光譜位于紅色光之外,波長為0.76~1.5μm,比紅色光的波長還長,這樣的光被稱為紅外線。紅外遙控是利用紅外線進行傳遞信息的一種控制系統,紅外遙控具有抗干擾,電路簡單,編碼及解碼容易,功耗小,成本低的優點,目前幾乎所有的視頻和音頻設備都支持這種控制方式。 一、紅外遙控系統結構紅外遙控系統主要分為調制、發射和接收三部分,如圖1所示:
圖1紅外遙控系統 1.調制紅外遙控發射數據時采用調制的方式,即把數據和一定頻率的載波進行“與”操作,這樣可以提高發射效率和降低電源功耗。調制載波頻率一般在30khz到60khz之間,大多數使用的是38kHz,占空比1/3的方波,如圖2所示,這是由發射端所使用的455kHz晶振決定的。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≈37.9kHz≈38kHz。 圖2載波波形 1.發射系統目前有很多種芯片可以實現紅外發射,可以根據選擇發出不同種類的編碼。由于發射系統一般用電池供電,這就要求芯片的功耗要很低,芯片大多都設計成可以處于休眠狀態,當有按鍵按下時才工作,這樣可以降低功耗芯片所用的晶振應該有足夠的耐物理撞擊能力,不能選用普通的石英晶體,一般是選用陶瓷共鳴器,陶瓷共鳴器準確性沒有石英晶體高,但通常一點誤差可以忽略不計。紅外線通過紅外發光二極管(LED)發射出去,紅外發光二極管內部材料和普通發光二極管不同,在其兩端施加一定電壓時,它發出的是紅外線而不是可見光。
圖3a簡單驅動電路 圖3b 射擊輸出驅動電路 如圖3a和圖3b是LED的驅動電路,圖3a是最簡單電路,選用元件時要注意三極管的開關速度要快,還要考慮到LED的正向電流和反向漏電流,一般流過LED的最大正向電流為100mA,電流越大,其發射的波形強度越大。圖3a電路有一點缺陷,當電池電壓下降時,流過LED的電流會降低,發射波形強度降低,遙控距離就會變小。圖3b所示的射極輸出電路可以解決這個問題,兩個二極管把三級管基極電壓鉗位在1.2V左右,因此三級管發射極電壓固定在0.6V左右,發射極電流IE基本不變,根據IE≈IC,所以流過LED的電流也基本不變,這樣保證了當電池電壓降低時還可以保證一定的遙控距離。 1.一體化紅外接收頭紅外信號收發系統的典型電路如圖1所示,紅外接收電路通常被廠家集成在一個元件中,成為一體化紅外接收頭。內部電路包括紅外監測二極管,放大器,限副器,帶通濾波器,積分電路,比較器等。紅外監測二極管監測到紅外信號,然后把信號送到放大器和限幅器,限幅器把脈沖幅度控制在一定的水平,而不論紅外發射器和接收器的距離遠近。交流信號進入帶通濾波器,帶通濾波器可以通過30khz到60khz的負載波,通過解調電路和積分電路進入比較器,比較器輸出高低電平,還原出發射端的信號波形。注意輸出的高低電平和發射端是反相的,這樣的目的是為了提高接收的靈敏度。一體化紅外接收頭,如圖4所示:
圖4紅外接收頭
紅外接收頭的種類很多,引腳定義也不相同,一般都有三個引腳,包括供電腳,接地和信號輸出腳。根據發射端調制載波的不同應選用相應解調頻率的接收頭。紅外接收頭內部放大器的增益很大,很容易引起干擾,因此在接收頭的供電腳上須加上濾波電容,一般在22uf以上。有的廠家建議在供電腳和電源之間接入330歐電阻,進一步降低電源干擾。紅外發射器可從遙控器廠家定制,也可以自己用單片機的PWM產生,推薦使用超小封裝(TSSOP20)的STC12C4052AD或STC12C5406AD,可產生37.91KHz的PWM,PWM占空比設置為1/3, 通過簡單的定時中斷開關PWM,即可產生發射波形。 |