[AVR] 적외선 통신(IR) - 1. 이론

무선통신은 블루투스밖에 해보지 않아서 적외선통신을 시도해 보았다. 요즘 블로그에 업데이트를 안하다 보니 올려야 할 자료들이 무지하게 많다. 이놈의 귀차니즘...

 

어쨌든 적외선통신에 간략히 설명하자면 다음과 같다.

 

◎ 적외선(IR : Infrared Ray)

  가시광선에서 적색 바깥쪽(파장 750nm~1000um)의 영역에 위치한 광선

 

 

적외선 영역중에서도 근적외선, 중간적외선, 원적외석으로 나뉘는데 우리가 보통 라인트레이서나 리모컨등에 사용되는 적외선은 근적외선 영역을 사용한다. 이유는 모른다. 디바이스마트 같은곳에서 파는 적외선 센서는 대개 근적외선을 사용한다.

 

◎ 전송특성

  ▶장점

    - 빛을 매체로 사용하기 때문에 전파규제가 없다.

    - 전파에 비해 넓은 대역폭을 쉽게 획득할 수 있다.

 

  ▶단점

    - 통신거리가 수 미터로 짧고 양쪽의 송신기와 수신기가 마주보고 있어야 함.

    - 자연광, 인공광의 영향을 받는다.

 

적외선에 대한 설명은 여기까지 하고 이제 본격적으로 적외선 통신에 대해 알아보자. 적외선센서를 이용하여 신호를 멀리 보내기 위해서는 메세지신호를 변조하여야 하는데 변조란 일정한 형태의 반송파에 보내고자 하는 신호를 실어 보내는 것을 말한다.

 

변조의 필요성에 대해 네이버 지식인에 찾아보니 좋은 글이 있어서 첨부한다.

변조의 필요성 1. 효율적인 전송, 방사(Radiation)의 편리      . 전자파를 효과적으로 공중에 방사하기 위해서는 안테나가 필요함.      . 안테나 크기는 신호의 파장과 밀접하며 음성과 낮은 주파수를 그대로 방사하기 위해서는 수백         Km의 안테나가 필요함. 100hz의 주파수 성분을 갖는 변조되지 않은 오디오 신호의 경우         안테나의 길이가 300km정도 필요. 100Mhz로 변조된 fm방송의 경우 약 1m의 안테나 필요.          . 안테나의 길이는 파장과 관련이 있고 주파수위 파장은 반비례합니다.      . 저주파 신호를 고주파에 실려 보낼경우 불과 몇 Cm정도로도 가능함.   2. 하드웨어 제한의 극복을 위한 변조     . 통신시스템의 설계는 사용이 가능한 하드웨어와 가격의 제약을 받으며 하드웨어의 성능은 사용되는 주        파수의 따라 결정된다. 변조는 설계자에게 하드웨어 제한을 극복할수 있는 주파수 영역으로 신호를        옮길수 있게 해준다.   3. 잡음과 간섭을 줄이기 위한 변조    . 통신시스템에서 잡음과 간섭은 피할 수 없는 현상이나 변조방식을 적절히 선택하면 이를 저감        시킬 수 있음.    . 잡음과 간섭의 제거효과를 보기 위해서는 더 넓은 대역폭이 요구되므로 시스템 설계시 대역폭        과 간섭의 적절한 조정이 필요하게 됨   4. 주파수 할당을 위한 변조      . 동일 주파수로 두 신호를 전송한다면 상호간에 간섭 영향으로 전송이 어렵게 될 수 있음.      . 두신호를 각각 서로 다른 주파수로 변조하여 송신한다면 상호간에 혼신 없이 통신로를 설정        할 수 있게 됨.   5. 다중화를 위한 변조       . 여러개의 신호를 한개의 전송매체로 보내고자 한다면 높은주파수로 변조하여 다중화 하여 한        꺼번에 많은 신호를 다중화 하여 전송할 수 있음.

 

 

위와 같은 여려가지 이유로 변조를 하게된다. 변조를 그림으로 살펴보면 아래와 같다.

내가 사용하는 적외선 수신부 모듈이 ksm-913인가? 603인가?(자세히는 모르겠다. 연구실에 굴러다니는게 있어서...) 어쨌든 수신부가 받아들이는 주파수가 37kHz정도에서 감도가 제일 높은 거라서 반송파(Carrier) 주파수를 37kHz로 만들어 주면 된다. 

이 글은 이론에 관한 글이니까 코드나 회로에 관한건 다음 글에 적겠다. 타이머를 이용하면 쉽게 만들 수 있다.

 

이제 변조된 신호를 쏴주었으니 어떻게 받을 것인가에 대해 알아보자. 사실 어렵지 않다. 모듈이 알아서 복조(↔변조)를 해주기 때문에 우리는 핀에서 나오는 신호가 0인지 1인지만 판단하면 된다.

 

이론에 관한건 여기까지.... 다음 글에 계속...