MOD 遙控器維修記
MOD 電影頻道上的柯南大長篇是予晴的重要精神糧食。某天她告訴我,MOD 的遙控器有問題,不能看 MOD,我心想應該是電池沒電了,於是就幫遙控器換了電池。沒想到換上全新的三號電池之後,遙控器對著 MOD 機上盒怎麼按,機器還是都沒反應。我心想,事情好像沒有我原來想像的那麼簡單。
我先看遙控器本身的狀況。按鍵按下去時,右上角的 MOD 燈會閃,因此至少我可以確定遙控器還是活著的。於是我心想,會不會是 MOD 機上盒的接受端壞掉了呢?MOD 機上盒有一個紅外線遙控的接受指示燈,如果有收到 38KHz 的 CIR 遙控訊號時,那個燈就會閃,而且它不止對 MOD 的遙控器有反應,其它遙控器的訊號也會讓它閃。我拿了第四台機上盒的遙控器對著 MOD 機上盒按,燈有在閃,因此我覺得接受器這邊出問題的可能性不太高。
我拿著 MOD 的遙控器,用非常近的距離,幾乎是緊貼著機上盒的方式,對著機上盒按,我發現在某些角度,機上盒的接收指示 LED 會勉強地閃幾下,但是機上盒沒有任何反應,而且只要距離稍遠,機上盒的接收指示 LED 就不會閃了。
我隱約覺得,遙控器這邊的發射電路應該出了什麼問題。
我想,會不會是那顆 IR LED 壞了 ?
以我多年帶 FAE 團隊的經驗,什麼見鬼的問題都看過,各種 LED 失效的模式我也都遇過,但遙控器上的 IR LED 工作時間這麼短,怎麼有可能把它搞到掛?
我決定幫這個遙控器換一顆 IR LED 試試看。
Consumer IR 標準
家電用的這種紅外線遙控器,多半是遵循一種稱之為 Cunsumer IR 或 CIR 的標準。嚴格來說,CIR 並不是一個 “標準”,而是從幾個大型家電品牌的紅外線遙控器所衍生出來的一系列紅外線遙控協定,其中日系的家電多半遵循一種由 NEC 開發出來的協定,現在稱之為 NEC code (雖然 NEC 的半導體部門已經變成 Renesas 了),而歐美係的家電則多半遵循飛利浦所開發的一套稱之為 RC-5 的編碼標準。
至於 physical layer,CIR 使用 870nm 或 930nm 的紅外線頻段,其中 930nm 比較常見。為什麼 930nm 比較常見呢 ? 這跟太陽光的光譜有關。
這是一個在地表用一些不同的條件 (能見度、角度) 測得的太陽光光譜,其中紅色是用來參考的、未經過大氣層的太陽光光譜。光譜中可以看到在 400nm – 700nm 之間的可見光譜是連續的,這就是我們所熟悉的,溫暖明亮的太陽光。在 300nm 左右的紫外線很弱,那是被臭氧層擋下來的紫外線。在 765nm 附近的紅外線有一個凹陷,那是被大氣中的氧氣吸收掉的紅外線。而在 930nm 附近的一個大山谷,則是被大氣中的水氣所吸收掉的紅外線。
因此,在地表附近的太陽光是沒有 930nm 的紅外線的,這讓 930nm 的 CIR 遙控器不用考慮被太陽光干擾的問題。這就是為什麼 CIR 最常用的紅外線頻段是 930nm 的原因。
至於載波的頻率,NEC code 在標準中有定義 carrier frequency 是 38KHz。至於飛利浦的 RC-5,雖然最原始的文件要求 carrier frequency 是 36KHz,但因為某些歷史上美麗的錯誤,當年的廠商使用了容易取得的 455KHz 中頻振盪器,並將這個頻率除以 12,得到了37.91KHz,而讓 RC-5 的產品多半用的也是接近 38KHz 的載波。
器官捐贈
我想找顆 IR LED 來換上去,看看 MOD 的遙控器會不會好。但手上一時沒有 IR LED,就算有,我也不確定手上的 IR LED 它的頻段是不是 930nm 的,我也不想為了這一顆 LED 跑一趟光華商場。
我想到抽屜裡還躺了一堆沒有用的舊遙控器。我決定找一支來做器官移植:拔它上面的 IR LED 來修 MOD 遙控器。
我找了一支舊的 DVD player 遙控器,裝上電池,對著 MOD 機上盒按了按,確定機上盒的接收指示燈會閃,這代表至少 IR LED 的頻段是合的。然後我就把 MOD 的遙控器拆開來。
這是 MOD 的遙控器拆開來的樣子,它是很典型的遙控器設計:單面電木印刷電路板、碳膜印刷接點、導電橡膠按鍵、控制晶片是 COB 封裝,完全就是 cost down 的極致。
接著我拆了 DVD player 的遙控器。
上面那片是捐贈者,下面那片是受贈者。
由於 DVD player 遙控器的 IR LED 腳剪得比較短,如果我直接換的話,它可能搆不到 MOD 遙控器原來 IR LED 的機構位置,因此我把 MOD 遙控器的 IR LED 從紅線所畫的地方剪掉,再把 DVD player 遙控器上拆下來的 IR LED 焊在那兩隻腳上。
焊好之後長這樣。
我把板子裝回殼裡,裝上電池,對著 MOD 機上盒試按了一下。開機了!器官移植成功!
這就是換下來的 IR LED。家裡沒有儀器可以測量它的特性,但從外觀上看起來完全沒有問題。不知道它到底是怎麼死掉的…
總之,我遇到了個很罕見的遙控器 IR LED 失效問題。
這的遙控器同時也是學習遙控器,學習的時候是用IR LED來接收遙控器信號的嗎?
對, IR LED 工作在逆偏壓區時,其實也可以拿來當作 photodiode 使用
我也想知道要怎麼測量紅外線LED的特性,不過分享一個我怎麼判斷他是否有生命跡象的方式。
找一個HTC m8 (或是之類的) 的手機,開啟相機對準紅外線遙控器之後按下發射鈕,假如LED還存活的話可以從手機螢幕看到快速閃爍的紫光(基本上是重發次數)這個方法在iPhone上似乎無效 (iPhone X 後鏡頭無效、但是可以用前鏡頭測試)。
Silicon 做的 CMOS image sensor 因為矽半導體的能隙可以涵蓋到 1100nm 左右紅外光的光子所激發的光電轉換,因此天生就看得到紅外線。在設計相機時我們會用光學的紅外線濾鏡把可見光光譜以上的紅外線濾掉,以避免紅外線干擾曝光。
看得到一點紅外線的相機 (比如像是你說的 HTC m8) 就是它的光學紅外線濾鏡 (IR cut filter) 設計得不好,讓某些波長較接近可見光光譜頂端 (700nm) 的紅外線漏進來。