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红外遥控器 无线遥控器的基本原理

时间:2014-04-11 21:56点击:
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红外遥控器的基本原理

  •   红外线的特点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,红光的波长范围为 0.62μm~0.7μm,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。

      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。

      红外线发射和接收

      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。

      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。

      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。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。

红外遥控器的协议

  •   鉴于家用电器的品种多样化和用户的使用特点,生产厂家对红外遥控器进行了严格的规范编码,这些编码各不相同,从而形成不同的编码方式,统一称为红外遥控器编码传输协议。了解这些编码协议的原理,不仅对学习和应用红外遥控器是必备的知识,同时也对学习射频(一般大于300MHz)无线遥控器的工作原理有很大的帮助。

      到目前为止, 笔者从外刊收集到的红外遥控协议已多达十种, 如: RC5、 SIRCS、 Sony、 RECS80、Denon、NEC、Motorola、Japanese、SAMSWNG 和 Daewoo 等。我国家用电器的红外遥控器的生产厂家,其编码方式多数是按上述的各种协议进行编码的,而用得较多的有 NEC协议。

红外遥控器的结构特征

  •   红外遥控发射器由键盘矩阵、遥控专用集成电路、激励器和红外发光二极管组 成。遥控专用集成电路(采用 AT89S52 单片机)是发射系统的核心部分,其内部由振 荡电路、定时电路、扫描信号发生器、键输入编码器、指令译码器、用户码转换器、 数码调制电路及缓冲放大器等组成。它能产生键位扫描脉冲信号,并能译出按键的 键码,再经遥控指令编码器得到某键位的遥控指令(遥控编码脉冲),由 38KHZ 的载 波进行脉冲幅度调制,载有遥控指令的调制信号激励红外二极管发出红外遥控信号。

      在红外接收器中,光电转换器件(一般是光电二极管或光电三极管,我们这里 用的是 PIN 光电二极管)将接收到的红外光指令信号转换成相应的电信号 。此时的信号非常微弱而且干扰特别大,为了实现对信号准确的检测和转换, 除了高性能的红外光电转换器件,还应合理地选择并设计性能良好的电路形式。 最常用的光电转换器件是光电二极管,当光电二极管 PN 结的光敏面受到光照射 后,PN 结的半导体材料吸收光能,并将光能转换为电能。当光电二极管上加有反向 电压时,二极管中的反向电流将随入射光照强度的变化而变化,光的辐照强度越大, 其反向电流越大。也就是说,光电二级管的反向电流随入射的光脉冲作同频率的变 化。

红外遥控器的应用

  •   红外遥控器由于受遥控距离、角度等影响,使用效果不是很好, 如采用调频或调幅发射接收编码,则可提高遥控距离,并且没有角度影响。红外遥 控发射和接收模块可以用在室内红外遥控中,它不影响周边环境、不干扰其它电器 设备。由于其无法穿透墙壁,所以不同房间的家用电器可使用通用遥控器而不会产 生相互干扰;电路调试简单,只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投入 工作;编解码容易,可进行多路遥控。现在红外遥控在家用电器、室内近距离遥控中 得到了广泛的应用。另外模块还可以用在其他红外遥控系统中,应用前景十分广阔。

无线遥控器

      无线摇控器与红外摇控器相似,无线遥控器同样分为发射和接收二部分,发射端将要发送的信息调制成高频载波信号,经功率放大后由天线向空间辐射出去,近距离无线受发射功率的限制一般有效距离在50-300米左右,当然也有更高传输距离高达上K米的。
     接收端需同发射端同样的频率接收载波信号,经解调出发射端的调制信息。
     目前常用的无线频率有27MHZ/315MHZ/433.92MHZ/2.4G等。

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