Con quale precisione una telecamera per cellulari può catturare segnali digitali seriali a infrarossi?

Non funzionerà, perché la frequenza di base del protocollo a infrarossi è molto più alta del framerate della fotocamera.

Origine:

Le fotocamere degli smartphone registrano video con un framerate simile o superiore a quello delle TV convenzionali.
I protocolli IR dei telecomandi TV sono stati progettati per evitare che il segnale venga distratto dalla luce proveniente da qualsiasi cosa in vista, quindi un telecomando usa non solo IR per una lunghezza d'onda diversa da quella di altre cose nel vostro salotto, ma anche una frequenza abbastanza alta per evitare che interferenze occasionali nella lunghezza d'onda IR distruggano il messaggio del telecomando.

Più tecnico:

Tralasciando tutta l'ottimizzazione dell'immagine che un sensore di fotocamera fa e che potrebbe influenzare tali dati, il tipico framerate di cattura del flusso video con uno smartphone è 60fps, che potrebbe teoricamente catturare un segnale infrarosso a 60Hz se potesse essere sincronizzato.
Alcuni sensori di fotocamera supportano la cattura a 120fps in risoluzione ridotta, quindi con un'app e la conoscenza del sensore della fotocamera si potrebbe far catturare bassa risoluzione ad alto framerate, ma ancora non sincronizzato.

Ma la frequenza di base più bassa di un comune protocollo di telecomando TV è 38.000Hz, con altri che sono 50.000-60.000Hz.
Quindi per catturare questo su video avreste bisogno di una telecamera con un framerate molto più alto, senza alcuna ottimizzazione dell'immagine in HW e un modo per sincronizzarsi al clock dell'IR (per evitare errori di interpretazione).

TL;DR

Quando si usa una telecamera per smartphone si vedrebbero i comandi IR di alta frequenza come luce statica, senza alcun modo di decomporli di nuovo nei comandi originali...
Il segnale che vuoi catturare dovrebbe avere una frequenza di base più bassa di 60Hz per avere una possibilità di un'analisi robusta.

Potresti creare un protocollo IR personalizzato per trasmettere dati e registrarli usando una videocamera per smartphone, con il tuo protocollo che invia un modello di avvio per l'app per smartphone da sincronizzare.
Ma la velocità dei dati che potresti trasmettere sarebbe al massimo 60bps (senza alcuna correzione di errore o packeting di sorta), assumendo che la tua videocamera possa catturare con 60fps in sincronia con la sorgente.