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VIR: USB 接続赤外線学習リモコンに関する技術の解説です。
VIR を USB 端子に接続し、"V-IR R" コマンドを実行すると学習モードに入ります。この状態で赤外線受信モジュールに向けて赤外線リモコンの信号を送信すると、信号の内容が標準出力に表示されます。この文字列をそのまま "V-IR S" コマンドの標準入力に与えると、全く同じ信号が送信できます(要 root 権限)。
図1 は VIR で Panasonic TV リモコンの「入力切替」ボタンの信号を学習したときの出力例です。
赤外線信号は AVR マイコンの RAM に納まるサイズにするために、1バイトまたは2バイトの可変長で表現されます。図2は図1の ④赤外線信号本体の先頭部分です。
学習と同時に圧縮され、送信時に展開されるため、常にランレングス圧縮された形で扱われます。
DigiSpark は AVR マイコン ATTiny85 を搭載した、USB 通信が可能な小型の Arduino 互換ボードです。専用の USB コントローラ IC は積んでいませんが、ソフトウェアによる USB 通信ライブラリ V-USB によって、PC から USB 経由でファームウェアを書き込むことができます。このキットは、DigiSpark に赤外線送受信回路を追加してファームウェアを書き込むことで、USB で制御する赤外線リモコンを実現しています。
Arduino に外部回路を追加するための拡張基板をシールドと呼びます。本家からも赤外線送受信用の Infrared Shield が発売されていますが、本家版の回路では赤外線 LED を ATTiny85 の出力ピンで直接駆動しているため、赤外線信号が遠くまで届きません。そこで、ATTiny85 の出力でトランジスタを駆動し、赤外線 LED を大電流で光らせる、赤外線送受信シールドを独自に開発しました。シールドのピン配列は本家版と互換になっていますので、そのまま差し替えて使うこともできます。基板上のジャンパパターンも本家版と互換で、組み立ての際は J1 と J4 をショートさせる必要があります。
本家版 Infrared Shield にはありませんが、手動での操作ができるように、シールド基板上にスイッチを1つ追加しました。ただ ATTiny85 の I/O ピンは PB0～PB5 の6ピンしかありませんが、PB3,PB4 は USB 用に占有されていて、PB1 には元々赤色 LED と電流制限抵抗(R5, 回路図には値がないですが、実測 700Ω 程度) が接続されていて、ピンに空きがありません。そこで表示用の赤色 LED が接続されている PB1 に、LED と並列にスイッチを入れて、PB1 を入出力共用にしています。PB1 は通常は出力ピンですが、時分割で短時間入力ピンとしても利用しています。スイッチを ON にしたときに出力がぶつかってショートしないように、スイッチには直列に200Ωの抵抗を入れています。スイッチを ON にすると、この200Ωの抵抗を通して赤色 LED が薄く点灯してしまいますが、ピンを入出力共用にしている都合上やむを得ません。
なお、本来の Digispark では PB5 が入出力ピンとして利用できますが、クローン品では PB5 がリセットのままになっているケースがあるため、どちらのボードでも使用できるように、今回は PB5 は使用していません。
今回の AVR のピンの用途は下記の表の通りです。
| Tiny85ピン番号 | I/O | 用途 |
| 1 | PB5 | リセット |
| 2 | PB3 | USB- |
| 3 | PB4 | USB+ |
| 4 | GND | GND |
| 5 | PB0 | 赤外線LED |
| 6 | PB1 | 赤色LED/スイッチ |
| 7 | PB2 | 赤外線受信モジュール |
| 8 | VCC | VCC(5V) |
赤外線 LED は、できるだけ赤外線が広角に照射されるという観点で TSAL4400 を選択しました。データシートでは指向角が±25度となっており、受光部を正確に狙わなくても動作します。
赤外線受光モジュールは同じようなスペックの製品でもノイズへの強さ、動作電圧や電圧変動への強さ、受信した信号を正確に再現するかなど、かなりの特性の差があります。今回は信号の再現性を重視して、TSOP38238 を選択しました。
今回使用した赤外線 LED, 受光モジュールは海外製品で、入手性があまりよくないのが難点です。
図をクリックすると拡大表示されます。左が DigiSpark の回路図、右が赤外線送受信シールドの回路図です
