Генерация сигнала частотой 38 кГц без таймеров

Было бы намного проще использовать специальную микросхему, такую как 555 или 556. Я построил такую систему на основе этих схем ИК-детектор обрыва леща

Возможно несколько подходов, некоторые из которых, но далеко не все, были перечислены в предыдущих ответах. Далее я предполагаю, что под «использовать его в качестве светового барьера» вы имеете в виду, что TSOP4838 будет частью системы обнаружения проникновения на объекты, а не для передачи данных. Как следствие, допустимо некоторое дрожание и/или неточность. Обратите внимание: все следующие методы предполагают, что код ядра Arduino установил таймер 0 для поддержки обычных вызовов micros() и millis().

Подход 1. Вычисление или калибровка простого цикла. В setup() запустите серию тестов, которые находят значение k, чтобы минимизировать ошибку, с помощью эквивалента кода C. к следующему Python:

for k in plausibleRange():
  err = genBurst19(k)
  if err < bestErr:
    bestErr = err
    bestK = k

где genBurst19() выглядит следующим образом:

def genBurst19(k):
  t1=micros()
  for i in range(38):
    setPortBit(i&1)
    for j in range(k):
      nop
  t2=micros()
  return abs(t2-t1-500)

Другими словами, genBurst19() отправляет пакет из 19 циклов, который при частоте 38 кГц должен занимать 500 микросекунд. Он возвращает меру ошибки вызывающей стороне.

Найдя bestK, вы можете впоследствии использовать его в качестве ограничения для других циклов задержки или просто использовать повторные вызовы genBurst19(bestK ) всякий раз, когда вы хотите сгенерировать какие-то «38КГц».

Обратите внимание: вы можете попробовать некоторые незначительные изменения, такие как добавление второго или третьего nop во внутренний цикл задержки или создание большего числа циклов, кратного 19. Хотя цикл задержки, содержащий одиночный nop (или вообще не содержащий nop, только пустой цикл), имеет более точное разрешение, чем цикл с несколькими nop s, может случиться так, что (в зависимости от кода цикла) произойдет меньшая ошибка при большем. [Но также см. подход 3 относительно точной настройки.]

Резюме: этот метод прост в использовании, имеет низкий джиттер, но ограничен в точности.

Подход 2. Используйте метод, аналогичный Брезенхема, для получения сигнала с периодом высокой точности, в среднем, но с большим джиттером, чем в подходе 1. Алгоритм Брезенхэма пытается нарисовать прямую линию на сетке пикселей xy; вы пытаетесь нарисовать прямую линию на сетке зависимости времени от циклов.

В этом методе вы отслеживаете, сколько микросекунд должно было пройти, и, если вы отстаете слишком сильно, задаете задержку с помощью k-1 вместо k, чтобы наверстать упущенное; или, если слишком далеко вперед, с помощью k+1, чтобы вернуться назад. См. мой ответ на stackoverflow 8113883, чтобы узнать немного больше о методе Брезенхема в контексте рисования линий.

Вывод: применяя метод Брезенхэма, вы можете получить среднюю частоту настолько близко, насколько вам нужно (при усреднении за несколько миллисекунд).

Подход 3. Это скорее дополнительная мера, чем целый подход. Он модифицирует подход 1, добавляя следующий код C перед циклом for j in range(k): nop. Ему также нужен второй параметр, l.

switch (l) {
  case 9: nop;
  case 8: nop;
  case 7: nop;
  case 6: nop;
  case 5: nop;
  case 4: nop;
  case 3: nop;
  case 2: nop;
  case 1: nop;
  case 0: ;
}

Чтобы использовать этот подход, сначала найдите лучший k, используя серию вызовов, например err = genBurst19(k,5). Затем найдите лучший l с помощью err = genBurst19(bestK,l) для l от 0 до 9. [Обратите внимание, что число меньше 9 может использоваться в приведенном выше примере, если цикл for j in range(k): nop использует меньше циклов.]

Резюме: этот шаг может настроить genBurst19() ближе к точности одиночного узла.

Я только что построил схему на базе NE555 для 38 кГц. Отправитель — ИК-диод 950 нм, приёмник — TSOP4838. Согласно Техническому описанию NE555, частота в нестабильном режиме составляет приблизительно

f ≈ 1,44 / (C (R_A + 2 R_B))

При значениях R_A = 1,8 кОм, R_B = 18 кОм, C = 1 нФ, NE555 должен генерировать частоту 38,095 кГц. Используя эти значения, моя схема генерировала частоту 34 кГц с небольшими изменениями в несколько 100 Гц при использовании разных резисторов/конденсаторов (из-за допуска), но она не приблизилась к 38 кГц. Вероятно, это связано с тем, что формула частоты является приближением. Самое простое решение – подключить переменный конденсатор параллельно C и использовать его для точной настройки или переменный резистор к R_B.

Это может быть необходимо не во всех случаях, поскольку TSOP48xx использует полосовой фильтр и 34 кГц по-прежнему распознаются, только с более низкой чувствительностью. Обратите внимание, что этот ИК-приемник (как и другие) имеет некоторые ограничения по длине импульса, поэтому вы не можете постоянно отправлять 38 кГц, а только до 70/f, что составляет около 1,8 мс. После этого выход TSOP снова отключается, вероятно, из-за повышения внутреннего порога.

Измерения

Некоторые измерения логического анализатора (PulseView). Это из приведенной выше схемы NE555, которая должна давать частоту 38 кГц.

Я использовал микросхему AND (74HCT08) для модуляции сигнала, генерируемого Arduino. , поверх несущей 38 кГц. Частота дискретизации составляет 12 МГц. Зонды измеряют:

• D0: выходной сигнал TSOP4838
• D1: ИК-сигнал (несущая И сигнал)
• D2: сигнал
Arduino
• D3: несущая 38 кГц от NE555