Teori Infra Merah & Prinsip Kerja Infra Merah
Penggunaan infra merah sebagai media transmisi data mulai diaplikasikan pada berbagai perlatan seperti televisi, handphone sampai pada transfer data pada PC. Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data.
Penggunaan infra merah sebagai kontrol biasanya digunakan pada remote control televisi, VCD atau bahkan untuk remote control AC. Pada handphone dan PC, media infra merah ini digunakan untuk mentransfer data tetapi dengan suatu standar/protokol tersendiri yaitu protokol IrDA.
Infra Merah
Cahaya infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi.
Pada dasarnya komponen yang menghasilkan panas juga menghasilkan radiasi infra merah termasuk tubuh manusia maupun tubuh binatang. Cahaya infra merah, walaupun mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang tetap tidak dapat menembus bahan-bahan yang tidak dapat melewatkan cahaya yang nampak sehingga cahaya infra merah tetap mempunyai karakteristik seperti halnya cahaya yang nampak oleh mata.
Pada pembuatan komponen yang dikhususkan untuk penerima infra merah lubang untuk menerima cahaya (window) sudah dibuat khusus sehingga dapat mengurangi interferensi dari cahaya non-infra merah. Oleh sebab itu sensor infra merah yang baik biasanya jendelanya (pelapis yang terbuat dari silikon) berwarna biru tua keungu-unguan. Sensor ini biasanya digunakan untuk aplikasi inrfa merah yang digunakan diluar rumah (outdoor).
Alasan Menggunakan Infra Merah ?
Sejak ditemukannya radio maka penggunaannya semakin lama semakin banyak dan berbagai macam. Hal ini menimbulkan permasalahan yaitu padatnya jalur komunikasi yang menggunakan radio. Bisa dibayangkan jika pada suatu kota terdapat puluhan stasiun pemancar radio FM dengan bandwidth radio FM yang disediakan antara 88 MHz – 108 MHz. Tentunya ketika knob tunning diputar sedikit maka sudah ditemukan stasiun radio FM yang lain. Ini belum untuk yang lain seperti untuk para penggemar radio kontrol yang juga menggunakan jalur radio. Bahkan untuk pengontrollan pintu garasi juga menggunakan jalur radio. Jika kondisi ini tidak ada peraturannya maka akan terjadi tumpang tindih pada jalur radio tersebut.
Alternatifnya yaitu dengan menggunakan cahaya sebagai media komunikasinya. Cahaya dimodulasi oleh sebuah sinyal carrier seperti halnya sinyal radio dapat membawa pesan data maupun perintah yang banyaknya hampir tidak terbatas dan sampai saat ini belum ada aturan yang membatasi penggunaan cahaya ini sebagai media komunikasi.
Spektrum Cahaya dan Respon Mata Manusia
Pada dasarnya penggunaan modulasi cahaya penggunaannya tidak ada batasnya namun modulasinya harus menggunakan sinyal carrier yang frekuensinya harus sangat tinggi yaitu dalam orde ribuan megahertz. Biasanya modulasi dengan frekuensi carrier yang tinggi ini digunakan untuk madulasi sinar laser atau pada transmisi data yang menggunakan media fiberoptic sebagai media perantaranya. Untuk transmisi data yang menggunakan media udara sebagai media perantara biasanya menggunakan frekuensi carrier yang jau lebih rendah yaitu sekitar 30KHz sampai dengan 40KHz. Infra merah yang dipancarkan melalui udara ini paling efektif jika menggunakan sinyal carrier yang mempunyai frekuensi di atas.
Prinsip Kerja Remote Infra Merah
Semua remote kontrol menggunakan transmisi sinyal infra merah yang dimodulasi dengan sinyal carrier dengan frekuensi tertentu yaitu pada frekuensi 30KHz sampai 40KHz. Sinyal yang dipancarkan oleh transmitter diteria oleh receiver infra merah dan kemudian didecodekan sebagai sebuah paket data biner.
Panjang sinyal data biner ini bervariasi antara satu perusahaan dengan perusahaan yang lain sehingga suatu remote kontrol hanya dapat digunakan untuk sebuah produk dari perusahaan yang sama dan pada tipe yang sama. Hal ini dapat dicontohkan pada remote TV SONY hanya bisa digunakan untuk remote VCD SONY dan sebaliknya tetapi tidak dapat digunakan untuk TV merek yang lain.
