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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(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。

發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管,由于其內部材料不同于普通發(fā)光二極管,因而在其兩端施加一定電壓時,它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。

大量使用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長為940nm左右,外形與普通發(fā)光二極管相同,只是顏色不同。

紅外發(fā)光二極管一般有黑色、深藍、透明三種顏色。

判斷紅外發(fā)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(fā)光二極管的正、反向電阻即可。

紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率要用專門的儀器才能精確測定,而業(yè)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(fā)光二極管的發(fā)射功率一般都較�。�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(yè)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(shù)據(jù)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(yōu)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(fā)射端所使用的455kHz陶振來決定的。

在發(fā)射端要對晶振進行整數(shù)分頻,分頻系數(shù)一般取12,所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遙控系統(tǒng)采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由發(fā)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(huán)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,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(tǒng) 多路控制的紅外發(fā)射部分一般有許多按鍵,代表不同的控制功能。當發(fā)射端按下某一按鍵時,相應地在接收端有不同的輸出狀態(tài)。

接收端的輸出狀態(tài)大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數(shù)據(jù)五種形式。“脈沖”輸出是當按發(fā)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�！半娖健陛敵鍪侵赴l(fā)射端按下鍵時,接收端對應輸出端輸出“有效電平”,發(fā)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(tài)狀況,如靜態(tài)時為低,則“高”為有效；如靜態(tài)時為高,則“低”為有效。大多數(shù)情況下“高”為有效�！白枣i”輸出是指發(fā)射端每按一次某一個鍵,接收端對應輸出端改變一次狀態(tài),即原來為高電平變?yōu)榈碗娖?原來為低電平變?yōu)楦唠娖�。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(shù)據(jù)”輸出是指把一些發(fā)射鍵編上號碼,利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數(shù),來代表不同的按鍵輸入。

一般情況下,接收端除了幾位數(shù)據(jù)輸出外,還應有一位“數(shù)據(jù)有效”輸出端,以便后級適時地來取數(shù)據(jù)。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(fā)射端每次發(fā)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。

工業(yè)遙控器原理

市場上已經有許多比如汽車.電動裝置等地方使用的遙控器,與紅外遙控器比較：工業(yè)遙控器制作簡單,遙控距離遠,由于采用ASK 調制方式發(fā)送,無方向性,穿透能力強！誤碼率低,安全可靠,受到廣大電子愛好者的喜愛！

1、遙控芯片介紹

PT2262/PT2272 是臺灣普城公司生產的一種 CMOS 工藝制造的低功耗低價位通用編解碼電路,PT2262/PT2272 最多可有 12 位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(懸空,接高電平,接低電平),任意組合可提供 531441 地址碼,PT2262 最多可有 6 位(D0-D5)數(shù)據(jù)端管腳,設定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從 17 腳串行輸出,可用于無線遙控發(fā)射電路。

編碼芯片 PT2262 發(fā)出的編碼信號由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個完整的碼字,解碼芯片 PT2272 接收到信號后,其地址碼經過兩次比較核對后,VT 腳才輸出高電平,與此同時相應的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平,如果發(fā)送端一直按住按鍵,編碼芯片也會連續(xù)發(fā)射。當發(fā)射機沒有按鍵按下時,PT2262 不接通電源,其 17 腳為低電平,所以 315MHz 的高頻發(fā)射電路不工作,當有按鍵按下時,PT2262 得電工作,其第 17 腳輸出經調制的串行數(shù)據(jù)信號,當17 腳為高電平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號,當 17 腳為低平期間 315MHz 的高頻發(fā)射電路停止振蕩,所以高頻發(fā)射電路完全收控于 PT2262 的17 腳輸出的數(shù)字信號,從而對高頻電路完成幅度鍵控（ASK 調制）相當于調制度為 100%的調幅。

PT2262/PT2272 特點

l CMOS 工藝制造,低功耗

l 外部元器件少

l RC 振蕩電阻

l 工作電壓范圍寬：2.6-15v

l 數(shù)據(jù)最多可達 6 位

l 地址碼最多可達 531441 種

PT2262/PT2272 應用范圍

l 車輛防盜系統(tǒng)

l 家庭防盜系統(tǒng)

l 遙 控 玩 具

l 其他電器遙控

PT2262 管腳說明：

PT2272 解碼芯片有不同的后綴,表示不同的功能,有 L4/M4/L6/M6 之分,其中 L 表示鎖存輸出,數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對應的電平狀態(tài),直到下次遙控數(shù)據(jù)發(fā)生變化時改變。M 表示非鎖存輸出,數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對應,可以用于類似點動的控制。后綴的 6 和4 表示有幾路并行的控制通道,當采用 4 路并行數(shù)據(jù)時（PT2272-M4),對應的地址編碼應該是 8 位,如果采用 6 路的并行數(shù)據(jù)時(PT2272-M6),對應的地址編碼應該是 6 位。PT2262/2272 芯片的地址編碼設定和修改：

