Πώς να φτιάξετε ένα smartphone με λειτουργίες υπερύθρων
Οι υπέρυθρες (IR) συσκευές ήταν κάποτε αρκετά συνηθισμένες σε ορισμένα κινητά τηλέφωνα, κυρίως λόγω της πρακτικότητάς τους: έλεγχος τηλεοράσεων, κλιματιστικών, προβολέων και άλλων ηλεκτρονικών συσκευών, όπως ένα τηλεχειριστήριο γενικής χρήσης. Ωστόσο, στη σύγχρονη εποχή, πολλά smartphone έχουν παραλείψει τις υπέρυθρες συσκευές λόγω σχεδιασμού, κόστους και μινιμαλιστικών τάσεων. Παρά ταύτα, η ανάγκη για υπέρυθρες συσκευές παραμένει, ειδικά για χρήστες που θέλουν να χρησιμοποιούν τα smartphone τους ως χειριστήρια οικιακών συσκευών.
Αυτό το άρθρο καλύπτει τον τρόπο «κατασκευής ενός smartphone με δυνατότητα υπέρυθρων» σε δύο πλαίσια: (1) προσθήκη δυνατοτήτων υπέρυθρων σε ένα υπάρχον smartphone (ο πιο ρεαλιστικός τρόπος) και (2) μια τεχνική επισκόπηση εάν θέλετε να σχεδιάσετε μια συσκευή smartphone που διαθέτει ήδη έναν IR blaster (πιο περίπλοκη και συνήθως γίνεται μόνο από κατασκευαστές/μηχανικούς υλικού). Σημείωση: η προσθήκη εσωτερικού υλικού σε ένα σύγχρονο smartphone είναι πολύ δύσκολη και υψηλού κινδύνου, επομένως οι εξωτερικές επιλογές είναι πολύ πιο σκόπιμες.
-
1. Κατανόηση των βασικών αρχών των υπερύθρων σε smartphones
Η λειτουργία υπέρυθρων στα smartphones αποτελείται γενικά από δύο τύπους:
1. IR Blaster (πομπός)
Χρησιμοποιείται για την αποστολή σημάτων υπέρυθρων σε άλλες συσκευές (π.χ., τηλεοράσεις/κλιματιστικά). Αυτό εννοούν συνήθως οι άνθρωποι όταν λένε «τα smartphone έχουν υπέρυθρες».
2. Δέκτης υπερύθρων (receiver)
Χρησιμοποιείται για τη λήψη σημάτων IR από τηλεχειριστήρια ή άλλους αισθητήρες. Είναι λιγότερο συνηθισμένο σε συμβατικά smartphone.
Οι περισσότερες καθημερινές χρήσεις (τηλεχειριστήριο τηλεόρασης/κλιματισμού) απαιτούν υπέρυθρο blaster, όχι δέκτη.
Ένας υπέρυθρος πομπός λειτουργεί εκπέμποντας ένα αναβοσβήνον υπέρυθρο φως σε μια συγκεκριμένη συχνότητα (για παράδειγμα, τα 38 kHz που είναι συνηθισμένα στα τηλεχειριστήρια τηλεόρασης), με ένα μοτίβο «κωδικού» που κατανοεί η συσκευή-στόχος. Επομένως, απαιτεί:
– Υπέρυθρη LED (IR LED) ως πομπός
– Κύκλωμα οδηγού για την παραγωγή παλμών
– Λογισμικό/εφαρμογή για την επιλογή κωδικού τηλεχειρισμού (πρωτόκολλο IR)
-
2. Ο ευκολότερος τρόπος: Προσθήκη υπέρυθρων με εξωτερικό αξεσουάρ
Αν ο στόχος σας είναι να μετατρέψετε το smartphone σας σε τηλεχειριστήριο, αυτός είναι ο πιο λογικός, οικονομικός και ασφαλής τρόπος.
A. Χρησιμοποιήστε μια θύρα USB-C για IR Blaster (ή Lightning για iPhone)
Υπάρχουν πολλά IR dongles διαθέσιμα σήμερα που συνδέονται με:
– USB-C (Android)
– Αστραπή (iPhone)
– Υπάρχουν ακόμη και Bluetooth, αλλά το USB είναι συνήθως πιο σταθερό και ευαίσθητο.