Pada transmisi infra merah terdapat dua terminologi yang sangat penting yaitu : ‘space’ yang menyatakan tidak ada sinyal carrier dan ‘pulse’ yang menyatakan ada sinyal carrier.
Pulse-Space Terminologi
Pengkodean pada remote infra merah pada dasarnya ada tiga macam dan semuanya berdasarkan pada panjang jarak antar pulsa atau pergeseran urutan pulsa.
1. Pulse-Width Coded Signal.
Pada pengkodean ini panjang pulsa merupakan kode informasinya. Jika panjang pulsa ‘pendek’ (kira-kira 550us) maka dikatakan sebagai logika ‘L’ tetapi jika panjang pulsa ‘panjang’ (kira-kira 2200us) maka menyatakan logika ‘H’.
2. Space-Coded Signals.
Pada pengkodean ini didasarkan pada panjang/pendek space. Jika panjang pulsa sekitar 550us atau kurang maka dinyatakan sebagai logika ‘L’ sedangkan jika panjang space lebih dari 1650us maka dinyatakan sebagai logika ‘H’.
3. Shift Coded Signal.
Pengkodean ini ditentukan pada urutan pulsa dan space. Pada saat ‘space’ pendek, kurang dari 550us dan ‘pulse’ panjang, lebih dari 1100us maka dinyatakan sebagai logika ‘H’. Tetapi sebaliknya jika ‘space’ panjang dan ‘pulse’ pendek maka dinyatakan sebagai logika ‘L’.
Pengkodean ini merupakan hal yang sangat penting karena tanpa mengetahui sistem pengkodean pada sisi transmitter infra merah maka disisi receiver tidak bisa mendekodekan data/perintah apa yang dikirmkan. Selain itu didalam pengkodean ini perlu disisipkan suatu data yang dinamakan sebagai ‘device address’ sebelum data atau perintah. Device addres ini menyatakan nomor alamat peralatan jika terdapat lebih dari satu alat yang dapat dikendalikan oleh sebuah remote kontrol pada suatu area tertentu.
Transmitter Infra Merah
Infra merah dapat digunakan baik untuk memancarkan data maupun sinyal sura. Keduanya membutuhkan sinyal carrier untuk membawa sinyal data maupun sinyal suara tersebut hingga sampai pada receiver.
Untuk transmisi sinyal suara biasanya digunakan rangkaian voltage to frequency converter yang berfungsi untuk merubah tegangan sinyal suara menjadi frekuensi. Dan jika sinyal ini dimodulasikan sengan sinyal carrier maka akan menghasilkan suatu modulasi FM. Modulasi jenis ini lebih disukai karena paling kebal terhadap perubahan amplitudo sinyal apabila sinyal mengalami gangguan di udara.
Untuk transmisi data biasanya sinyal ditransmisikan dalam bentuk pulsa-pulsa seperti telah dijelaskan di atas. Ketika sebuah tombol ditekan pada remote kontrol unti maka IR akan mentransmitkan sebuah sinyal yang akan dideteksi sebagai urutan data biner.
Penerima Infra Merah
Untuk aplikasi jarak jauh maka perlu adanya pengumpulan sinar termodulasi yang lemah. Hal ini bisa dilakukan dengan menggunakan photodioda yang sudah mempunyai semacam lensa cembung yang akan mengumpulkan sinar termodulasi tersebut. Biasanya menggunakan lensa tambahan yang dinamakan dengan lensa FRESNEL yang terbuat dari bahan plastik dan kemudian diumpankan ke photodioda dengan jarak tertentu pada fokus lensa FRESNEL ini.
Untuk aplikasi remote control biasanya cukup menggunakan lensa yang dimiliki oleh photodioda/phototransistor dengan penguatan tertentu. Untuk penggunaan yang harus dapat menerima pancaran sinyal infra merah yang sudut datangnya besar maka harus menggunakan dua atau lebih photodioda. Photodioda yang baik adalah photodioda yang mampu mengumpulkan sinar termodulasi tepat pada wafer silikonnya dan hal inilah yang mempengaruhi kualitas photodioda/phototransistor yang dibeli di pasaran.
Pada saat photodioda mendeteksi adanya sinar infra merah maka akan terdapat arus bocor sebesar 0.5 uA dan ini juga tergantung pada kekuatan sinar infra merah yang datang dan sudut datangnya.
Kekuatan sinar dan sudut datang merupakan faktor penting dalam keberhasilan transmisi data melalui infra merah selain filter dan penguatan pada bagian receivernya.
