取得したリモコン信号の送信（Wiring Pi 利用）

解説

赤外線LEDを使用すると、取得したリモコン信号を送信して、学習リモコンを作ることができます。

リモコンの信号は、赤外線の点灯時間と消灯時間の長さの組み合わせになっています。

「リモコンの信号の取得」で取得した赤外線の点灯時間と消灯時間の長さの組み合わせで、赤外線LEDを点灯、消灯させるプログラムを作成します。（取得した時間の最初の時間は、最初の信号が来るまでの時間であり、信号としてしては意味がないので、使いません。）

ここで、赤外線LEDは、赤外線リモコンの発光周波数である38kHzのパルス波で点灯するように、26[μ秒]周期のPWM出力で点灯させます。( 38kHz => 1/38000[s] = 26.315 * 10 ^ -3 [s] = 26.315[μ秒] )

使用した赤外線LEDは、順電圧100[mA]、順電圧1.35[V]です。
raspberry pi のデジタル出力ピンから供給できる電流は、最大16[mA]なので（参照：Understanding Outputs）、raspberry piのデジタル出力ピンからでは、100[mA]の電流を、赤外線LEDに供給できません。
トランジスタを用いて、電流制御を行います。
3.3[V]出力ピンからであれば、100[mA]の電流を、赤外線LEDに供給することができそうです。
（「Raspberry Pi 1 の3.3[V]出力ピンの最大出力電流は、50[mA]である」という情報もありましたが、
　「Raspberry Pi 2やRaspberry Pi 3の最大出力電流は、50[mA]以上ある」という情報もありました。
　（参照：Maximum current on each GPIO pin for Raspberry Pi 3 Model B）
　実際に試したところ、100[mA]の電流出力は可能でした。）

トランジスタを用いた、電流制御の回路図は、下図のようになります。



2つの抵抗（R1、R2）の抵抗値について。

【R1】
R1は、電流制御を行うための抵抗です。
直流電流増幅率hFEを、「hFE-IC」グラフより求めます。

使用温度を25[℃]、コレクタ・エミッタ間電圧Vceを1[V]とすると、コレクタ電流Icが100[mA]のとき、直流電流増幅率hFEは、80ほど。
トランジスタのベース電流Ibとして流すべき電流値は、
Ib = Ic / hFE = ( 100 * 10 ^ -3 ) / 80 = 1.25 * 10 ^ -3 [A] = 1.25[mA]
ベース・エミッタ間電圧Vbeを、「Ib-Vbe」グラフより求めます。

使用温度を25[℃]とすると、ベース電流Ibが1.25[mA]のとき、ベース・エミッタ間電圧は、コレクタ電流Icが100[mA]のとき、0.6[V]ほど。
抵抗R1に流れる電流I2は、 コレクタ電流Icと同じなので、
I1 = Ic = 1.25 [mA]
抵抗R1に流れる電圧V1は（ ディジタル出力電圧 - ベース・エミッタ間電圧 ） なので、
V1 = 3.3 - 0.6 = 2.7 [V]
よって、抵抗R1の値は、
R1 = V1 / I1 = 2.7 / ( 1.25 * 10 ^ -3 ) = 2.16 * 10 ^ 3 [Ω] = 2.16 [kΩ]
2.16kΩに近く入手しやすい抵抗として、2.2kΩ抵抗を使用します。

【R2】
R2は、赤外線LEDに、100[mA]、1.35[V]の電気を流すための抵抗です。
コレクタ・エミッタ間電圧Vceを、「Ic-Vce」グラフより求めます。

ベース電流Ibが1.25[mA]、コレクタ電流Icが100[mA]のとき、コレクタ・エミッタ間電圧Vceは、1.0[V]ほど。
抵抗R2に流れる電圧V2は （ 出力電圧 - 赤外線LED電圧 - コレクタ・エミッタ間電圧 ） なので、
V2 = 3.3 - 1.35 - 1.0 = 0.95
抵抗R2に流れる電流I2は、コレクタ電流Icと同じなので、
I2 = Ic = 100 [mA] = 100 * 10 ^ -3
よって、抵抗R2の値は、
R2 = V2 / I2 = 0.95 / ( 100 * 10 ^ -3 ) = 9.5 [Ω]
R2として、9.5Ωに近く入手しやすい抵抗として、10Ω抵抗を使用します。

作成したプログラムは、ボタンを押すと、取得したリモコン信号を送信します。

部品表

部品名	数量	商品名	参考価格
赤外線LED	1	高輝度赤外線LED OSI5FU5111C-40	5個100円
10Ω抵抗	1	カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） 1/6W 10Ω	100本100円
NPNトランジスタ	1	トランジスタ2SC1815GR	20個200円
2.2kΩ抵抗	1	カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） 1/6W 2.2kΩ	100本100円
プッシュスイッチ	1	タクトスイッチ	1個10円
10kΩ抵抗	1	カーボン抵抗（炭素皮膜抵抗） 1/6W 10kΩ	100本100円
Raspberry Pi	1	Raspberry Pi 3 Model B	6,300円
ブレッドボード	1	EIC-801	250円
ジャンパーワイヤ	適量	ジャンパーワイヤ（オス－メス）	10本300円

