孔孟之乡
发表于 2010-6-14 17:28:49
马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。
您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?快速注册
x
红外线遥控器在家用电器和工业控制系统中已得到广泛应用,了解他们的工作原理和性能、进一步自制红外遥控系统,也并非难事。
3 Z: l9 B% q6 o 1.红外线的特点3 U# S/ N4 T, f0 X' v+ q) I
人的眼睛能看到的可见光,若按波长排列,依次(从长到短)为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫,如图1所示。
^) x ^ j, n& l' s) W$ J
- C& S' Z: a% X+ i0 W4 r" ?* `大功率数字功放板,数字功放模块- u& C$ R# ~# w& m" a- Q, v% z
由图可见,红光的波长范围为0.62μm~0.76μm,比红光波长还长的光叫红外线。红外线遥控器就是利用波长0.76μm~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。
- B# e6 k* J# I" w 红外线的特点是不干扰其他电器设备工作,也不会影响周边环境。电路调试简单,若对发射信号进行编码,可实现多路红外遥控功能。
. i2 K: H7 T9 f z; N; n 2.红外线发射和接收 L% P( R: Q* i8 t
人们见到的红外遥控系统分为发射和接收两部分。发射部分的发射元件为红外发光二极管,它发出的是红外线而不是可见光,如图2所示。9 e9 k5 X1 F. |, E+ R
常用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,外形与普通φ5mm发光二极管相同,只是颜色不同。一般有透明、黑色和深蓝色等三种。判断红外发光二极管的好坏与判断普通二极管一样的方法。单只红外发光二极管的发射功率约100mW。红外发光二极管的发光效率需用专用仪器测定,而业余条件下,只能凭经验用拉距法进行粗略判定。' P: B) R; A. ]6 ~
接收电路的红外接收管是一种光敏二极管,使用时要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作而获得高的灵敏度。红外接收二极管一般有圆形和方形两种。由于红外发光二极管的发射功率较小,红外接收二极管收到的信号较弱,所以接收端就要增加高增益放大电路。然而现在不论是业余制作或正式的产品,大都采用成品的一体化接收头,如图3所示。红外线一体化接收头是集红外接收、放大、滤波和比较器输出等的模块,性能稳定、可靠。所以,有了一体化接收头,人们不再制作接收放大电路,这样红外接收电路不仅简单而且可靠性大大提高。1 ?9 o6 Q9 A ]* b: [
大功率数字功放板,数字功放模块
& d$ l. U( J, }6 A& r2 X 图3是常用两种红外接收头的外形,均有三只引脚,即电源正VDD、电源负(GND)和数据输出(Out)。接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同,图3列出了因接收头的外形不同而引脚的区别。! D6 ^& {! Z1 S0 _# Z, r5 |) T
红外接收头的主要参数如下:. c' X' G m* V8 ?0 n
工作电压:4.8~5.3V
7 o! S1 z0 E/ ^/ G8 k# T1 D 工作电流:1.7~2.7mA
# s$ ~% B9 N5 T' w; g0 u 接收频率:38kHz
1 P/ d3 w3 u9 I9 P! Q$ t2 F 峰值波长:980nm
! F" @; o5 j n K' O" G 静态输出:高电平
# |5 I( M+ Q7 q1 G 输出低电平:≤0.4V4 T, t3 N0 J# |) d) A" O0 W
输出高电平:接近工作电压
: s. [( V Q ?8 `4 S 3.红外线遥控发射电路8 ]3 T0 S Y5 o! }0 @2 U
红外线遥控发射电路框图如图4所示。
/ M0 c U/ ~3 }+ T5 J" n大功率数字功放板,数字功放模块( h8 \+ X9 ]2 h( h