2、編碼介紹

在通常使用中,我們一般采用 8 位地址碼和 4 位數(shù)據(jù)碼,這時編碼電路 PT2262 和解碼PT2272 的第1~8 腳為地址設定腳,有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài),3 的8 次方為 6561,所以地址編碼不重復度為 6561 組,只有發(fā)射端 PT2262 和接收端PT2272的地址編碼完全相同,才能配對使用,遙控模塊的生產廠家為了便于生產管理,出廠時遙控模塊的 PT2262 和PT2272的八位地址編碼端全部懸空,這樣用戶可以很方便選擇各種編碼狀態(tài),用戶如果想改變地址編碼,只要將 PT2262 和 PT2272 的 1~8 腳設置相同即可,例如將發(fā)射機的 PT2262 的第1 腳接地第 5 腳接正電源,其它引腳懸空,那么接收機的 PT2272 只要也第 1 腳接地第 5 腳接正電源,其它引腳懸空就能實現(xiàn)配對接收。當兩者地址編碼完全一致時,接收機對應的 D1~D4 端輸出約 4V 互鎖高電平控制信號,同時 VT 端也輸出解碼有效高電平信號。用戶可將這些信號加一級放大,便可驅動繼電器、功率三極管等進行負載遙控開關操縱。

我們網站提供的遙控類產品上一般都預留地址編碼區(qū),采用焊錫搭焊的方式來選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài),出廠是一般都懸空,便于客戶自己修改地址碼。這里我們以常用的超再生插針式接收板的跳線區(qū)為例： 網友可以看到,跳線區(qū)是由三排焊盤組成,中間的8個焊盤是PT2272解碼芯片的第1~8腳,最左邊有1字樣的是芯片的第一腳,最上面的一排焊盤上標有L字樣,表示和電源地連同。

如果用萬用表測量會發(fā)現(xiàn)和 PT2272 的第 9 腳連同；最下面的一排焊盤上標有 H 字樣,表示和正電源連同,如果用萬用表測量會發(fā)現(xiàn)和PT2272的第18腳連同.所謂的設置地址碼就是用焊錫將上下相鄰的焊盤用焊錫橋搭短路起來,例如將第一腳和上面的焊盤 L 用焊錫短路后就相當于將 PT2272 芯片的第一腳設置為接地,同理將第一腳和下面的焊盤 H 用焊錫短路后就相當于將 PT2272 芯片的第一腳設置為接正電源,如果什么都不接就是表示懸空。

O O O O O O O O L

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1.1 1 1 1 1 1 1 H

設置地址碼的原則是：同一個系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。至于設置什么樣的地址碼完全隨客戶喜歡。

遙控器電路設計

在遙控發(fā)射電路中,有兩種電路,即編碼器和38kHz 載波信號發(fā)生器。在不需要多路控制的應用電路中,可以使用常規(guī)集成電路組成路數(shù)不多的紅外遙控發(fā)射和接收電路,該電路無需使用較復雜的專用編譯碼器,因此制作容易。

1.頻分制編碼的遙控發(fā)射器

在紅外發(fā)射端利用專用（彩電、VCD、DVD等）的紅外編碼通訊協(xié)議作編碼器,對一般電子技術人員或業(yè)余愛好者來說,是難于實現(xiàn)的,但對路數(shù)不多的遙控發(fā)射電路,可以采用頻分制的方法制作編碼器,而對一路的遙控電路,還可以不用編碼器,直接發(fā)射38kHz紅外信號,即可達到控制的目的。

圖1是一種一路的紅外遙控發(fā)射電路,在該電路中,使用了一片IC1高速CMOS型4-2輸入的“與非”門74HC00集成電路,組成低頻振蕩器作編碼信號（f1),用IC2555電路作載波振蕩器,振蕩頻率為:f0(38kHz)f1對:f0進行調制,所以IC2的③腳的波形是斷續(xù)的載波,該載波經紅外發(fā)光二極管發(fā)送到空間。電路中的關鍵點A、B、B’波形如圖2所示,其中B’是未調制的波形。

在圖1中,選用了555電路作載波振蕩器,其目的是說明電路的調制工作原理,即利用大家熟悉的555產生38kHz方波信號,再利用555的復位端④腳作調制端,即當④腳為高電平時,555是常規(guī)的方波振蕩器；當④腳為低電平時,555的③腳處于低電平。④腳的調制信號是由IC1的與非門的低頻振蕩器而獲得。

