Einstieg
Unsichtbares Blinken
Alle 3 Sekunden wird eine Taste gedrückt. Tippt auch selbst!
Unsichtbare Lichtblitze der LED seit Seitenstart
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zuletzt: –
Tastendrücke: 0
Woher weiß der Beamer, welche Taste du gedrückt hast?
Jede Taste blinkt ihr eigenes Muster aus Licht und Pausen, mit über 1 000 Lichtblitzen pro Tastendruck. Das Auge sieht nichts, die Kamera schon. Diesen Code knacken wir heute.
Zuerst: Was ist das für Licht, das wir nicht sehen?
Station 1 · Licht
Licht, das wir nicht sehen
Auftrag: Schätzt, wo das Licht der Fernbedienung liegt. Tippt auf die Leiste, dann auflösen.
Die Fernbedienung leuchtet bei etwa 940 nm. Das ist Infrarot, gleich hinter Rot. Unser Auge sieht nur etwa 380 bis 780 nm.
Der Bildsensor im Handy reagiert bis etwa 1 100 nm. Ein Filter dämpft Infrarot, lässt aber oft etwas durch. Darum seht ihr das Blinken auf dem Display.
Neue Frage: Sonne und Lampen strahlen auch Infrarot ab. Warum stören sie nicht?
Station 2 · Trägerfrequenz
Warum flackert die LED?
Auftrag: Vermutet zuerst, auf welches Licht der Empfänger reagiert. Dann schaltet die Lichtquellen ein und aus.
0,1 ms
Während eines Pulses schaltet die Fernbedienung ihre LED 38 000-mal pro Sekunde an und aus: 38 kHz (Kilohertz).
Im Empfänger (z. B. TSOP4838): Fotodiode, Verstärker mit Regelung (AGC), Bandpass um 38 kHz, Demodulator. Laut Datenblatt unterdrückt er Dauerlicht und Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät. Ausgang low-aktiv.
Warum stört die Sonne nicht?
Sonnenlicht enthält sogar viel Infrarot. Aber es ist Dauerlicht, und eine Glühlampe am Stromnetz flackert nur 100-mal pro Sekunde. Der Empfänger beachtet nur Licht, das etwa 38 000-mal pro Sekunde an- und ausgeht.
Beim Messen: Licht erkannt = 0 V am Ausgang.
Station 3 · Messung
Die Rohdaten
Auftrag: Was fällt euch an den Zahlen auf? Erst sammeln, dann als Bild zeigen.
Station 4 · Muster
Kurz oder lang?
Auftrag: Tippt jede Pause an: einmal = kurz, zweimal = lang. Dann prüfen.
Die 32 Pausen nach dem Start (). Violett = Puls, Zahl = Dauer der Pause in µs.
Zwei Sorten Pausen: Woran erinnert euch das?
Zwei Sorten = ein Bit. Hypothese: Die Information steckt in der Länge der Pausen. Wir schreiben kurz = 0 und lang = 1, so legt es auch das NEC-Protokoll fest. Fachbegriff (englisch): pulse distance coding.
Station 5 · Bytes
Von Bits zu Bytes
Auftrag: Rechnet Byte 1 aus: Jede 1 zählt ihren Stellenwert. Dann schaltet „LSB zuerst“ ein. Was ändert sich?
Woher wissen wir, dass das erste Bit die Einerstelle ist? Aus den Pausen allein nicht! Es steht in der Beschreibung des NEC-Protokolls. Wichtig wird es, sobald ihr Zahlen mit anderen austauscht oder mit einem Programm sendet.
Station 6 · Prüfung
Der Prüftrick
Auftrag: Vergleicht Byte 1 mit Byte 2 und Byte 3 mit Byte 4, Bit für Bit. Was fällt euch auf?
Wozu könnte das gut sein?
Byte 2 ist Byte 1 umgedreht, Byte 4 ist Byte 3 umgedreht. Zusammen ergeben sie immer 255. Kippt unterwegs ein Bit, passt das Paar nicht mehr, und ein prüfender Empfänger verwirft den Code. Probiert es mit „Störung“ aus.
Nebeneffekt: Jedes Paar hat genau 8 Einsen und 8 Nullen, darum ist jeder Rahmen gleich lang (68,1 ms). Extended NEC nutzt Byte 1 und 2 als 16-Bit-Adresse ohne Umkehrung; geprüft wird dann nur das Befehlspaar.
Station 7 · Adresse und Befehl
Was verrät jede Taste?
Auftrag: Vergleicht die Tasten. Welche Bytes bleiben gleich, welche ändern sich?