Πλεονεκτήματα:
– Χωρίς αποσυναρμολόγηση του smartphone
– Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πολλά μοντέλα
– Γενικά, υπάρχει ήδη μια συνοδευτική εφαρμογή
Kekurangan:
– Πρέπει να έχετε μαζί σας ένα μικρό dongle
– Μερικές φορές η προεπιλεγμένη εφαρμογή του dongle είναι ελλιπής.
Βήματα χρήσης:
1. Αγοράστε ένα dongle υπερύθρων που είναι συμβατό με τη θύρα του τηλεφώνου σας.
2. Εγκαταστήστε την εφαρμογή συνοδευτική από τον κατασκευαστή του κλειδιού πρόσβασης (dongle).
3. Επιλέξτε τον τύπο συσκευής (TV/AC/STB/προβολέας).
4. Εκτελέστε τη διαδικασία σύζευξης/επιλογής κωδικού: συνήθως η εφαρμογή θα δοκιμάσει αρκετούς κωδικούς μέχρι να ανταποκριθεί η συσκευή.
5. Αποθηκεύστε το απομακρυσμένο προφίλ ώστε να μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε οποιαδήποτε στιγμή.
Β. Χρησιμοποιήστε ένα IR Blaster (Smart IR Hub) που βασίζεται σε Bluetooth/Wi-Fi
Αυτό δεν είναι «υπέρυθρη ακτινοβολία σε ένα smartphone», αλλά το smartphone ελέγχει έναν κόμβο που εκπέμπει υπέρυθρη ακτινοβολία.
Πλεονεκτήματα:
– Καλύτερη εμβέλεια (τηλεχειρισμός μέσω Wi-Fi)
– Δυνατότητα ελέγχου πολλαπλών συσκευών σε ένα δωμάτιο
– Συχνά υποστηρίζει αυτοματοποίηση (προγραμματισμός, ενσωμάτωση έξυπνου σπιτιού)
Kekurangan:
– Χρειάζομαι ηλεκτρικό ρεύμα/προσαρμογέα
– Δεν είναι φορητό όπως ένα dongle
Βήματα χρήσης:
1. Τοποθετήστε τον κόμβο σε ένα δωμάτιο που «βλέπει» τη συσκευή-στόχο (τηλεόραση/κλιματιστικό).
2. Συνδεθείτε σε Wi-Fi και, στη συνέχεια, κάντε σύζευξη με την εφαρμογή.
3. Προσθέστε συσκευή και επιλέξτε κωδικό υπερύθρων.
4. Χρησιμοποιήστε το smartphone σας ως τηλεχειριστήριο μέσω της εφαρμογής.
-
3. Ημι-τεχνική επιλογή: Κατασκευή ενός "έξυπνου τηλεφώνου υπερύθρων" με ένα DIY Dongle
Αν σας αρέσουν τα ηλεκτρονικά έργα, μπορείτε να φτιάξετε το δικό σας dongle υπερύθρων, αν και απαιτεί βασική κατανόηση των μικροελεγκτών.
Συνήθη χρησιμοποιούμενα εξαρτήματα
– Μικρός μικροελεγκτής (π.χ. ESP32, μικρό Arduino ή παρόμοιο)
– LED υπερύθρων (κοινό 940nm)
– Οδηγός τρανζίστορ (για ενίσχυση του ρεύματος προς το LED IR)
– Αντιστάσεις, μικρή πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) και περίβλημα
– Σύνδεση με smartphone (USB-C με κατάλληλη μονάδα ή μέσω Bluetooth)
Λειτουργική ιδέα:
– Το smartphone στέλνει εντολές (π.χ. «κουμπί λειτουργίας τηλεόρασης») στον μικροελεγκτή μέσω σειριακής σύνδεσης/Bluetooth.
– Ο μικροελεγκτής παράγει σήματα IR σύμφωνα με το πρωτόκολλο (NEC, RC5, κ.λπ.).
– Η λυχνία LED υπερύθρων εκπέμπει σήμα στη συσκευή.
Κατατάν εκκρεμότητας:
Η δημιουργία ενός USB-C dongle που αναγνωρίζεται απευθείας από το τηλέφωνό σας είναι πιο περίπλοκη λόγω του πρωτοκόλλου USB και της διαπραγμάτευσης ισχύος που εμπλέκεται. Επομένως, πολλοί ερασιτέχνες επιλέγουν την απλούστερη οδό Bluetooth: smartphone → Bluetooth → μικροελεγκτής → υπερύθρων.
