Vishay: IR-Empfänger für die Wohnrealität

Energiesparlampen und WiFi können durch Emissionen die Empfangsqualität von IR-Empfängern stören. Thomas Mistele und Sebastian Schäfer von Vishay erläutern, wie eine neue Generation von IR-Empfängern das zuverlässige Funktionieren von Fernbedienungen aller Art im Smart Home sicherstellen.

Vishay Bildquelle: © Vishay

Thomas Mistele, Vishay: »Die öffentliche Nutzung des IR-Spektrums ist völlig unreguliert, da die Anwendung überlicherweise in geschlossenen Räumen stattfindet.«

SmarterWorld: IR-Fernbedienungen sind seit den 1970er Jahren gebräuchlich. Warum hat sich die Fernsteuerung über IR eigentlich durchgesetzt und weshalb konnte sich diese Technik bislang so gut gegen den Wettbewerb alternativer Lösungen behaupten?

Thomas Mistele, Senior Manager R&D IR Receivers, Vishay: Infrarot hat sich damals gegen Ultraschall-Fernbedienungen und gegen Fernsteuerungen durchgesetzt, die über ein Kabel mit dem zu steuernden Gerät verbunden waren. Das eine war relativ wenig bedienungsfreundlich und die Ultraschall-Lösung hat neben ein paar anderen Schwächen natürlich Probleme mit den Haustieren verursacht. Letztlich haben sich IR-Fernbedienungen aufgrund ihrer Kostenvorteile und ihrer hohen Zuverlässigkeit am Markt durchgesetzt. 

Es gab ja auch in jüngster Vergangenheit durchaus immer wieder Versuche, die IR-Fernbedienung abzulösen, etwa durch Z-Wave oder RF4CE. Lösungen, die durchaus ihre Vorteile bieten – warum hatten auch sie keine Chance gegen IR-Fernbedienungen?

Thomas Mistele, Vishay: »Die öffentliche Nutzung des IR-Spektrums ist völlig unreguliert, da die Anwendung überlicherweise in geschlossenen Räumen stattfindet.« Bildquelle: © Vishay

Thomas Mistele, Vishay: »Die öffentliche Nutzung des IR-Spektrums ist völlig unreguliert, da die Anwendung überlicherweise in geschlossenen Räumen stattfindet.«

Mistele: Es mag durchaus Nutzer geben, die ihre Video- und Audio-Welt gerne über das Handy, oder über ein anderes User-Interface, etwa Sprache steuern wollen. Bisher ist das aber eine vergleichsweise kleine Nutzergruppe. Die große Mehrheit der Nutzer will eine zuverlässige Senderwahl, Lautstärkeregelung und klare Ein-/Aus-Funktion. Wenn ich erst ein Pairing meiner Geräte durchführen muss, bevor ich sie benutzen und steuern kann, dann ist das nicht Jedermanns Sache. Aus diesem Grund, werden IR-Fernbedienungen auch noch auf absehbare Zeit ihre Daseinsberechtigung am Markt haben.

Bei Vishay reicht die Präsenz im Bereich IR-Empfänger über den Zukauf von Telefunken 1998 bis in die 1970er Jahre zurück. Aktuell stellen Sie mit dem TSOP1xxxx ihr neuestes Modell vor, das für die moderne Welt der CFL- und WiFi-Störquellen entwickelt wurde. Gab es früher keine vergleichbaren Störquellen?

Sebastian Schäfer, Application Engineer, Vishay: Begonnen hat das erst mit der Einführung der Leuchtstoffröhren. So sind die IR-Emissionen von Kompaktleuchtstofflampen ein Nebenprodukt des gewünschten sichtbaren Lichts. Am besten lässt sich das bei Videobeamern zeigen, die an der Decke in der Nähe von Kompaktleuchtstofflampen montiert sind. Schalten Sie die Beleuchtung ein, kann die dadurch verursachte Störung die Wirkweite Ihrer Fernbedienung beeinträchtigen. Kaum schalten Sie die Lampen aus, ist wieder alles Bestens!

Wie genau stören Leuchtstofflampen oder WiFi-Lösungen die IR-Fernbedienung?

Mistele: Die öffentliche Nutzung des IR-Spektrums ist völlig unreguliert, da die Anwendung überlicherweise in geschlossenen Räumen stattfindet. Es steht jedem Unternehmen frei, neue Codierungen und Frequenzen einzuführen, die das IR-Spektrum nutzen, oder versehentlich in es eindringen. Diese Freiheit ist mit einer der Gründe, warum immer neue Anwendungen hinzukommen, und wir im Jahr einige hundert Millionen IR-Empfänger produzieren und verkaufen. Dass solche Signale Probleme verursachen, hat damit zu tun, dass diese neuen Angebote und Lösungen Emissionen aufweisen, die bei Fernbedienungsempfängern zu einer Reduktion der Empfindlichkeit oder zu einem fehlerhaften Ausgangssignal führen können. 