Byte 1 bleibt bei allen Tasten gleich. Was verrät es wohl?
Byte 1 ist die Adresse: für welches Gerät der Code ist. Byte 3 ist der Befehl: welche Taste. Byte 2 und 4 sind die Prüfbytes. So reagiert der Beamer nicht auf eine Fernbedienung mit anderer Adresse.
Die Adresse ist keine Seriennummer: Zwei Beamer desselben Modells haben dieselbe Adresse und reagieren beide.
Station 8 · Wiederholcode
Taste gedrückt halten
Auftrag: Haltet die Taste gedrückt und beobachtet die Zeitleiste. Schätzt dann: Wie viel Licht braucht ein Wiederholcode?
Gleicher Maßstab (0 bis 70 ms):
Etwa ein Drittel: Laut Protokoll ist die LED beim ganzen Code 27,6 ms an, beim Wiederholcode 9,6 ms. Warum nicht den ganzen Code wiederholen? Das spart Batterie, und der Beamer erkennt: Die Taste wird gehalten, nicht neu gedrückt.
Wiederholcode: 9 ms Puls, 2,25 ms Pause, 0,56 ms Puls, etwa alle 108 ms ab Rahmenbeginn (manche Quellen: 110 ms).
Beamer: Lautstärke · Wiederholcodes: 0
Wie viel Licht braucht ein Wiederholcode im Vergleich zum ganzen Code?
Station 9 · Test
Selbst senden
Auftrag: Wählt eine Taste und verfolgt den Weg bis zur LED. Sagt vorher, was bei Test 2 passiert. Dann sendet.
Simulation nach den NEC-Regeln. Im Versuch prüft ihr es am echten Beamer.
Vorhersage: Was passiert bei Test 2?
Byte 3 und 4 passen nicht zusammen, also verwirft der Empfänger den Code. Trifft die Vorhersage ein, stützt das unsere Hypothese. Reagiert ein echter Beamer trotzdem, wertet er Byte 4 nicht aus. Auch das ist ein Ergebnis.
Station 10 · Vorgehen
So arbeitet Reverse Engineering
Auftrag: Ordnet zu, was wir heute getan haben. Erst eine Karte antippen, dann ein Feld im Kreislauf.
Zurück zu Schritt 3.
Naturwissenschaft arbeitet genauso: beobachten, vermuten, im Experiment prüfen. Technikunterricht: Produktanalyse, also ein Gerät untersuchen, um es zu verstehen.
Andere Protokolle, gleicher Kreislauf: RC5 (Philips): 36 kHz, Manchester-Code, 14 Bit. Sony SIRC: 40 kHz, hier trägt die Pulslänge das Bit (1,2 ms = 1, 0,6 ms = 0).
Station 11 · KI
Und die KI?
Auftrag: Prüft die Antwort des Chatbots. Entscheidet dann: Was darf er übernehmen?
Du:
Chatbot:
Stimmt die Antwort?
Der Chatbot hat die Bits richtig gelesen, aber von der falschen Seite gerechnet, und klingt trotzdem sicher. Tückisch: Die Probe mit 255 entlarvt das nicht, denn umgedrehte Paare ergeben auch 255. Schickt ein Programm die falsche Zahl nach den NEC-Regeln, reagiert der Beamer nicht.
Was darf ein Chatbot übernehmen, was bleibt bei euch?
Der Chatbot spart Zeit beim Sortieren und Programmieren. Ob das Ergebnis stimmt, entscheidet der Test, und den macht ihr.
Im Großen: PhotoCraft entstand laut seinen Entwicklern nur aus öffentlichen Beschreibungen und beobachtetem Verhalten, als Black-Box wie hier. Mehr: Klicktafel Reverse Engineering mit KI.
Abschluss
Check
Auftrag: Entscheidet euch zuerst, dann auflösen.
Warum flackert die IR-LED 38 000-mal pro Sekunde?
Der Empfänger beachtet nur Licht, das mit etwa 38 kHz flackert. Unsichtbar ist Infrarot sowieso, und alle Tasten nutzen dieselben 38 kHz.
Ein Byte kommt so an (LSB zuerst). Welche Zahl ist das?
Das erste Bit zählt 1, das zweite 2: 1 + 2 = 3. Wer von links nach rechts liest, kommt auf 192.
Byte 3 ist 18. Was muss in Byte 4 stehen, damit der Code gültig ist?
Byte 4 ist Byte 3 mit umgedrehten Bits: 255 − 18 = 237.