Análisis sensor IRLink

[Jevhy]

La pregunta efectivamente no la acabo de pillar 

Es decir, situando el sensor en vertical hacia abajo, hasta que altura podríamos colocarlo sobre un receptor para que continuase recibiendo este la señal correctamente? U horizontalmente, y hasta que distancia seguiría funcionando.

[nxtorm]

Yo lo hice funcionar en vertical a 62 cm. A 65 cm ya perdió la señal. Tienes una pequeña tabla de distancias (alcance) en mi web. En horizontal no he medido, pero bueno, lo que en realidad cuenta es la posición relativa de emisor y receptor, así que debe ser lo mismo siempre que estén correctamente orientados.

Si imaginas un flexo de luz a una altura sobre el suelo y enciendes la luz, se dibujará una zona iluminada bajo él. Cuanto más subas el flexo, más área abarca y más tenue es la luz (menos energía llega). Bueno, pues ese ejemplo no coincide con el caso del sensor. Primero porque se pierde energía y hace que no sea suficiente para activar el receptor. Y segundo porque tienen geometrías distintas (emisor y receptor) y hace que el cono de luz no sea cada vez mayor al subir el emisor. O sea, que hace cosas raras y a lo mejor te encuentras mejor cobertura a 40 que a 30 cm.

Así que solo he podido dar orientaciones en las reviews (aquí y en la web), pero que creo que pueden ayudar a orientarlo correctamente. En cualquier caso, no queda más remedio en distancias "largas" que probar, girar, etc hasta encontrar una buena posición.

[pulipuli]

En realidad, el esquema de radiación de un LED no es un cono, sino que tiene forma de higo.

Esta sería, por poner un ejemplo, la gráfica de radiación de un LED muy directivo, es decir, que radía casi toda su potencia en un ángulo de unos 20º.


Para los LED IR por norma general esta gráfica es más ancha que la de la figura pues tienen una directividad de 45º o 60º, y podemos jugar con la gráfica lijando el encapsulado del LED... si le aplanamos (y luego pulimos) la cabeza, lo haremos más directivo (gana alcance, pierde anchura de haz), que viene bien p.ej. para enviar la luz por fibra óptica (o tubo transparente).

Pero también influye la directividad del receptor. De eso no encuentro una gráfica, por lo que os pego un PDF entero de un receptor IR típico (tiene las gráficas de directividad arriba de la página 6)http://www.datasheetcatalog.org/datasheets/208/301092_DS.pdf

Como véis, no tiene una misma gráfica horizontal que vertical, porque en este caso la lente (el encapsulado de resina que lo recubre) está optimizada para mayor directividad y  en horizontal (gráfica más fina) y mayor ángulo de recepción en vertical (gráfica más "patata").

Para interpretar fetén las gráficas, el punto de máximo alcance lo marcan como "1" en el arco de escala de la izquierda de la gráfica, y ves como según varía el ángulo, disminuye la distancia máxima. Bueno, el gráfico está hecho con potencia, pero nosotros podemos interpretarlo como distancia ;)

A lo que iba. Un LED normal, abre unos 45º su haz, y dentro de ese arco como mucho vamos a perder un 20% de alcance aprox.

Por otra parte, el haz del receptor típico abre unos 70º, para poder recibir desde casi cualquier ángulo, pero a 70º la potencia recibida se queda en torno a un 40% respecto a si tuviera en frente al emisor, pero si el ángulo son 30º vemos que aprovechamos el 80%.

En resumidas cuentas, que cuando trabajas con LEDs lo habitual es "apuntar" con el emisor, pues son más direccionales, e intentar que el receptor esté en un ángulo que tenga el mínimo de pérdidas... si lo intentamos encajar en un ángulo de unos 30º, más que mejor.

Un último comentario. En un sistema de IR LED, es difícil aumentar la potencia con un LED, ya que salvo algún modelo todos radían más o menos lo mismo. En nuestro caso, se puede radiar mucho más dado que se está usando una corriente muy reducida por la limitación de consumo del NXT. Pero lo normal, en los sistemas IR, es que sea el receptor el que aporte más ganancia, ya que son capaces de amplificar la señal recibida muchísimo... pero por contra, también amplifican el ruido, haciendo que a veces sea difícil distinguir la señal del ruido.

Por ello, y aunque los receptores llevan un tintado de la cápsula para filtrar la radiación "ruidosa", y filtros electrónicos para quedarse sólo con la frecuencia de trabajo (pulsos de 38Khz a 940nM en nuestro caso), podemos ganar fácilmente un 20% adicional si trabajamos sin ruido. Las principales fuentes de ruido infrarojo son la luz solar y los fluorescentes... así que ya sabéis, si en casa os funciona todo genial en el sótano iluminado con halógenos, probadlo en la cocina, que suele tener fluorescentes, antes de llevarlo a un evento, y así evitamos sorpresas desagradables de llegar y ver que "pues en mi casa funcionaba a esta distancia" ;)

Edito:
Olvidé comentar que cuando compramos un LED nos suelen dar un parámetro que es el "ángulo de visión". Así, vemos LEDs de 30º, 45º, 60º e incluso de 90º. ¿A qué se refiere cuando dice que el ángulo de visión es "X"? El ángulo de visión es el ángulo en el que la potencia (y por tanto el alcance) del LED disminuye a la mitad.
Si deseamos cubrir con un emisor 90º, y sólo tenemos diodos de 45º, podremos usar 2 diodos en ángulo.
Lo mismo sucede con los receptores, suelen tener un parámetro que es el ángulo en el que la potencia recibida es la mitad que si los enfocas de frente. Por lo general, estos son los datos que definen la zona de trabajo óptima, y cuando se hace un diseño se hace para trabajar justo en esa zona de trabajo, considerando que habrá ocasiones en que lleguemos más lejos, pero que lo normal es estar en esos márgenes de emisor y receptor.

[nxtorm]

Fantástica explicación Puli. Todo eso explica los comportamientos erráticos de transmisión de señal del IRLink. Pero al menos tenemos algunas orientaciones, que me pegué una buena "fartá" de hacer pruebas.

Me ha encantado esta explicación tan pedagógica. Yo también lo intento, otra cosa es que lo consiga. Especialmente la "gráfica más patata"  :D