Sebastian Schaefer, Vishay: »Wir haben neue IC-Techniken entwickelt, um die Emissionen und Störungen herauszufiltern.« Bildquelle: © Vishay

Sebastian Schaefer, Vishay: »Wir haben neue IC-Techniken entwickelt, um die Emissionen und Störungen herauszufiltern.«

WiFi-Lösungen arbeiten im Frequenzband von 2,4 bis 5 GHz. Wo kann es da zu Problemen mit der Trägerfrequenz von 30 bis 60 kHz bei IR-Empfängern kommen?

Mistele: Im Fall der WiFi-Anwendungen entsteht das Problem primär dadurch, dass natürlich auch noch die entsprechende Antenne im TV-Gerät, der Set-Top-Box, oder dem Media-Player untergebracht werden muss. Häufig ergibt es sich dann, dass diese Antenne aufgrund des begrenzten Platzes in Gehäuse, in der Nähe des IR-Empfängers platziert wird. Der IR-Empfänger war aber nie dafür ausgelegt, HF-Signale abzuweisen. Das hat zur Folge, dass es oft zu unerwünschten Pulsen am Ausgang kommt, wenn der IR-Empfänger HF-Signalen ausgesetzt ist. Zu der Störung kommt es nicht durch das Trägersignal bei 2,4 oder 5 GHz, sondern durch das aufmodulierte Datensignal. 

Wie ließe sich so eine Beeinflussung layouttechnisch am einfachsten vermeiden?

Mistele: Ein Abstand von 15 cm zwischen der WiFi-Antenne und dem IR-Empfänger gilt nach Allgemeinen Dafürhalten als störsicher. Da dies aber nicht in allen Fällen einzuhalten sein dürfte, haben wir uns bei der Entwicklung der neuen TSOP1xxxx-Familie darauf konzentriert, den IR-Empfänger wirkungsvoll gegen Leuchtstofflampen- und WiFi-Störquellen zu schützen. Selbst wenn die WiFi-Antenne wenier als 1 cm vom TSOP1xxxx entfernt ist, gibt es keine negative Beeinflussung. IR-Empfänger existieren nun eben schon seit über 40 Jahren in einer sich ständig verändernden Welt und müssen sich darum zwangsläufig weiterentwickeln, um ihre Funktion auch in Zukunft zuverlässig erfüllen zu können.

Wie genau schützen Sie die IR-Empfänger der neuen Generation gegen die Störquellen unserer heutigen häuslichen Umgebung?

Schäfer: Wir haben neue IC-Techniken entwickelt, um diese Emissionen und Störungen herauszufiltern. Ungeachtet dessen muss natürlich die Kompatibilität mit den Hunderten und Tausenden von verschiedenen IR-Codes, die für die Fernsteuerung verwendet werden können, gewahrt bleiben. Anders ausgedrückt, durch die gewählten Filtermaßnahmen reduziert sich die Reichweite der Fernbedienung. Da wir uns aber primär in geschlossenen Räumen bewegen, hat es für den Nutzer keine spürbare Auswirkung, ob die Reichweite der Fernbedienung nun über 20 m beträgt, oder nur 15 m. Entscheidend für ihn ist die störungssichere Funktion der Fernbedienung, und die können wir durch die Filtermaßnahmen gewährleisten!

Wie viele Hersteller beschäftigen sich am Markt mit IR-Empfängern? 

Mistele: Vishay, mit seiner Telefunken-Vergangenheit, zählt hier ganz eindeutig zu den führenden Unternehmen. Weltweit sind es weniger als fünf Hersteller, welche das entsprechende Know-how verfügen, um vom IC-Design bis zum fertigen Produkt alles aus einer Hand anbieten zu können. Daneben gibt es eine große Anzahl von Systemintegratoren die aus Einzelkomponenten entsprechende Lösungen zusammenstellen. Produziert werden unsere IR-Empfänger an zwei Standorten auf den Philippinen und in Malaysia. 

Gibt es auch bei IR-Empfängern den klaren Trend zu SMD-Gehäusen, oder ist diese Entwicklung angesichts der großen Vielfalt von Applikationen nicht so deutlich wie in anderen Bereichen?

Mistele: Es gib eine große Vielzahl von Gehäusen am Markt, sowohl SMD-Versionen, als auch klassische Durchsteckversionen. Letztlich hängt es von der Applikation und der Preisklasse der Anwendung ab. Bei Vishay haben wir einen Grundstock von acht Gehäusevarianten, von denen es dann jeweils mehrere Dutzend Varianten gibt. 

Wir sprachen bisher ausschließlich über Anwendungen im Consumer-Bereich. Wie hoch ist der Anteil von IR-Empfängern, die beispielsweise im Industrieelektronik-Bereich zum Einsatz kommen?

Schäfer: In unserem Fall würde ich von einem Anteil von weniger als 5 Prozent sprechen. Natürlich sind IR-Empfänger dort anderen Beeinflussungen ausgesetzt wie im Wohnbereich. Denken Sie hier vor allem an den Faktor direktes Sonnenlicht! Ein ganz anderes Thema sind Leuchtstofflampen im Industriebereich, wenn es etwa um das zuverlässige funktionieren von Lichtschranken im Produktionsbereich geht. Aber auch für diesen Anwendungsbereich bieten wir die entsprechenden Lösungen. 

Das Interview führte Engelbert Hopf.