Infrarot-Brücke: Alte Geräte per Pro Mini smart machen

Eine Infrarot-Brücke mit Arduino Pro Mini ist eine praktische Möglichkeit, ältere Geräte ohne WLAN, Bluetooth oder Smart-Home-Schnittstelle „smart“ zu machen. Viele Fernseher, AV-Receiver, Klimaanlagen, Soundbars, LED-Controller oder Set-Top-Boxen lassen sich seit Jahrzehnten zuverlässig per Infrarot (IR) steuern – und genau diese Fernbedienungslogik kann ein Pro Mini nachbilden. Statt eine Fernbedienung zu suchen, senden Sie Befehle automatisiert: „TV einschalten“, „Eingang HDMI1“, „Lautstärke +“, „Klimaanlage 23 °C“. Der Arduino Pro Mini eignet sich dafür besonders gut, weil er klein ist, sich unauffällig hinter dem Gerät, im Rack oder im Möbel verbauen lässt und mit wenigen Bauteilen eine robuste IR-Sende- und Empfangsstufe bildet (Arduino Pro Mini Guide). Eine moderne Infrarot-Brücke ist dabei mehr als ein „IR-Blaster“: Sie umfasst das Einlernen von Codes, das zuverlässige Wiederholen von Kommandos, die richtige Trägerfrequenz (meist 38 kHz), eine geeignete IR-LED-Ansteuerung für Reichweite sowie eine Schnittstelle zu Ihrem Automationssystem (z. B. über seriell, MQTT oder eine Gateway-Lösung). Dieser Leitfaden erklärt den Aufbau Schritt für Schritt, zeigt typische Fallstricke und hilft Ihnen, aus „alten“ Geräten zuverlässige Smart-Home-Aktoren zu machen – ohne sichtbare Bastellösung und ohne teure Universal-Bridge.

Wie Infrarot-Fernbedienungen funktionieren

Infrarot-Fernbedienungen senden keine „Datenpakete“ wie WLAN, sondern moduliertes Licht. Eine IR-LED blinkt sehr schnell mit einer Trägerfrequenz (typisch 36–40 kHz; am häufigsten 38 kHz). Darauf wird ein Nutzsignal codiert: Impulsfolgen mit definierten Zeiten für „Mark“ und „Space“. Der Empfänger im Gerät ist meist ein integriertes IR-Receiver-Modul (z. B. TSOP-ähnliche Bauformen), das genau auf diese Trägerfrequenz filtert und Störungen reduziert. Deshalb ist die Trägerfrequenz so wichtig: Stimmen Frequenz und Protokoll nicht, erkennt das Gerät den Befehl nicht oder nur sporadisch.

• Trägerfrequenz: meist 38 kHz, manchmal 36 kHz oder 40 kHz.
• Protokolle: NEC, Sony SIRC, RC5/RC6, Panasonic, Samsung u. a. (und zahlreiche proprietäre Varianten).
• Wiederholcodes: viele Geräte erwarten bei gedrückter Taste spezielle Repeat-Sequenzen.
• Sichtlinie: IR ist überwiegend „line of sight“, Reflexionen funktionieren oft, sind aber weniger zuverlässig.

Für DIY-Projekte ist das attraktiv, weil Sie in vielen Fällen nicht das komplette Protokoll neu implementieren müssen: Bewährte Bibliotheken übernehmen das Senden und Empfangen gängiger Protokolle, inklusive Trägergenerierung.

Warum der Pro Mini für eine Infrarot-Brücke ideal ist

Der Arduino Pro Mini ist für feste Einbauten gedacht: klein, leicht, preiswert und mit ausreichend Pins für IR-Empfänger, IR-Sender, Status-LED, Taster oder Zusatzschnittstellen. Vor allem im Wohnzimmer- oder Rack-Umfeld zählt die Bauform: Ein Pro Mini verschwindet in einem flachen Gehäuse, hinter einer Blende oder im TV-Möbel. Gleichzeitig ist der ATmega328P leistungsfähig genug, um IR-Signale zu decodieren, zu speichern und präzise wiederzugeben. Die Programmierung erfolgt typischerweise über einen externen USB-Seriell-Adapter (FTDI/CH340), was den Einbau noch kompakter macht (Arduino Pro Mini Guide).

• Kompakt: ideal als „unsichtbarer“ IR-Blaster hinter dem Gerät.
• Stabil: kein WLAN-Stack, keine Funkstörungen; IR ist lokal und deterministisch.
• Flexibel: ein Sender kann mehrere Geräte bedienen, ggf. mit mehreren IR-LEDs in verschiedene Richtungen.
• Automationsfreundlich: lokale Trigger (Taster/Timer) oder Anbindung an Smart-Home-Controller möglich.

