Pourquoi les télécommandes infrarouges influencent-elles les radios AM?

Lorsque je mets ma télécommande infrarouge à proximité d'une radio AM et que j'appuie sur un bouton de la télécommande, j'entends un son provenant du haut-parleur de la radio (comme un bip). Ce phénomène est très étrange pour moi car la radio n’a pas de récepteur IR à l’intérieur.

Par contre, la fréquence de la radio AM est supérieure à 530 kHz, mais celle de la télécommande infrarouge n’est en général que de 30 à 38 kHz.

De plus, l'oreille humaine ne peut pas détecter les fréquences supérieures à 20 kHz, mais la fréquence de la télécommande infrarouge est supérieure à 30 kHz.

Alors, je me demande pourquoi les radios AM réagissent aux télécommandes IR?

Ce signal IR est en effet ignoré par la radio AM. Cependant, une radio AM est très sensible aux ondes radio (ouais, DUH! ;-))

Lorsque la télécommande infrarouge fonctionne (vous appuyez sur un bouton), la puce de la télécommande active un circuit résonateur d’horloge dont elle a besoin pour générer les signaux infrarouges. J'ai vu la plupart des télécommandes IR utilisant un résonateur à 455 kHz. Ceci est simplement utilisé parce que c'est bon marché.

La puce infrarouge possède un circuit permettant de diviser cette fréquence pour obtenir les 38 kHz dont elle a besoin. Une division par un facteur 12 correspondrait à 455 kHz / 12 = 37,9 kHz. Oui, cela est "assez proche" car les récepteurs IR ne sont pas aussi précis, ils ne peuvent pas distinguer entre 38 kHz et 37,9 kHz. En outre, cela n'est pas nécessaire, le 38 kHz est simplement un "transporteur", il ne contient aucune information.

Nous avons donc maintenant une fréquence de 38 kHz, un signal qui a la forme d’ une onde carrée lorsqu’il sort de la puce infrarouge. En effet, la procédure est simple (les circuits logiques fonctionnent avec des signaux à onde carrée) et la DEL IR doit être allumée ou éteinte. Donc, il n'y a pas besoin de "entre" les niveaux.

Maintenant, une propriété d’un signal à onde carrée est qu’il ne contient pas seulement une seule fréquence (comme 38 kHz), il contient également de nombreux multiples (harmoniques pour la plupart inégales) de cette fréquence aussi: 2 x 38 kHz = 76 kHz, 3 x 38 kHz = 114 kHz, ... 14 x 38 kHz = 532 kHz . Voilà, le 14e harmonique est déjà sur une fréquence que la radio AM peut recevoir!

Ne sous-estimez jamais le contenu harmonique des signaux de commutation et à onde carrée. J'ai déjà travaillé sur un produit où la 238ème harmonique d'un convertisseur DCDC fonctionnant à 600 kHz perturbait le récepteur qui fonctionnait à 142,8 MHz!

Il est fort probable que votre radio capte un rayonnement électromagnétique inattendu des circuits de la télécommande. Vous dites qu'il fonctionne entre 30 et 38 KHz, mais que l'infrarouge utilise probablement une modulation à onde carrée, vous allez donc capter les harmoniques. Bien sûr, cela pourrait être un signal autre que celui du lecteur de DEL qui est capté.

Une fois que vous avez un signal ou une harmonique proche de la fréquence à laquelle votre radio est réglée, la radio l'hétérodyne dans la bande audio. Essayez-le avec une calculatrice, celles-ci peuvent être encore plus amusantes si vous en avez une bruyante.

vous avez 2 nanosecondes bords à l'intérieur de la télécommande.

Les arêtes de 2 nanosecondes sont si rapides qu'elles servent d'impulsion fine à la plupart des circuits.

Ainsi, les circuits radio AM sont frappés par de minuscules éclairs et sonnent, et vous entendez cela.