框图4是目前所有红外遥控器发射电路的功能组成,其中的编码器即调制信号,按遥控器用途的编码方式可以很简单、也可以很复杂。例如用于电视机、VCD、DVD和组合音响的遥控发射的编码器,因其控制功能多达50种以上,此时的编码器均采用专用的红外线编码协议进行严格的编程,然而对控制功能少的红外遥控器,其编码器是简单而灵活。前者编码器是由生产厂家的专业人员按红外遥控协议进行编码,而后者适用于一般电子技术人员和电子爱好者的编码。图4中的38kHz振荡器即载波信号比较简单,但专业用的和业余用的也有区别,专业用的振荡器采用了晶振,而后者一般是RC振荡器。例如彩电红外遥控器上的发射端用了455kHz的晶振,是经过整数分频的,分频系数为12,即455kHz÷12=37.9kHz。当然也有一些工业用的遥控系统,采用36kHz、40kHz或56kHz等的载波信号。' N& g! Z( \& L( q
+ m+ {5 U! Y, V2 b. ?7 B4 X
因红外遥控器的控制距离约10米远,要达到这个指标,其发射的载波频率(38kHz)要求十分稳定,而非专业用的RC(38kHz)载波频率稳定性差,往往偏离38kHz甚至很远,这就大大缩短了遥控器的控制距离。因晶振频率十分稳定,所以专业厂家的遥控器全部采用晶振的38kHz作遥控器的载波发送信号。
0 N4 O3 @+ s6 n1 J* C# |) e$ q/ S: n; s0 D' ^( s8 ]
图4中编码器的编码信号对38kHz的载波信号进行调制,再经红外发射管D向空间发送信号供遥控接收端一体化接收头接收、解调输出、再作处理
/ o2 S4 B) V( p/ }9 Q. D( k) a+ P: y& u4 X: p3 @2 ~! F
利用红外线的特点,可以制作多路遥控器。在遥控发射电路中,有两种电路,即编码器和38kHz载波信号发生器。在不需要多路控制的应用电路中,可以使用常规集成电路组成路数不多的红外遥控发射和接收电路,该电路无需使用较复杂的专用编译码器,因此制作容易。
9 l8 t) {) a) O( _+ s4 g6 J+ d, O/ u; c: f
1.频分制编码的遥控发射器8 m0 z$ ]0 u6 i+ C
1 U5 S6 ]( W4 p/ v
在红外发射端利用专用(彩电、VCD、DVD等)的红外编码通讯协议作编码器,对一般电子技术人员或业余爱好者来说,是难于实现的,但对路数不多的遥控发射电路,可以采用频分制的方法制作编码器,而对一路的遥控电路,还可以不用编码器,直接发射38kHz红外信号,即可达到控制的目的。
5 l5 M3 d, E1 `4 Z
- Z! @; d( {2 [6 G: J4 @) e, ] 图1是一种一路的红外遥控发射电路,在该电路中,使用了一片ICl高速CMOS型4-2输入的“与非”门74HC00集成电路,组成低频振荡器作编码信号(f1),用IC2 555电路作载波振荡器,振荡频率为f0(38kHz)。f1对f0进行调制,所以IC2的③脚的波形是断续的载波,该载波经红外发光二极管发送到空间。电路中的关键点A、B、B’波形如图2所示,其中B’是未调制的波形。( T* J- |3 `* { P1 |
大功率数字功放板,数字功放模块+ _. {$ U( } |" y
在图1中,选用了555电路作载波振荡器,其目的是说明电路的调制工作原理,即利用大家熟悉的555产生38kHz方波信号,再利用555的复位端④脚作调制端,即当④脚为高电平时,555是常规的方波振荡器;当④脚为低电平时,555的③脚处于低电平。④脚的调制信号是由ICl的与非门的低频振荡器而获得。
: P- L, E. S# T0 J3 \8 \ 在实际应用中,遥控发射器是3V电池供电,为此只需把555电路ICl剩余的两个与非门组成的38kHz取而代之,如图3所示。- ?& B+ C0 T0 |# u, A2 Y7 j, M- z: \
大功率数字功放板,数字功放模块+ d( }' M! G$ N6 F# n: ^3 ]; r
注意:这里未引用CMOS 4-2输入的“与非”门CD4011作图1电路中的编码器和载波发生器,是因为CD4011作振荡产生方波信号时,属于模拟信号的应用。为了保证电路可靠起振,其工作电压需4.5V以上,而74HC00的CMOS集成电路的最低工作电压为2V,所以使用3V电源,完全可以可靠的工作。 |
|
|
|
|