Miniatur-Infrarotempf--nger-455kHz.html/XTCsid/79c70d1ddaa5cc9e7af6cd6bd58a45c5

Danke für die Recherche. Aber 5 Euro + 5 Euro Versandkosten ist mir die 
doppelte Datenübertragungsrate nicht Wert.

Tom schrieb:
>>Laserdioden sind heute auch sehr preiswert, wenn gleich natürlich nicht
> sooo spottbillig wie IR-LEDs.
>
> Mit Laserdioden hatte ich noch nicht zu tun. Aber meine ersten
> Recherchen haben so 8 - 20 € (C*, farnel) als Einzelpreis ergeben. Wenn
> das wahr ist, dann fällt das natürlich flach.
>
>
>>Und falls doch, dann nur im Keller bei totaler Finsternis.
>
> Was wenn ich Sender und Empfänger vom Licht abschotte wenn ich diese
> z.B. in ein Rohr lege?

Hallo, wenn du das Ganze mit einem Rohr abschatten kannst, warum nimmst 
du dann nicht direkt ein Kabel?

Gruß Rainer

Rainer V. schrieb:
> Hallo, wenn du das Ganze mit einem Rohr abschatten kannst, warum nimmst
> du dann nicht direkt ein Kabel?

Vermutlich weil ihm wenige cm Rohr pro Seite reichen. Das gleiche mit 
einem Kabel zu schaffen würde eine ziemlich drastische Steigerung der 
Sendeleistung erfordern (dann aber auch ungebetene Gäste fern halten).

ok, sorry, habe nicht weit genug gedacht. Kam mir erst so vor, als 
sollte die ganze Strecke "verrohrt" werden, was natürlich Blödsinn ist.

Gruß Rainer und viel Erfolg!