Teori Remote Control Infra Merah / Infrared LED Controller

Assalamu alaikum.
Iseng iseng belajar teknologi remote control infra merah. kali aja ada yang belum tahu.

Teori Remote Control Infra Merah
Metoda paling murah untuk mengontrol Peralatan elektronik jarak dekat adalah melalui Sinar Infra Merah.. Hampir semua perlengkapan audio dan video, saat ini bisa dikontrol dengan cara ini
Berikut sedikit pengetahuan yang akan menjelaskan asas kerja dari Pengontrol Infra Merah (Infra Red Controller) yang biasa digunakan pada perangkat elektronik ( termasuk didalamnya audio video ).

Cahaya Infra Merah. Sebenarnya cahaya infra merah adalah cahaya biasa yang mempunyai spectrum di bawah sinar tampak. Kita, manusia tidak mampu melihat cahaya ini karena panjang gelombang cahaya ini adalah 950nm, dibawah spectrum sinyal tampak. Ini menjadi salah satu alasan kenapa sinyal infra merah dipilih alam penggunaan remote control, kita ingin menggunakan efeknya, tetapi kita tidak menginginkan melihatnya. Alasan lainnya adalah IR LED ( Infra Red Light Emmiting Diode ) mudah dibuat dan sangat murah.

Meskipun kita sebagai manusia tidak mampu melihat sinar infra merah, bukan berarti kita tidak bisa membuatnya menjadi tampak. Sebuah video kamera atau digital foto dapat "melihat"nya, sebagaimana anda lihat pada gambar di samping. WEBCam anda mampu menerima cahaya ini dengan baik. Silahkan arahkan remote anda ke WEBCam anda, lalu tekan sembarang tombol. Anda akan melihat LED pada remote berkedip. Kedipan ini karena adanya modulasi yang dikirim melalui infra red LED.
Penggunaan modulasi dimaksudkan untuk mencegah kesalahan penerima (receiver) dalam menerjemahkan data dari pengirim (transmitter).
Modulasi.
Modulasi adalah jawaban untuk mencegah sinyal menjadi lebih kebal terhadap noise (gangguan). Dengan modulasi kita akan membuat sumber IRLED berkedip pada frekuensi tertentu. Penerima IR akan diatur/tala pada frekuensi tersebut, sehingga semua frekuensi lainnya akan diabaikan.
Anda bisa membayangkan bahwa kedipan pacar anda akan menarik perhatian anda dibanding kalau tidak berkedip (hehehe guyon dab). Bagaimanapun kedipan akan lebih mudah diidentifikasi daripada cahaya tetap, meskipun dibawah terangnya cahaya disiang hari.

Pada gambar di atas dapat anda lihat sinyal yang sudah dimodulasi diperkuat oleh Transistor yang digunakan untuk menyalakan LED, pada gambar sebelah kiri. Pada gambar kanan terlihat bahwa sinyal ini akan diterima oleh penerima IR yang kemudian akan diterjemahkan menjadi kondisi tertentu.
Pada komunikasi serial kita sering menggunakan istilah Aktif dan Jeda. Jeda adalah kondisi standart, yakni kondisi saat pemancar tidak mengirimkan sinyal apapun, ehingga LED pada pemancar tidak mengeluarkan cahaya apapun. Pada kondisi Aktif Lampu infra merah dimodulasi ( dikasih sinyal on/off berbentuk pulsa) dengan frekuensi tertentu. Pada umumnya frekuensi ini antara 30kHz hingga 60kHz. Pada produk elektronik terkini biasa menggunakan frekuensi 37,.9kHz sebagai frekuensi modulasinya.
Pada penerima, Jeda diterjemahkan sebagai H sehingga secara otomatis kondisi Aktif  adalah L.
Harap diingat bahwa Aktif H dan Jeda L bukanlah 1 atau 0 pada kode biner yang kita inginkan untuk dipancarkan. Kode 0 dan 1  nantinya akan tergantung protokol yang digunakan. Bila ada kesempatan. insyaAllah akan kita bahas pada episode mendatang. Tetapi pada umumnya, untuk merepresentasikan 0 dan 1 adalah menggunakan dutycycle (Perbandingan H level terhadap total waktu dalam 1 gelombang penuh).