在實際應用中,遙控發(fā)射器是3V電池供電,為此只需把555電路IC1剩余的兩個與非門組成的38kHz取而代之,如圖2所示。

注意：這里未引用CMOS4-2輸入的“與非”門CD4011作圖1電路中的編碼器和載波發(fā)生 器,是因為CD4011作振蕩產生方波信號時,屬于模擬信號的應用。為了保證電路可靠起振,其工作電壓需4.5V以上,而74HC00的CMOS集成電路的最低工作電壓為2V,所以使用3V電源, 完全可以可靠的工作。

2.遙控接收解調電路

圖3為紅外接收解調控制電路,圖4中IC2是LM567。LM567是一種鎖相環(huán)集成電路,采 用8腳雙列直插塑封裝,工作電壓為+4.75?+9V,工作頻率從直流到500kHz,靜態(tài)電流約8mA。⑧腳為輸出端,靜態(tài)時為高電平,是由內部的集電極開路的三極管構成,允許最大灌電流為100mA。鑒于LM567的內部電路較復雜,這里僅介紹該電路的基本功能。

LM567的⑤、⑥腳外接的電阻（R3+RP)和電容C4,決定了內部壓控振蕩器的中心頻率:f01,f01=1/1.1RC,①、②腳接的電容C3、 C4到地,形成濾波網絡,其中②腳的電容C2,決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬,電容值越大,環(huán)路帶寬越窄。①腳接的電容C3為②腳的2倍以上為好。

弄清了LM567的基本組成后,再來分析圖4電路的工作過程。IC1是紅外接收頭,它接收圖 1發(fā)出的紅外線信號,接收的調制載波頻率仍為38kHz,接收信號經IC1解調后,在其輸出端OUT輸出頻率為f1(見圖2)的方波信號,只要將 LM567的中心頻率:f01調到（用RP)與發(fā)射端f1(見圖2)相同,即f01=f1,則當發(fā)射端發(fā)射時,LM567開始工作,⑧腳由高電平變?yōu)榈碗娖?該低電平使三極管8550導通,在A點輸出開關信號驅動D觸發(fā)鎖存器,再由它驅動各種開關電 路工作。這樣,只要按一下圖1電路的微動開關K,即發(fā)射紅外線,接收電路圖4即可輸出開關 信號開通控制電路,再按一下開關K,控制開關信號關閉,這就完成了完整的控制功能。

3.頻分制多路控制器

利用圖1和圖4的電路,可以實現(xiàn)多路遙控器,即在發(fā)射端,將IC1組成的低頻振蕩器,其電路模式不變,只改變電阻R2,即可構成若干種R組成的多個頻－ 率不同的低頻振蕩器（即編碼）,利用微動開關轉接,38kHz的載波電路共用；在接收電路中,一體化紅外接收頭共用,再設置與接收端編碼器相同個數(shù)的 LM567鎖相器和后級鎖相驅動控制電路,各鎖相環(huán)的振蕩頻率與 各編碼器的低頻編碼信號的頻率對應相等。這樣發(fā)射端（圖1)按壓不同的按鈕,載波信號接入不同頻率編碼的調制信號時,在接收端（圖4),各對應的 LM567的⑧腳的電平會發(fā)生變化,從而形成多路控制信號。上述所述的工作方式,稱為頻分制的編碼方式。這種頻分制工作方式,其 優(yōu)點是可實現(xiàn)多路控制,但缺點是電路復雜,對于路數(shù)不多的控制電路,因電路工作原理簡單,對一般電子技術人員仍然是有用的。

物理遙控器

指的是有遙控器的實物,即我們傳統(tǒng)使用的遙控器可以分為如下幾類

三原色LED遙控器

控制方式：

采用26鍵紅外遙控器,帶記憶存儲功能,遙控器按鍵位置與按鍵功能對應如下：

遙控器通過控制板控制LED以不同比例將原色混合,可以產生出其他的新顏色。一般來說疊加型的三原色是紅色、綠色、藍色,而消減型的三原色是品紅色、黃色、青色。三原色。

空調遙控器

用于控制空調進行模式設定和溫度調節(jié)

一片雪花：這是制冷模式；

一個水滴：這是除濕模式；一個太陽：這是制熱模式；

一個風扇：這是送風模式；

一個循環(huán)：這是換氣模式。

萬能空調遙控器

萬能空調遙控器,根據(jù)空調機品種較多,遙控器損壞難以相配而專門設計的。集遙控器主要功能于一體,有近 50 種名牌于一身,采用進口芯片設計,性能穩(wěn)定,配大屏幕液晶中文顯示,一目了然,簡單易操作。

遙控器應用

隨著互聯(lián)網滲透到各個行業(yè)中,互聯(lián)網的產品也開始在各行業(yè)中出現(xiàn)。在蘋果商店和安卓市場中都可以找到遙控器的應用,這類應用的使用方式就是把軟件裝在手機上,然后打開這個軟件的時候手機就會變成一個遙控器,來控制電視機的播放內容。