-
4. Αν πραγματικά θέλετε να φτιάξετε ένα smartphone με υπέρυθρες από την αρχή
Αυτή η ενότητα είναι εννοιολογική—η κατασκευή ενός smartphone είναι μια τεράστια επιχείρηση, όπως ο σχεδιασμός ενός μίνι υπολογιστή με κυψελωτό ραδιόφωνο, οθόνη, μπαταρία, κάμερα και λειτουργικό σύστημα. Αλλά αν εστιάζετε στο «πώς να προσθέσετε ένα IR blaster σε ένα smartphone», ακολουθεί μια τεχνική επισκόπηση.
Α. Απαιτούμενο υλικό
1. LED υπερύθρων και οδηγός
– IR LED 940nm (κοινό για τηλεχειριστήρια)
– Οδηγός τρανζίστορ/MOSFET ώστε η λυχνία LED να μπορεί να εκπέμπει ισχυρό φως (το τηλεχειριστήριο συνήθως απαιτεί υψηλότερη μέγιστη ισχύ)
– Ρύθμιση ρεύματος και προστασία από τη θερμότητα
2. Έλεγχος παλμών
– Το SoC (System-on-Chip) του smartphone πρέπει να ελέγχει τη συχνότητα φέροντος (συνήθως 38 kHz)
– Συνήθως χρησιμοποιεί PWM (Pulse Width Modulation) και διαμόρφωση δεδομένων επιπλέον.
3. Φυσική τοποθέτηση
– Η λυχνία LED υπερύθρων πρέπει να έχει ένα «παράθυρο» στο πλαίσιο του τηλεφώνου που επιτρέπει τη διέλευση των υπέρυθρων ακτίνων.
– Ιδανική τοποθέτηση στο πάνω μέρος για εύκολη κατεύθυνση προς την τηλεόραση/κλιματιστικό
4. Διαχείριση ενέργειας
– Τα υπέρυθρα LED μπορούν να απορροφήσουν αρκετά μεγάλο ρεύμα όταν εκπέμπουν φως.
– Πρέπει να είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να μην διαταράσσει τη σταθερότητα της ισχύος και να μην σπαταλά μπαταρία
Β. Υλικολογισμικό και λογισμικό
1. Οδηγοί πυρήνα/HAL (Android)
– Για να μπορεί η εφαρμογή να «αιτήσει» μετάδοση υπέρυθρων
– Στο Android, οι παλαιότερες εφαρμογές ήταν κάποτε δημοφιλείς (consumer IR), αλλά η υποστήριξη εξαρτάται από τον προμηθευτή/ROM
2. Βάση δεδομένων κωδικών IR
– Κωδικοί για διάφορες μάρκες συσκευών (τηλεόραση, κλιματισμός κ.λπ.)
– Μπορεί να χρησιμοποιήσει βιβλιοθήκες ανοιχτού κώδικα ή εμπορικές βάσεις δεδομένων
3. Απομακρυσμένη εφαρμογή
– UI για επιλογή συσκευής
– Λειτουργία εκμάθησης κώδικα (εάν υπάρχει δέκτης υπερύθρων), χρονοδιάγραμμα, μακροεντολή (π.χ. «Λειτουργία παρακολούθησης»: TV ON, set-top box ON, ένταση ήχου 15)
Γ. Μεγάλη πρόκληση
– Ρύθμιση και πιστοποίηση: τα smartphone πρέπει να περάσουν δοκιμές ασφάλειας, εκπομπών, ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας και πιστοποίηση τηλεπικοινωνιών.
– Ενσωμάτωση συστήματος: η προσθήκη ενός μικρού εξαρτήματος (IR) μπορεί να επηρεάσει την κεραία, το σχεδιασμό του πλαισίου, τη στεγανοποίηση και τη διάταξη της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος.
– Κόστος παραγωγής και αλυσίδα εφοδιασμού: οι κατασκευαστές λαμβάνουν υπόψη την απόδοση επένδυσης (ROI). Η απόδοση επένδυσης (IR) θεωρείται συχνά ένα εξειδικευμένο χαρακτηριστικό.
