工作原理 一:紅外遙控器原理 很多電器都采用紅外線遙控,那么紅外線遙控的工作原理是什么呢?首先我們來看看什么是紅外線。 人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列,依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波 遙控器[1]長范圍為0.62~0.76μm;紫光的波長范圍為0.38~0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線,比紅光波長還長的光叫紅外線。 紅外線遙控就是利用波長為0.76~1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。 常用的紅外線遙控系統一般分發射和接收兩個部分。 發射部分的主要元件為紅外發光二極管。它實際上是一只特殊的發光二極管,由于其內部材料不同于普通發光二極管,因而在其兩端施加一定電壓時,它便發出的是紅外線而不是可見光。 目前大量使用的紅外發光二極管發出的紅外線波長為940nm左右,外形與普通發光二極管相同,只是顏色不同。 紅外發光二極管一般有黑色、深藍、透明三種顏色。 判斷紅外發光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣:用萬用表電阻擋量一下紅外發光二極管的正、反向電阻即可。 紅外發光二極管的發光效率要用專門的儀器才能精確測定,而業余條件下只能用拉距法來粗略判定。接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。 在實際應用中要給紅外接收二極管加反向偏壓,它才能正常工作,亦即紅外接收二極管在電路中應用時是反向運用,這樣才能獲得較高的靈敏度。 紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。 由于紅外發光二極管的發射功率一般都較小(15mW左右),所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱,因此就要增加高增益放大電路。 前些年常用μPC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業余制作還是正式產品,大多都采用成品紅外接收頭。 成品紅外接收頭的封裝大致有兩種:一種采用鐵皮屏蔽;一種是塑料封裝。均有三只引腳,即電源正(VDD)、電源負(GND)和數據輸出(VO或OUT)。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同,可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優點是不需要復雜的調試和外殼屏蔽,使用起來如同一只三極管,非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。 紅外遙控常用的載波頻率為38kHz,這是由發射端所使用的455kHz陶振來決定的。 在發射端要對晶振進行整數分頻,分頻系數一般取12,所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遙控系統采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由發射端晶振的振蕩頻率來決定。 紅外遙控的特點是不影響周邊環境、不干擾其它電器設備。由于其無法穿透墻壁,故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產生相互干擾;電路調試簡單,只要按給定電路連接無誤,一般不需任何調試即可投入工作;編解碼容易,可進行多路遙控。 由于各生產廠家生產了大量紅外遙控專用集成電路,需要時按圖索驥即可。因此,現在紅外遙控在家用電器、室內近距離(小于10米)遙控中得到了廣泛的應用。 多路控制的紅外遙控系統 多路控制的紅外發射部分一般有許多按鍵,代表不同的控制功能。當發射端按下某一按鍵時,相應地在接收端有不同的輸出狀態。 接收端的輸出狀態大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數據五種形式。“脈沖”輸出是當按發射端按鍵時,接收端對應輸出端輸出一個“有效脈沖”,寬度一般在100ms左右。“電平”輸出是指發射端按下鍵時,接收端對應輸出端輸出“有效電平”,發射端松開鍵時,接收端“有效電平”消失。此處的“有效脈沖”和“有效電平”,可能是高、也可能是低,取決于相應輸出腳的靜態狀況,如靜態時為低,則“高”為有效;如靜態時為高,則“低”為有效。大多數情況下“高”為有效。“自鎖”輸出是指發射端每按一次某一個鍵,接收端對應輸出端改變一次狀態,即原來為高電平變為低電平,原來為低電平變為高電平。此種輸出適合用作電源開關、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為“反相”。“互鎖”輸出是指多個輸出互相清除,在同一時間內只有一個輸出有效。電視機的選臺就屬此種情況,其它如調光、調速、音響的輸入選擇等。 “數據”輸出是指把一些發射鍵編上號碼,利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數,來代表不同的按鍵輸入。 一般情況下,接收端除了幾位數據輸出外,還應有一位“數據有效”輸出端,以便后級適時地來取數據。這種輸出形式一般用于與單片機或微機接口。除以上輸出形式外,還有“鎖存”和“暫存”兩種形式。所謂“鎖存”輸出是指對發射端每次發的信號,接收端對應輸出予以“儲存”,直至收到新的信號為止;“暫存”輸出與上述介紹的“電平”輸出類似。
超高頻發射部分由晶體管H10等組成。被編碼電路輸出串行脈沖調制的約265MHz射頻信號,由天線發射出去。各操作鍵同時也是電源開關,在無按鍵按下時,A‘點(即TWH9256的vDD端)無電壓,超高頻發射管截止,整機電流為零。
接收模塊接收模塊是由接收、放大、振蕩、解調、整形、解碼等單元電路通過固化而成的。此模塊是一個一致性好、免調試、安裝簡便的一體化遙控接收專用電路。
上圖示出了TWH9238G接收模塊外形。它有7根引出腳,工作電源為+6V。靜態守侯電流僅為1.5mA。Io為解碼有效輸出端,D~A是4位按BCD碼組合(相加)輸出的控制數據端。各輸出端可直接推動中小功率晶體管或其它’BCD擴展譯碼電路,配合各類終端執行機構,實現1~12路50~150m的遙控操作。
測試電路遙控電路按上圖進行連接。要在接收模塊TWH9238G各輸出端接入5只高亮度發光二極管,以配合TWH9236G發射機進行簡單的功能檢測實驗。操作發射機上第一、第二、第四、第八通道時,接收模塊輸出端A、B、C、D的發光管單獨點亮,而操作其它通道時.A~D路將有2~3只發光管同時被點亮。Io端的二極管在操作鍵按下時被點亮,松開時熄滅(相應控制輸出端呈高電平鎖定輸出)。
應用TWH9238G雖然只有4個數據輸出端,但它的BCD碼可以直接與數字掃描電路聯接,解出與TWH9236G發射機相對應的12位信號碼。它也可以用來制作12路遙控開關電路或母子式(即1個12位遙控發射機遙控放置于150m范圍內任意地方的12個獨立接收開關裝置)多單元控制電路。
采用一片CD4067十六選一雙向電子開關,對接收模塊輸出的4路數據進行2次譯碼,便可方便地得到12路遙控通道,其電路原理如下圖所示。這種電路的控制屬于非鎖存方式,按下按鍵,對應的繼電器吸合,松開按鍵繼電器釋放。
采用無線電遙控組件能方便地對原來沒有遙控功能的電器進行改造,用戶可根據實際需要,進行選擇1~12路、固定編碼或采用拔碼開關的自端碼以及無編碼電路、鎖存與非鎖存控制及互鎖存方式,空闊地遙控距離為20~lOOOm,實際使用時應留一定的余量,以保證在各種使用環境F的可靠性。
光敏電阻 此種電阻對特殊的光線照射所反應出電流有變化 。搖控器會發射特殊的光線,有的萬能遙控器可指揮多種電視