Bauteile und Varianten: Minimalaufbau bis „Rack-taugliche“ Brücke

Eine Infrarot-Brücke kann sehr minimal sein oder bewusst „professionell“ aufgebaut werden. Der grundlegende Aufbau besteht aus einem IR-Empfänger zum Einlernen und einer IR-LED zum Senden. Für mehr Reichweite und Zuverlässigkeit lohnt es sich, die IR-LED nicht direkt aus einem Arduino-Pin zu treiben, sondern über einen Transistor (oder MOSFET) mit eigener Strombegrenzung.

• Arduino Pro Mini: 5 V oder 3,3 V (siehe Abschnitt Versorgung/Level).
• IR-Receiver-Modul: demodulierter Empfänger passend zur Trägerfrequenz (häufig 38 kHz).
• IR-LED: 940 nm Standard-IR-LED, ggf. mehrere LEDs für breitere Abstrahlung.
• Transistorstufe: NPN (z. B. 2N2222) oder Logic-Level-MOSFET für höhere LED-Ströme.
• Vorwiderstand(e): zur Strombegrenzung der IR-LED(s).
• Optional: Gehäuse, IR-LED-Kabel („Emitter“), Status-LED, Taster, Steckklemmen.

IRremote als Grundlage: Codes empfangen, decodieren und senden

Für Arduino ist die IRremote-Bibliothek eine etablierte Basis, um IR-Codes zu empfangen und wiederzugeben. Sie unterstützt viele Protokolle, kann Rohdaten ausgeben und erzeugt die nötige Trägerfrequenz. Für eine Infrarot-Brücke ist das praktisch: Sie können Codes zunächst aus einer Originalfernbedienung auslesen, protokollieren und dann per Pro Mini wieder senden. Die offizielle Arduino-Library-Seite bietet einen guten Einstieg und verweist auf API und Beispiele (IRremote-Bibliothek in der Arduino-Dokumentation).

• Einlernen: IR-Receiver lesen lassen, Protokoll/Address/Command speichern.
• Wiedergabe: passende Sendefunktion pro Protokoll oder Rohsignal senden.
• Timing: IRremote kümmert sich um präzise Pulsbreiten und Trägergenerierung.
• Debugging: serieller Monitor zeigt empfangene Codes, was Fehlerdiagnose stark erleichtert.

Rohdaten vs. Protokollcodes

Je nach Gerät ist es sinnvoll, entweder das erkannte Protokoll (z. B. NEC mit Address/Command) zu speichern oder Rohdaten (Timing-Array) zu nutzen. Protokollcodes sind kompakt und robust. Rohdaten sind nützlich, wenn ein Protokoll nicht eindeutig erkannt wird oder wenn exotische Geräte genutzt werden. Für die Praxis gilt: Wenn die Bibliothek ein Protokoll sauber erkennt, ist die Speicherung als Protokollcode meist die wartungsärmere Wahl.

Schaltung für zuverlässige Reichweite: IR-LED mit Transistor treiben

Viele IR-LEDs funktionieren „irgendwie“ direkt am Arduino-Pin, aber Reichweite und Zuverlässigkeit sind dann oft enttäuschend – besonders bei ungünstiger Platzierung im TV-Möbel oder bei Geräten mit kleinen Empfangsfenstern. Eine Transistorstufe erlaubt höhere Impulsströme (innerhalb der LED-Spezifikation), wodurch die optische Leistung steigt. Der Arduino steuert nur den Transistor, die IR-LED bekommt ihren Strom aus der Versorgung über einen Vorwiderstand.

• NPN-Variante: Arduino-Pin → Basiswiderstand → NPN, IR-LED + Widerstand an VCC, Kollektor zur LED, Emitter an GND.
• MOSFET-Variante: Logic-Level-NMOS als Low-Side-Schalter, Gate über Widerstand/Schutz, IR-LED an VCC.
• Mehrere IR-LEDs: parallel nur mit individuellen Vorwiderständen oder in Serie (bei ausreichend Spannung) für saubere Stromverteilung.

Vorwiderstand berechnen (MathML)

Für eine einzelne IR-LED lässt sich der Vorwiderstand näherungsweise mit dem Ohmschen Gesetz berechnen. Wenn V die Versorgungsspannung, VF die Durchlassspannung der IR-LED (typisch ca. 1,2 V, abhängig von LED und Strom) und I der gewünschte LED-Strom ist, gilt:

$R=\frac{V–V_F}{I}$

In der Praxis berücksichtigen Sie zusätzlich den Spannungsabfall am Transistor (Sättigungsspannung bei NPN bzw. R_DS(on) beim MOSFET). Für robuste Ergebnisse ist es sinnvoll, den Strom konservativ zu wählen und im Datenblatt der IR-LED die zulässigen Impulsströme (bei passendem Duty Cycle) zu prüfen.

