智能紅外遙控開(kāi)關(guān)原理及設(shè)計(jì)

0 引言
紅外遙控是當(dāng)前使用最為廣泛的通信和控制手段之一，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高及成本低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品、工業(yè)控制和智能儀器系統(tǒng)中。然而市場(chǎng)上的絕大部分遙控器都是針對(duì)各自特定的遙控對(duì)象設(shè)計(jì)的，不能直接應(yīng)用于通用的智能儀器研發(fā)及其更一般的控制場(chǎng)合。通常情況下，一般家庭所使用的電視機(jī)、空調(diào)、VCD／DVD等家用電器都使用了紅外遙控器，而這些紅外遙控器都是針對(duì)各自產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的，從而導(dǎo)致了一般家庭中擁有數(shù)個(gè)遙控器，那么，能否將這些遙控器的功能進(jìn)行復(fù)用，進(jìn)而減少遙控器的數(shù)量，使遙控器的功能更加強(qiáng)大，就顯得十分必要了。
電源開(kāi)關(guān)廣泛應(yīng)用于家庭、工廠、倉(cāng)庫(kù)、以及辦公室等場(chǎng)所。傳統(tǒng)的機(jī)械式電源開(kāi)關(guān)存在接觸電阻大、易磨損、可靠性低以及壽命短等缺點(diǎn)，特別是當(dāng)家用電器的遙控器繁多的情況下，如果能借助這些遙控器設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械式電源開(kāi)關(guān)，不僅節(jié)約了成本，而且操作方便。使用電視機(jī)等家用電器的遙控器實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)操作，安裝和代換都很方便，可以用它代換家居中非常普及的墻壁開(kāi)關(guān)，從而提高遙控器在家電領(lǐng)域的實(shí)用價(jià)值。

1 工作原理
智能紅外遙控開(kāi)關(guān)主要由紅外接收、放大整形、微控制器、開(kāi)關(guān)控制以及降壓電源等模塊組成，其原理框圖如圖1所示。

智能紅外遙控開(kāi)關(guān)的功能是將常見(jiàn)家用電器的遙控器，如電視機(jī)、VCD／DVD等，由用戶任意指定一個(gè)按鍵作為這個(gè)紅外遙控開(kāi)關(guān)的控制鍵。使用時(shí)，用戶按下智能紅外遙控開(kāi)關(guān)的“學(xué)習(xí)”按鍵，然后再對(duì)準(zhǔn)遙控開(kāi)關(guān)的紅外接收頭按下遙控器上指定的這個(gè)開(kāi)關(guān)控制按鍵，遙控器發(fā)出的紅外編碼信號(hào)經(jīng)過(guò)紅外接收頭接收后，再經(jīng)過(guò)放大整形，輸入到微控制器，微控制器通過(guò)內(nèi)置的E2PROM記住遙控器這個(gè)指定按鍵的編碼。那么，用戶下次使用時(shí)，當(dāng)按下遙控器這個(gè)指定按鍵后，其發(fā)出的紅外編碼信號(hào)同樣經(jīng)過(guò)紅外接收頭，放大整形后輸入到微控制器，由微控制器發(fā)出控制信號(hào)控制開(kāi)關(guān)控制模塊里面繼電器的導(dǎo)通與斷開(kāi)，進(jìn)而控制輸出電壓的通斷。
為了保證對(duì)各種用電器實(shí)現(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)控制，那么控制信號(hào)就一定要穩(wěn)定、安全。為此，在傳輸過(guò)程中要使各模塊間的通信信號(hào)足夠強(qiáng)，這就要求電路的電源能夠獨(dú)立給電路各部分供電。因此，紅外遙控開(kāi)關(guān)還必須擁有降壓電源模塊。

2 電路設(shè)計(jì)
硬件電路設(shè)計(jì)包括電源電路的設(shè)計(jì)和解碼電路的設(shè)計(jì)兩部分。電源電路是為解碼電路提供電源而設(shè)計(jì)的，除了要求電壓穩(wěn)定外，還要求其體積小，成本低。解碼電路要求能對(duì)紅外編碼進(jìn)行可靠地接收，同時(shí)要能夠穩(wěn)定地控制繼電器的開(kāi)關(guān)。
2．1 電源設(shè)計(jì)
考慮到解碼電路的功耗很小，所以電源的設(shè)計(jì)采用電容降壓式電源。它比變壓器電源和開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單得多，而且體積小、成本低，適合作為遙控開(kāi)關(guān)的電源。電源設(shè)計(jì)的原理圖如圖2所示。MC2為降壓電容器，D1為半波整流二極管，D2在市電的負(fù)半周時(shí)給MC2提供放電回路，ZD1是5．1 V穩(wěn)壓二極管，R1為關(guān)斷電源后MC2的電荷泄放電阻。