Επομένως, για άτομα ή μικρές ομάδες, η ρεαλιστική λύση είναι να δημιουργήσουν ένα αξεσουάρ ή να επιλέξουν ένα smartphone που ήδη διαθέτει υπέρυθρες.
-
5. Πρακτική εναλλακτική λύση: Επιλέξτε ένα smartphone που διαθέτει ήδη υπέρυθρες ακτίνες
Αν δεν έχετε αγοράσει ακόμα τηλέφωνο και η υπέρυθρη ακτινοβολία (IR) είναι η κύρια ανάγκη σας, η απλούστερη προσέγγιση είναι να επιλέξετε ένα μοντέλο που περιλαμβάνει έναν υπέρυθρο πομποδέκτη από τον κατασκευαστή. Ορισμένες τηλεφωνικές γραμμές ιστορικά περιλάμβαναν υπέρυθρους πομποδέκτες. Αυτή η λειτουργία συνήθως συνδυάζεται με μια καλά αναπτυγμένη ενσωματωμένη εφαρμογή τηλεχειρισμού.
Συμβουλές κατά την επιλογή:
– Βεβαιωθείτε ότι οι προδιαγραφές αναφέρουν «IR blaster» (όχι «IR face sensor»).
– Ελέγξτε τις κριτικές: είναι το IR ισχυρό και συμβατό με πολλές συσκευές.
– Δώστε προσοχή στη θέση των υπέρυθρων (πάνω/κάτω μέρος του πλαισίου), επειδή επηρεάζει την άνεση.
-
6. Συμβουλές για τη βελτιστοποίηση της χρήσης υπερύθρων σε smartphones
Για να μεγιστοποιήσετε τη χρήση των υπερύθρων, ακολουθούν μερικές πρακτικές συμβουλές:
1. Στρέψτε απευθείας προς τη συσκευή: Οι υπέρυθρες απαιτούν οπτική επαφή (σε αντίθεση με το Bluetooth/Wi-Fi).
2. Χρησιμοποιήστε μια λογική απόσταση: 2–8 μέτρα είναι συνήθως ιδανικά, ανάλογα με την ισχύ του υπέρυθρου LED.
3. Αποθηκεύστε πολλά προφίλ: για παράδειγμα «Τηλεόραση σαλονιού», «Κλιματιστικό δωματίου», «Προβολέας γραφείου».
4. Δημιουργήστε μια μακροεντολή: εάν η εφαρμογή την υποστηρίζει, συνδυάστε πολλές εντολές ταυτόχρονα.
5. Σκεφτείτε έναν διανομέα υπερύθρων για το σπίτι: εάν θέλετε έλεγχο από άλλα δωμάτια ή αυτοματισμό.
-
Συμπέρασμα
Ο πιο ρεαλιστικός τρόπος για να «κατασκευάσετε ένα smartphone με δυνατότητα υπέρυθρης ακτινοβολίας» είναι να προσθέσετε υπέρυθρες μέσω ενός εξωτερικού αξεσουάρ, όπως ένα USB-C/Lightning dongle ή έναν διανομέα υπερύθρων που βασίζεται σε Wi-Fi/Bluetooth. Αυτή η μέθοδος είναι ασφαλής, οικονομική και δεν θα προκαλέσει ζημιά στη συσκευή. Αν θέλετε να κάνετε μόνοι σας, μπορείτε να κατασκευάσετε έναν πομπό υπερύθρων που βασίζεται σε μικροελεγκτή και ελέγχεται από το smartphone σας μέσω Bluetooth. Η κατασκευή ενός smartphone από την αρχή με ένα blaster υπερύθρων περιλαμβάνει πολύπλοκο σχεδιασμό υλικού, προγράμματα οδήγησης λογισμικού, πιστοποίηση και ενσωμάτωση - συνήθως αρμοδιότητα των κατασκευαστών.
Αν μου πείτε τον τύπο του smartphone που χρησιμοποιείτε (Android/iPhone, μοντέλο) και τον κύριο σκοπό των υπέρυθρων (τηλεόραση, κλιματισμός ή άλλη συσκευή), μπορώ να σας προτείνω την καταλληλότερη λύση μαζί με πιο συγκεκριμένες επιλογές συσκευής και βήματα εγκατάστασης.