Pemancar.
Pemancar pada umumnya merupakan perangkat genggam bertenaga battery. Menggunakan battery karena remote control ini sangat irit dan harus fleksibel. Idealnya juga tahan banting..
Saat ini untuk membangun unit pemancar ini kita hanya membutuhkan 1 Chips IC Mikrocontroller hemat energi. Apabila tidak ada tombol yang ditekan maka processor ini pada posisi sleep (tepat gak sih kalau aku sebut tidur?)Pada kondisi ini konsumsi daya yang diperlukan amat sangat kecil. Apabila ada tombol yang ditekan, maka processor akan masuk ke kondisi ready/aktif. Processor akan mengirimkan kode yang sesuai dengan tombol yang ditekan, yang setelah diperkuat oleh Transistor akan dipancarkan melalui IRLED. Processor hanya pada kondisi siap/aktif hanya apabila ada tombol yang ditekan.
Sebagai pengontrol frekuensi biasa digunakan Ceramic resonator. Dibandingkan Crystal Kuarsa, Ceramic resonator lebih tahan terhadap goncangan, misalnya karena jatuh. sayangnya ceramic resonator kurang akurat frekuensinya. Ini bukanlah kekurangan yg berarti karena pada penerima, jangkauan frekuensinya tidak begitu galak karena hanya menggunakan BPF biasa.
Besarnya arus yang dilewatkan ke LED bisa diatur  dari beberapa mA hingga ratusan mA. Semakin besar arus akan semakin jauh jarak jangkauannya, akan tetapi akan semakin menguras daya battery. Silahkan melihat datasheet LED untuk memastikan bahwa pengoperasian LED tidak melebihi absolut maksimum ratingnya.
Rangkaian sederhana untuk men"drive" LED. Disarankan menggunakan transistor untuk aplikasi switch atau HFE yang sesuai.
Nilai resistor dapat dihitung dengan mudah menggunakan hukum Ohm. Harap diingat bahwa pada IRLED akan ada drop tegangan berkisar 1,1 V. Demikian juga transistor yang mungkin berkisar 0,1V

Rangkaian yang ditampilkan di atas memiliki kekurangan. Pada saat tegangan battery mulai turun, maka arus yang lewat LED juga turun, sehingga jarak jangkauan juga akan menurun. Dengan rangkaian di samping akan mencegah efek ini. Adanya 2 diode ini akan membatasi tegangan pada basis menjadi sekitar 1,2 V. Dengan drop tegangan transistor  VBE sekitar 0,6V, berarti tegangan pada resistor adalah 0,6V. maka kita bisa menghitung besarnya arus yang melalui resistor dengan mudah. Anda bisa menggunakan hukum Ohm lagi untuk menghitung nilai ini.

Penerima
Sebenarnya banyak konsep rangkaian yang digunakan, tetapi yang paling umum digunakan adalah seperti dibawah.

Pada gambar di atas dapat anda lihat blok diagram dari Penerima IR.Gak usah dipikir terlalu serius. apalagi sampai bingung menentukan komponen apa yang digunakan pada blok diagram di atas. Karena saat ini, seluruh blok diagram diatas telah dibuat menjadi hanya 1 komponen saja. Sehingga penjelasan ini hanyalah sebagai pengetahuan saja dan kita gak usah repot-repot untuk merangkai masing-masing blok diagram dengan komponen tertentu.
Gelombang sinar infra merah diambil oleh diode detector infra merah pada sisi paling kiri dari diagram di atas. Sinyal ini lalu diperkuat dan dibatasi levelnya. Pembatas level (limiter) bekerja sebagaimana AGC yang akan mengatur rangkaian agar memperoleh level pulsa yang konstan, tergantung kuat lemah sinyal dan banyaknya gangguan noise. 
Hanya sinyal AC yang akan diteruskan ke Blok BPF (Band Pass Filter). BPF ini diatur pada frekuensi tertentu. Umumnya antara 30kHz hingga 60kHz. lebih lazim lagi adalah 37,9kHz.
Bagan berikutnya adalah Detector, Integrator dan Comparator. Penggunaan ketiga blok ini adalah mendeteksi keberadaan frekuensi modulasi. Apabila ada frekuensi modulasi maka output akan aktif, output =0V.
Harap dicatat bahwa amplifier pada rangkaian ini mempunyai penguatan sangat tinggi, terutama saat gangguan noise kecil dan sinyal dari pemancar sangat lemah. Efeknya rangkaian ini menjadi kurang stabil, karena mudah osilasi sehingga kerja rangkian terganggu, jangkauan menjadi rendah.
Dengan menambahkan kapasitor minimal 22µF sedekat mungkin dengan IC ini bisa mengurangi gangguan tersebut. Beberapa datashet menunjuk penambahan resistor beberapa Ohm antara power supply dengan IC//kapasitor. 

Ada beberapa pabrikan terkenal di pasaran, di antaranya Siemens, Vishay dan Telefunken yang umumnya dipasarkan di Eropa. Siemens mempunyai seri SFH506-xx, dimana xx menyatakan frekuensi modulasinya 30, 33, 36, 38, 40 atau 56kHz. Telefunken mempunyai seri TFMS5xx0 dan TK18xx , dimana xx juga menyatakan frekuensi modulasinya. Tetapi kelihatannya item ini sudah obsolette (usang/ tidak diproduksi lagi). Digantikan oleh Vishay dengan seri TSOP12xx, TSOP48xx dan TSOP62xx .
Sharp dan Xiamen Hualian adalah produsen IR Receiver terkemuka di Asia. Sharp membuat type yang lumayan rumit seperti : GP1UD26xK, GP1UD27xK dan GP1UD28xK, dimana x berhubungan dengan frekuensi modulasinya. Hualian memiliki kode HRMxx00 , seperti seri  HRM3700 dan HRM3800.

Udah dulu ah. ini dah malam. dah mulai ngantuk. kapan kapan kita sambung lagi.
wassalam
Fajar Najakhi