图解红外遥控的发射和接收原理

转自图解红外遥控的发射和接收原理

为了更直观地让大家理解红外遥控的原理&＃xff0c;这篇文章用图片来帮你理解红外遥控的发射管原理和接收原理。

红外遥控的概述&＃xff1a;

红外线的光谱位于红色光之外&＃xff0c; 波长是0.76&＃xff5e;1.5μm&＃xff0c;比红光的波长还长。红外遥控是利用红外线进行传递信息的一种控制方式&＃xff0c;红外遥控具有抗干扰&＃xff0c;电路简单&＃xff0c;容易编码和解码&＃xff0c;功耗小&＃xff0c;成本低的优点。红外遥控几乎适用所有家电的控制。

一、红外遥控系统结构
红外遥控系统的主要部分为调制、发射和接收&＃xff0c;如图1 所示&＃xff1a;

图1 红外遥控系统

1.调制

红外遥控是以调制的方式发射数据&＃xff0c;就是把数据和一定频率的载波进行“与”操作&＃xff0c;这样既可以提高发射效率又可以降低电源
功耗。

调制载波频率一般在30khz到60khz之间&＃xff0c;大多数使用的是38kHz&＃xff0c;占空比1/3的方波&＃xff0c;如图2所示&＃xff0c;这是由发射端所使用的
455kHz晶振决定的。在发射端要对晶振进行整数分频&＃xff0c;分频系数一般取12&＃xff0c;所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。

图2 载波波形

1.发射系统

目前有很多种芯片可以实现红外发射&＃xff0c;可以根据选择发出不同种类的编码。由于发射系统一般用电池供电&＃xff0c;这就要求芯片
的功耗要很低&＃xff0c;芯片大多都设计成可以处于休眠状态&＃xff0c;当有按键按下时才工作&＃xff0c;这样可以降低功耗芯片所用的晶振应该有
足够的耐物理撞击能力&＃xff0c;不能选用普通的石英晶体&＃xff0c;一般是选用陶瓷共鸣器&＃xff0c;陶瓷共鸣器准确性没有石英晶体高&＃xff0c;但通常
一点误差可以忽略不计。

红外线通过红外发光二极管(LED)发射出去&＃xff0c;红外发光二极管&＃xff08;红外发射管&＃xff09;内部构造与普通的发光二极管基本相同&＃xff0c;材料和普通发光二极管不同&＃xff0c;在红外发射管两端施加一定电压时&＃xff0c;它发出的是红外线而不是可见光。

 
图3a 简单驱动电路??????????????????????? 图3b 射击输出驱动电路

如图3a和图3b是LED的驱动电路&＃xff0c;图3a是最简单电路&＃xff0c; 选用元件时要注意三极管的开关速度要快&＃xff0c;还要考虑到LED的正向
电流和反向漏电流&＃xff0c;一般流过LED的最大正向电流为100mA&＃xff0c;电流越大&＃xff0c;其发射的波形强度越大。

图3a电路有一点缺陷&＃xff0c;当电池电压下降时&＃xff0c;流过LED的电流会降低&＃xff0c;发射波形强度降低&＃xff0c;遥控距离就会变小。图3b所示的
射极输出电路可以解决这个问题&＃xff0c;两个二极管把三级管基极电压钳位在1.2V左右&＃xff0c;因此三级管发射极电压固定在0.6V左右&＃xff0c;
发射极电流IE基本不变&＃xff0c;根据IE≈IC,所以流过LED的电流也基本不变&＃xff0c;这样保证了当电池电压降低时还可以保证一定的遥
控距离。

1&＃xff0e;一体化红外接收头

红外信号收发系统的典型电路如图&＃xff11;所示&＃xff0c;红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中&＃xff0c;成为一体化红外接收头。
内部电路包括红外监测二极管&＃xff0c;放大器&＃xff0c;限副器&＃xff0c;带通滤波器&＃xff0c;积分电路&＃xff0c;比较器等。红外监测二极管监测到红外信号&＃xff0c;
然后把信号送到放大器和限幅器&＃xff0c;限幅器把脉冲幅度控制在一定的水平&＃xff0c;而不论红外发射器和接收器的距离远近。交流
信号进入带通滤波器&＃xff0c;带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波&＃xff0c;通过解调电路和积分电路进入比较器&＃xff0c;比较器输出
高低电平&＃xff0c;还原出发射端的信号波形。注意输出的高低电平和发射端是反相的&＃xff0c;这样的目的是为了提高接收的灵敏度。

一体化红外接收头&＃xff0c;如图5a、5b所示&＃xff1a;

 
图5a 小体积接收头IRM38B引脚??????????????????????????? 图5b大体积接收头IRM38A引脚

红外接收头的种类很多&＃xff0c;引脚定义也不相同&＃xff0c;一般都有三个引脚&＃xff0c;包括供电脚&＃xff0c;接地和信号输出脚。根据发射端调制
载波的不同应选用相应解调频率的接收头。

红外接收头内部放大器的增益很大&＃xff0c;很容易引起干扰&＃xff0c;因此在接收头的供电脚上须加上滤波电容&＃xff0c;一般在22uf以上。
有的厂家建议在供电脚和电源之间接入330欧电阻&＃xff0c;进一步降低电源干扰。

红外发射器可从遥控器厂家定制&＃xff0c;也可以自己用单片机的PWM产生&＃xff0c;家庭遥控推荐使用红外发射管(L5IR4-45)的可产生37.91KHz的PWM, PWM占空比设置为1/3, 通过简单的定时中断开关PWM, 即可产生发射波形。

接收部分电路和程序参考下面的文章&＃xff1a;万州光电红外一体化接收头的典型电路