接続例

送信ボタンの入力ピンとして、GPIO 24 を使用し、
赤外線LEDの出力ピンとして、GPIO 23 を使用した場合の接続例

Wiring Pi のインストール

Raspberry Pi に Wiring Pi をインストールしてない場合は、まず、Wiring Pi をインストールします。

Wiring Pi のインストール

プログラムファイルの作成

「/home/pi/work/wiringpi」フォルダに、「irsender.c」というファイル名で、以下の内容のファイルを作成します。

#include <wiringPi.h> #include <stdio.h> // for printf() #define PIN_IRSENDBUTTON (24) // 赤外線送信ボタン #define PIN_IRLED (23) // 赤外線LEDピン #define MILLIS_DEBOUNCEDELAY (500) // 500ミリ秒=0.5秒 short g_ashMicrosHighLow[] = { 4315, 4468, 477, 1691, 477, 1690, 478, 1690, 478, 1691, 477, 606, 476, 606, 477, 1690, 478, 606, 477, 606, 476, 606, 477, 605, 477, 606, 477, 1690, 477, 1691, 477, 606, 477, 1690, 478, 606, 476, 606, 477, 606, 476, 606, 477, 605, 477, 606, 476, 1691, 478, 1691, 477, 1691, 477, 1690, 478, 1690, 477, 1691, 478, 1690, 477, 1691, 477, 607, 476, 606, 477, 605, 477, 606, 477, 605, 477, 606, 476, 606, 477, 606, 476, 606, 477, 1690, 478, 606, 477, 605, 476, 1691, 478, 1690, 478, 606, 477, 605, 477, 605, 477, 606, 477, 606, 476, 606, 477, 606, 476, 606, 477, 605, 477, 606, 477, 1691, 477, 1691, 477, 606, 476, 606, 477, 606, 477, 605, 477, 606, 476, 606, 477, 605, 477, 606, 477, 605, 477, 606, 477, 1691, 476, 1691, 478, 609, 473, 606, 477, 1691, 476, 606, 477, 5457, 4327, 4468, 477, 1691, 477, 1691, 477, 1691, 477, 1691, 477, 606, 477, 606, 476, 1691, 477, 606, 477, 605, 477, 606, 477, 605, 477, 606, 476, 1691, 477, 1691, 478, 605, 477, 1691, 477, 606, 477, 606, 476, 605, 478, 605, 477, 606, 477, 606, 476, 1691, 477, 1691, 477, 1691, 477, 1691, 477, 1691, 477, 1690, 478, 1690, 478, 1690, 478, 606, 476, 606, 477, 604, 479, 605, 477, 605, 477, 606, 477, 605, 477, 606, 477, 605, 477, 1690, 478, 606, 477, 606, 477, 1690, 477, 1691, 477, 606, 477, 606, 476, 607, 476, 605, 477, 606, 477, 605, 477, 606, 476, 606, 477, 606, 476, 607, 476, 1691, 477, 1691, 477, 606, 476, 606, 477, 606, 477, 605, 477, 605, 478, 605, 477, 605, 478, 606, 476, 606, 476, 606, 477, 1691, 477, 1690, 478, 605, 478, 605, 477, 1690, 478, 606, 477, 32000, }; void SendSignal( int iCountHighLow, short* ashMicrosHighLow ) { int iMicros_length; unsigned int uiMicors_start; int iIndexHighLow; for( iIndexHighLow = 0; iIndexHighLow < iCountHighLow; iIndexHighLow++ ) { iMicros_length = ashMicrosHighLow[iIndexHighLow]; uiMicors_start = micros(); do { // 周波数38kHzでOn/Offするように２つのdelayMicrosecondsの時間を調整。 // 38kHz => 26.3[マイクロ秒]/回。 // リモコン信号は消費電力を抑えるためにデューティー比１対２のパルス出力。 // HIGH出力は、HIGHを9[マイクロ秒]、LOWを17[マイクロ秒]繰り返し出力します。 digitalWrite( PIN_IRLED, 1 - (iIndexHighLow % 2) ); // iIndexHighLow : 0は、high。 1は、low。以下同様。 delayMicroseconds(9); digitalWrite( PIN_IRLED, 0 ); delayMicroseconds(17); } while( iMicros_length > micros() - uiMicors_start ); } } void setup(void) { pinMode( PIN_IRSENDBUTTON, INPUT ); pinMode( PIN_IRLED, OUTPUT ); } void loop(void) { static int s_iState_IrSendButton_prev = LOW; // IR送信ボタンの状態（初期状態は、LOW） static unsigned int s_uiMillis_IrSendButton_prev = 0; // デバウンス用 // IR送信ボタンが押されたかどうか int iState_IrSendButton = digitalRead(PIN_IRSENDBUTTON); if( LOW == s_iState_IrSendButton_prev && HIGH == iState_IrSendButton ) { // OFF→ON時 unsigned int uiMillis = millis(); if( MILLIS_DEBOUNCEDELAY < (uiMillis - s_uiMillis_IrSendButton_prev) ) { // デバウンス時間よりも経過しているならば、正当な「OFF→ON」とみなす printf( "SendSignal\n" ); SendSignal( sizeof( g_ashMicrosHighLow ) / sizeof( g_ashMicrosHighLow[0] ), g_ashMicrosHighLow ); } s_uiMillis_IrSendButton_prev = uiMillis; } s_iState_IrSendButton_prev = iState_IrSendButton; } int main(void) { // Wiring Piセットアップ。GPIOピン番号を使用するセットアップ関数を使用。 wiringPiSetupGpio(); setup(); while(1) { loop(); } return 0; }

実行ファイル作成

コンパイルし、実行ファイルを作成します。
以下のコマンドを実行します。

gcc -Wall -o irsender irsender.c -lwiringPi

実行

作成した実行ファイルを実行します。

sudo ./irsender

プッシュボタンを押すと、リモコン信号が送信されます。

Ctrl + C
で終了します。

ダウンロード

サンプルスクリプトファイル