"il est sûr de dire qu'ils ne contribuent à aucune EMI" bien que les impulsions contribuent clairement, parce que l'activité peut être entendue. Une radio AM avec une bande passante de 10 KHz (bande latérale double) a un bruit de fond de -174dBm / rootHz + bruit de 10 dB dans les transistors frontaux avec une augmentation de bruit de 40 dB, la puissance de bruit étant proportionnelle à la largeur de bande, = -174 + 50 == 124 dBm. Avec 0 dBm sur 50 ohms représentant 0,632 volts de PP et -120 dBm représentant une tension 1 million de fois inférieure, le seuil de détectabilité est d'environ 0,6 mVolts. Ou 0,0000006 volts; maintenant, vous voulez parier sur des transitions logiques MCU de 5 volts NON détectées par une radio AM, ces récepteurs étant connus pour leur susceptibilité statique.

Nous avons donc maintenant quelques notions scientifiques, mathématiques et physiques, qui expliquent pourquoi l’IR REMOTE peut être détecté par une radio AM. Neat, hein?

Maintenant, pour quelques détails sur le couplage entre la télécommande IR et la radio AM:

La télécommande aura plusieurs centimètres de circuit imprimé du MCU au transistor de commande de DEL, ce qui génère des courants de 0,1 A ou 0,2 A pour la DEL, limités par une résistance de 5 ou 10 ohms. Dans la base du transistor, il y aura 10mA avec des fronts de 2 nanosecondes. Du collecteur sera 100mA (SWAG) avec une chute rapide et une montée lente (comme le transistor quitte la saturation lentement). Ces courants peuvent se coupler magnétiquement à N'IMPORTE QUELLE boucle de circuit à l'intérieur de la radio AM.

Cependant, pensons simplement au couplage capacitif.

La radio AM est de taille non nulle et nous supposerons plusieurs centimètres de trace de PCB couplés de manière capacitive à la télécommande infrarouge.

Alors, modélisons ces traces de PCB: 2cm de long, 1mm de large, 2cm de distance.

C = Eo * Er * Surface / Distance = 9e-12 Farad / mètre * 1 (air) * (2cm * 1mm) / 2cm

C = 9e-12 * 1mm = 9e-15 ~~ 1e-14 farads. [cela ignore les franges et l'alignement]

Calculons maintenant un courant de déplacement (courant généré par la charge et la décharge, en modifiant le flux du champ électrique), entre la télécommande infrarouge et la radio AM.

Q = C * V; et nous différencions pour obtenir dQ / dT = dC / dT * V + C * dV / dT

supposons maintenant constante C (dans l'air) et nous avons dQ / dT = C * dV / dT = Icurrent

Notre courant injecté (en modifiant le champ électrique) est

I == 1e-14 Farad * 3 volts / 2 nanosecondes

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

Supposons que l'impédance du nœud est de 1 000 ohms. Utilisez la loi Ohms, et vous obtenez

10uA * 1Kohm = 10 milliVolts.

Et soit les circuits accordés AM peuvent sonner, avec cette impulsion de 2 nanosecondes, soit un harmonique supérieur (par Bimpelrekkie) peut entrer par l’antenne.

================== Maintenant pour couplage magnétique ===========

Les bords de 2 nanosecondes sont suffisamment rapides pour que l'effet de peau dans les plans de cuivre provoque un blindage magnétique et donc une atténuation de la tension induite.

Nous supposerons qu'il n'y a pas atténuation par les avions et calculons simplement la tension induite dans le pire des cas dans les circuits radio AM.

Comme pour le couplage Efield, supposons un espacement de 2 cm entre l'agresseur et la victime. Et supposons que la victime (radio AM) a une boucle de 2 cm sur 2 mm. Et supposons l'alignement dans le cas le plus défavorable.

L’équation pertinente (en ignorant certains termes de logarithme naturel pour faciliter le calcul) est la suivante:

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

où nous supposerons dI / dT = 10 milliAmps / 2 nanoSecondes

En utilisant MUo = 4 * pi * 1e-7 Henry / mètre et MUr = 1 (air, cuivre, FR-4, etc.), nous avons

Vinduce = 2e-7 * Zone / Distance * dI / dT

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

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

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

Vinduce (je n'ai pas la moindre idée de la taille ou de la taille de ce matériel, jusqu'à ce que les calculs soient terminés)

= 4 * 0,5 * 1e (-7-3-2 + 9) = 2e (-12 + 9) = 2e-3 = couplage magnétique de 2 milliVolts