Versorgung und Pegel: 3,3 V oder 5 V – was ist sinnvoll?

Für eine reine IR-Brücke ist 5 V oft bequem, weil viele IR-Receiver-Module und IR-LED-Ansteuerungen mit 5 V gut funktionieren und der Pro Mini 5 V/16 MHz in vielen Werkstätten verbreitet ist. Die 3,3-V-Variante kann sinnvoll sein, wenn Sie das Projekt batteriebetrieben oder extrem stromsparend bauen möchten. Viele IR-Receiver-Module funktionieren auch bei 3,3 V, aber nicht alle Typen sind gleich tolerant. Für zuverlässige Ergebnisse ist die Modul-Spezifikation entscheidend. Der Pro Mini selbst ist in beiden Varianten offiziell beschrieben (Arduino Pro Mini Board-Info).

• 5 V: oft maximale Kompatibilität und Reichweite mit IR-LED-Treiberstufe.
• 3,3 V: vorteilhaft für Low-Power und kompakte Versorgung, aber Empfänger- und Treiberkomponenten prüfen.
• Gemeinsame Masse: bei jeder Variante zwingend (Pro Mini, IR-Receiver, IR-Treiber).
• Entkopplung: Kondensatoren an VCC/GND nahe an IR-Receiver und Treiber verbessern Störfestigkeit.

Codes einlernen: Systematisch statt „Fernbedienung raten“

Der saubere Weg zur IR-Brücke ist ein strukturiertes Einlernen. Sie definieren zunächst, welche Befehle Sie wirklich benötigen: Power, Eingangswahl, Lautstärke, Mute, Temperatur hoch/runter, Moduswechsel usw. Danach lernen Sie diese Befehle per IR-Receiver ein und speichern sie entweder als Protokolldaten oder als Rohsignal. Der Vorteil: Sie bauen eine kleine, wartbare Kommandodatenbank und müssen später nicht jedes Mal neu „sniffen“, wenn Sie Automationen erweitern.

• Kommandoliste erstellen: nur die relevanten Tasten aufnehmen, sonst wird es unübersichtlich.
• Mehrfach erfassen: denselben Befehl mehrfach einlesen und vergleichen, um Fehler zu vermeiden.
• Gerätezustände bedenken: „Power Toggle“ ist riskanter als getrennte „Power On/Off“, falls vorhanden.
• Wiederholverhalten testen: Lautstärke- oder Temperaturänderung braucht oft Repeat-Codes oder Mehrfachsendung.

Typischer Stolperstein: Toggle-Befehle

Viele Fernbedienungen nutzen „Toggle“ (umschalten) statt „On“ und „Off“. Für Automationen ist das heikel, weil der reale Gerätezustand unbekannt sein kann. Wenn Sie den TV per Automation „einschalten“ möchten, aber der TV ist bereits an, führt ein Toggle zum Ausschalten. In solchen Fällen sind Zustandsrückmeldungen (z. B. Strommessung der Steckdose oder HDMI-CEC in Kombination) oder „sichere Sequenzen“ (z. B. zuerst „On“ wenn verfügbar) sinnvoller als blindes Togglen.

Automations-Anbindung: Von lokalem Taster bis Home Assistant

Eine Infrarot-Brücke ist dann besonders wertvoll, wenn sie nicht nur „per Sketch“ sendet, sondern Befehle von außen entgegennehmen kann. Der Pro Mini kann auf mehrere Arten getriggert werden: durch Taster, durch serielle Befehle, durch einen Empfänger (z. B. 433 MHz oder MySensors), oder über ein Gateway, das per MQTT und Home Assistant gesteuert wird. Wenn Sie Home Assistant einsetzen, ist MQTT eine verbreitete, flexible Möglichkeit, Kommandos zu transportieren und in Automationen einzubinden (MQTT-Integration in Home Assistant).

• Lokal: Taster/Timer am Pro Mini, z. B. „Kino-Modus“ auf Knopfdruck.
• Seriell: Pro Mini als IR-Sender am Host (Raspberry Pi/PC), Befehle per USB-Seriell.
• Gateway + MQTT: Befehle aus Home Assistant als MQTT-Message, Gateway reicht an Pro Mini weiter.
• Hybrid: Pro Mini empfängt zusätzlich Original-IR (für Learning) und sendet je nach Trigger.

Als Alternative oder Ergänzung kann auf Host-Systemen auch LIRC (Linux Infrared Remote Control) ein Thema sein, wenn Sie einen Raspberry Pi als IR-Zentrale nutzen. Die LIRC-Dokumentation hilft, IR-Konzepte und Konfigurationslogik zu verstehen (LIRC Projektseite).