發(fā)射功率

發(fā)射功率大則距離遠,但耗電大,容易產生干擾；

接收靈敏度

接收器的接收靈敏度提高,遙控距離增大,但容易受干擾造成誤動或失控；

天線

采用直線型天線,并且相互平行,遙控距離遠,但占據(jù)空間大,在使用中把天線拉長、拉直可增加遙控距離；

高度

天線越高,遙控距離越遠,但受客觀條件限制；

阻擋

使用的無線遙控器使用國家規(guī)定的UHF頻段,其傳播特性和光近似,直線傳播,繞射較小,發(fā)射器和接收器之間如有墻壁阻擋將大大打折遙控距離,如果是鋼筋混泥土的墻壁,由于導體對電波的吸收作用,影響更甚。

如果防盜系統(tǒng)的遙控距離太近或遙控根本不起作用,應考慮遙控接收器電路是否有故障。判斷遙控接收器工作是否正常,常用的方法如下。

①將頻譜儀接收天線靠近接收器,給防盜系統(tǒng)（或遙控接收器）加電,在200~400MHz頻段內應觀察到波浪狀（調容式）或倒氣狀（調感式）的頻譜波形。如頻譜儀屏幕上無任何反應,說明接收器電路有故障。

②用遙控器發(fā)射信號,用示波器觀察接收器輸出端（OUT）,解碼電路的輸入端應有脈沖信號輸出。因發(fā)送的數(shù)據(jù)信號不同,其波形為寬窄不同組合的脈沖串,如波形不正�；驕y不到波形,說明遙控接收器部分有故障。

③用示波器觀察遙控接收器信號輸出端,用金屬物點觸遙控接收器的天線輸人端,示波器應有較強烈的雜波反應,否則說明接收器部分有故障。

④用遙控器發(fā)射信號,用萬用表直流電壓擋測量信號輸出端的電壓,當按下遙控器的按鍵時,其輸出端的電壓應有變化,如無任何反應,說明接收器電路有故障。

遙控接收器故障部位的確定

一旦確定遙控接收器電路工作不正常,就可以按以下方法區(qū)分故障來自哪一部分電路,即是來自高放級、超再升級電路還是放大、整形電路。

①檢查放大、整形電路時,信號的輸人/輸出點是查找故障的關鍵點。具體方法是用遙控器發(fā)射信號,用示波器觀察放大、整形電路有無信號輸入（如LM385F的⑤腳）,如有信號波形,說明高放電路、超再升電路基本正常,故障在放大、整形電路；如測不到信號,則故障在超再升電路之前：對放大、整形電路的檢查,可以測量LM358的引腳電壓,并和正常值對照,如果不正常,多為集成電路本身損壞。

②對超再升電路的檢修,可以先檢查晶體管的直流電壓,如不正常,檢查直流偏置電路或晶體管本身。直流偏置電壓正常后,再檢查交流反饋電路,對貼片電容最好用替換法檢查。

③對高頻放大電路的檢修,也采取先檢查高放管的直流工作點后檢查耦合元件的方法,一般不難找到故障元件。

遙控接收器由于T作在低電壓、小電流的情況下,一般不會出現(xiàn)燒毀電路板的故障,晶體管和集成電路的損壞率也不大。故障率最高的是接收頻率偏移,多是因為進水或電路板受潮使超再升電路停止振蕩所致。要多做清潔、驅潮工作,多測量電壓（波形）,盡量少拆卸元件。汽車防盜系統(tǒng)用的接收器,無論是調感式還是調容式,也無論是分立直插件還是貼片器件或是混合方式（阻容元件用貼片,晶體管、集成電路、電解電容用直插件）,它們之間幾乎完全可以互換使用,只要找到GND（接地）、+V（電源正）、OUT（信號輸出）端的對應關系,并重新調整接收器的接收頻率即可。

最早用來控制電視的遙控器是美國一家叫Zenith的電器公司（這家公司現(xiàn)在被LG收購了）,在1950年代發(fā)明出來的,一開始是有線的。1955年,該公司發(fā)展出一種被稱為“Flashmatic”的無線遙控裝置,但這種裝置沒辦法分辨光束是否是從遙控器而來,而且也必需對準才可以控制。1956年羅伯.愛德勒（Robert Adler）開發(fā)出稱為“Zenith Space Command”的遙控器,這也是第一個現(xiàn)代的無線遙控裝置,他是利用超聲波來調頻道和音量,每個按鍵發(fā)出的頻率不一樣,但這種裝置也可能會被一般的超聲波所干擾,而且有些人及動物（如狗）聽得到遙控器發(fā)出的聲音。

1980年代,發(fā)送和接收紅外線的半導體裝置開發(fā)出來時,就慢慢取代了超聲波控制裝置。即使其他的無線傳輸方式（如藍牙）持續(xù)被開發(fā)出來,這種科技直到現(xiàn)在還持續(xù)廣泛被使用。