Los transmisores y receptores de infrarrojos (IR) se utilizan comúnmente en diversos dispositivos electrónicos con fines de comunicación y control. La comunicación por infrarrojos se basa en la transmisión de luz infrarroja, que no es visible para el ojo humano pero sí detectable mediante componentes especializados. A continuación se ofrece una explicación detallada de cómo funcionan un transmisor y un receptor de infrarrojos:
Transmisor de infrarrojos:
1. Emisor LED:
- El transmisor de infrarrojos normalmente emplea un diodo emisor de luz infrarroja (LED IR) como fuente de radiación infrarroja. Este LED está diseñado específicamente para emitir luz en el espectro infrarrojo, que está más allá del alcance de la visión humana.
2. Excitación eléctrica:
- Cuando se aplica voltaje al LED IR, se excita eléctricamente. Los electrones excitados dentro del material semiconductor del LED liberan energía en forma de fotones.
3. Emisión de infrarrojos:
- Los fotones emitidos se encuentran dentro del rango de longitud de onda infrarroja, generalmente alrededor de 850 nanómetros (nm) para transmisores IR de consumo. Esta luz infrarroja emitida se modula para transportar información variando la intensidad o frecuencia de los pulsos de luz.
4. Modulación para codificación de datos:
- En aplicaciones como controles remotos, el transmisor de infrarrojos modula la luz infrarroja para codificar información digital. Las técnicas de modulación comunes incluyen la modulación por desplazamiento de amplitud (ASK) o la modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK), donde las variaciones en la intensidad o frecuencia de la luz corresponden a datos binarios.
5. Haz enfocado:
- Para mejorar el alcance y la eficiencia de la transmisión, los transmisores de infrarrojos suelen utilizar lentes para enfocar el haz de infrarrojos emitido. Este haz enfocado ayuda a garantizar que la mayor parte de la energía transmitida se dirija hacia el receptor previsto.
Receptor de infrarrojos:
1. Sensor de fotodiodo:
- El receptor de infrarrojos normalmente contiene un sensor de fotodiodo que es sensible a la luz infrarroja. El fotodiodo está diseñado para generar una corriente eléctrica cuando se expone a la radiación infrarroja entrante.
2. Detección de Luz Infrarroja:
- Cuando la luz infrarroja modulada del transmisor llega al receptor de infrarrojos, el fotodiodo detecta la radiación entrante. La cantidad de corriente generada por el fotodiodo es proporcional a la intensidad de la luz infrarroja recibida.
3. Posgación inversa del fotodiodo:
- Para mejorar el tiempo de respuesta y la sensibilidad del fotodiodo, a menudo se opera con polarización inversa. El voltaje de polarización inversa crea una región de agotamiento dentro del fotodiodo, lo que facilita una respuesta más rápida a los cambios en la luz incidente.
4. Demodulación para extracción de datos:
- La señal infrarroja modulada recibida debe demodularse para extraer los datos transmitidos. El proceso de demodulación está diseñado para revertir la modulación aplicada en el transmisor, permitiendo la recuperación de la información original.
5. Filtrado y procesamiento de señales:
- Los receptores de infrarrojos incluyen filtros para garantizar que respondan selectivamente a la señal infrarroja modulada y rechacen la luz ambiental. Los circuitos de procesamiento de señales refinan aún más la señal recibida, separándola del ruido y las interferencias.
6. Señal de salida:
- La señal demodulada luego se convierte en una señal eléctrica utilizable, que generalmente representa datos binarios. Esta señal de salida puede ser procesada adicionalmente por un microcontrolador u otros componentes electrónicos del dispositivo.
7. Aplicaciones:
- Los receptores de infrarrojos encuentran un uso generalizado en aplicaciones como controles remotos para televisores, sistemas de audio y otros dispositivos electrónicos. También se emplean en sensores de proximidad, comunicación de datos entre dispositivos y protocolos de transferencia de datos basados en infrarrojos como la Asociación de datos infrarrojos (IrDA).
En resumen, un transmisor de infrarrojos utiliza un LED de infrarrojos para emitir luz infrarroja modulada, mientras que un receptor de infrarrojos incorpora un sensor de fotodiodo para detectar y demodular la señal infrarroja recibida. Esta tecnología permite la comunicación y el control inalámbricos en una variedad de dispositivos y aplicaciones electrónicos.
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