Mehrgeräte-Setup: Eine Brücke für TV, Receiver und Klimaanlage

In vielen Haushalten stehen mehrere IR-Geräte in einem Bereich. Eine einzige IR-Brücke kann diese Geräte steuern, wenn die IR-LED(en) richtig platziert sind und die Codes sauber getrennt werden. Praktisch ist ein „Geräteprofil“-Ansatz: Jede Aktion referenziert ein Gerät und eine Befehls-ID. So können Sie Automationen wie „Abends“ oder „Filmstart“ als Sequenzen abbilden, ohne hart kodierte Einzelschritte zu pflegen.

• Geräteprofile: pro Gerät eine Liste der Befehle (Power, Input, Volume, Mode etc.).
• Sequenzen: Befehle mit definierten Pausen, z. B. erst Receiver an, dann TV an, dann Eingang wählen.
• Timing-Pausen: viele Geräte brauchen nach Power-On einige Sekunden, bevor sie Input-Befehle akzeptieren.
• Mehrere IR-LEDs: bei verdeckten Geräten kann eine IR-LED pro Richtung/Regalebene sinnvoll sein.

Zuverlässigkeit steigern: Reichweite, Platzierung und Wiederholungen

IR ist sehr zuverlässig, wenn die optischen Bedingungen stimmen. In Möbeln, hinter getönten Scheiben oder bei indirekter Platzierung kann es jedoch zu Aussetzern kommen. Für eine „smart“ wirkende Lösung ist Konsistenz entscheidend. In der Praxis helfen drei Hebel: bessere optische Kopplung (Ausrichtung), stärkere Sendeleistung (Treiberstufe) und geeignete Wiederholstrategien (ohne Doppelwirkungen).

• Ausrichtung testen: IR-LED so platzieren, dass sie den Empfänger direkt „sieht“ oder über helle Flächen reflektiert.
• Treiberstufe nutzen: höhere Impulsströme erhöhen Reichweite, ohne den Arduino-Pin zu überlasten.
• Wiederholungen mit Maß: manche Befehle dürfen mehrfach kommen (Volume), andere nicht (Power Toggle).
• Störlicht minimieren: direkte Sonneneinstrahlung kann IR-Empfänger blenden; Platzierung anpassen.

Wartbarkeit und Einbau: Unsichtbar, aber nicht unzugänglich

Eine IR-Brücke verschwindet oft dauerhaft im Möbel oder im Rack. Deshalb lohnt sich ein wartungsfreundliches Design: kleine Programmierpads für FTDI, eine abnehmbare Blende, ein Beschriftungskonzept für IR-Emitter-Kabel und ein definiertes Reset-Verhalten. So bleibt die Lösung professionell: Sie können neue Codes hinzufügen, ohne alles auseinanderzubauen, und Sie können im Fehlerfall nachvollziehen, ob das Problem am Code, am IR-Sender oder am Zielgerät liegt.

• Service-Pads: VCC, GND, TX, RX, DTR/RESET als Lötpads statt großer Steckleisten.
• Statusanzeige: kleine LED oder Debug-Pin, der nur bei Bedarf aktiviert wird.
• Gehäuse: Schutz vor Kurzschluss, Zugentlastung für Emitter-Kabel.
• Dokumentation: Welche Codes gehören zu welchem Gerät? Welche Trägerfrequenz? Welche Wiederholrate?

Typische Fehlerbilder und schnelle Diagnose

Wenn eine Infrarot-Brücke nicht zuverlässig arbeitet, liegt es selten an „mystischer Software“. Meist sind es wiederkehrende Ursachen, die Sie systematisch prüfen können. Der große Vorteil beim Pro Mini: Sie können per serieller Ausgabe sehen, ob der Code korrekt erkannt und gesendet wird.

• Gerät reagiert gar nicht: falsche Trägerfrequenz oder falsches Protokoll; Rohdaten testweise senden.
• Reagiert nur aus der Nähe: IR-LED zu schwach oder ohne Treiberstufe; Antenne gibt es bei IR nicht – es ist optisch.
• Reagiert unregelmäßig: Platzierung ungünstig, Sonnenlicht oder Reflexionen; Timing/Pausen in Sequenzen anpassen.
• Falsche Funktion ausgelöst: Codeverwechslung (Address/Command), mehrere Geräte empfangen dasselbe Signal im Raum.
• Toggle-Probleme: Gerät war bereits an/aus, Automation toggelt in die falsche Richtung; Zustandsrückmeldung ergänzen.

Outbound-Links für verlässliche Grundlagen und Integration

• Arduino Pro Mini Guide: Einbau, Programmierung und Grundlagen
• Arduino Pro Mini Board-Info: Technische Übersicht
• IRremote-Bibliothek: IR-Codes empfangen und senden
• Home Assistant MQTT-Integration: Befehle sauber in Automationen einbinden
• LIRC: IR-Konzepte und Linux-basierte IR-Steuerung

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