紅外遙控電路原理設(shè)計與解析—電路圖天天讀（298）

　　紅外遙控的發(fā)射電路是采用紅外發(fā)光二極管來發(fā)出經(jīng)過調(diào)制的紅外光波；紅外接收電路由紅外接收二極管、三極管或硅光電池組成，它們將紅外發(fā)射器發(fā)射的紅外光轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，再送后置放大器。遠(yuǎn)程遙控技術(shù)又稱為遙控技術(shù)，是指實(shí)現(xiàn)對被控目標(biāo)的遙遠(yuǎn)控制，在工業(yè)控制、航空航天、家電領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。紅外遙控是一種無線、非接觸控制技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)，信息傳輸可靠，功耗低，成本低，易實(shí)現(xiàn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，被諸多電子設(shè)備特別是家用電器廣泛采用，并越來越多的應(yīng)用到計算機(jī)系統(tǒng)中。

　　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(jìn)行傳遞信息的一種控制系統(tǒng)，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(yōu)點(diǎn)，目前幾乎所有的視頻和音頻設(shè)備都支持這種控制方式。

　　紅外遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)紅外遙控系統(tǒng)主要分為調(diào)制、發(fā)射和接收三部分，如圖1 所示：

　　圖1 紅外遙控系統(tǒng)

　　調(diào)制紅外遙控發(fā)射數(shù)據(jù)時采用調(diào)制的方式，即把數(shù)據(jù)和一定頻率的載波進(jìn)行“與”操作，這樣可以提高發(fā)射效率和降低電源功耗。調(diào)制載波頻率一般在30khz到60khz之間，大多數(shù)使用的是38kHz，占空比1/3的方波，如圖2所示，這是由發(fā)射端所使用的455kHz晶振決定的。在發(fā)射端要對晶振進(jìn)行整數(shù)分頻，分頻系數(shù)一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。

　　圖2 載波波形

　　發(fā)射系統(tǒng)目前有很多種芯片可以實(shí)現(xiàn)紅外發(fā)射，可以根據(jù)選擇發(fā)出不同種類的編碼。由于發(fā)射系統(tǒng)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(shè)計成可以處于休眠狀態(tài)，當(dāng)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(yīng)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(zhǔn)確性沒有石英晶體高，但通常一點(diǎn)誤差可以忽略不計。紅外線通過紅外發(fā)光二極管（LED）發(fā)射出去，紅外發(fā)光二極管內(nèi)部材料和普通發(fā)光二極管不同，在其兩端施加一定電壓時，它發(fā)出的是紅外線而不是可見光。

　　圖3a 簡單驅(qū)動電路

　　圖3b 射擊輸出驅(qū)動電路

　　如圖3a和圖3b是LED的驅(qū)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(guān)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(fā)射的波形強(qiáng)度越大。圖 3a電路有一點(diǎn)缺陷，當(dāng)電池電壓下降時，流過LED的電流會降低，發(fā)射波形強(qiáng)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(fā)射極電壓固定在0.6V左右，發(fā)射極電流IE基本不變，根據(jù)IE≈IC，所以流過LED的電流也基本不變，這樣保證了當(dāng)電池電壓降低時還可以保證一定的遙控距離。

　　紅外遙控開關(guān)電路工作原理

圖4 紅外遙控開關(guān)電路圖

　　電源電路由電源開關(guān)S、降壓電容器Cl、電阻器Rl、穩(wěn)壓二極管VS、整流二極管VD和濾波電容器C2組成。遙控接收電路由紅外接收頭專用組件ICl和電阻器R2、電容器C3組成。計數(shù)器電路由串行計數(shù)器集成電路IC2和電阻器R3、電容器C4組成?？刂茍?zhí)行電路由電阻器R4、R5、晶體管V和晶網(wǎng)管VT組成。

　　電視機(jī)等家電使用的紅外遙控器，每秒約發(fā)送10組遙控編碼脈沖，每組遙控編碼脈沖之間有一定間隔。紅外接收頭ICl接收到遙控器發(fā)射的紅外遙控信號并對其進(jìn)行解調(diào)后輸出，經(jīng)R2、C3積分 （濾除每組脈沖中的編碼信息）后從IC2的1腳加大，作為lC2的計數(shù)脈沖（每秒約10個脈沖）。1C2在收到8個脈沖（約0·8s）后，其6腳變?yōu)榈碗娖交蚋唠娖?，使V和VT導(dǎo)通或截止，負(fù)載（用電設(shè)備）的工作電源被接通或斷開。

　　元器件選擇

　　Rl-R5選用「/4W碳膜電阻器或金屬膜咆阻器。

　　C1選用耐壓值為400V以上的滌綸電容器或CBB電容器;C2-C4均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。

　　VD選用1N4007型硅整流二極管。

　　VS選用1/2W、6·2V硅穩(wěn)壓二極管。

　　V選用59015或58550、C8550型硅PNP晶體管。

　　VT選用3A、400V雙問晶閘管。

　　ICl選用電視機(jī)用微型一體化封裝紅外接收頭 （使用時加罩或加半透明濾色片），IC2選用CD4024型7位二進(jìn)制串行計數(shù)器集成電路。

　　電路調(diào)試

　　電路安裝完畢后，接上電壓和負(fù)載，改變R5的阻值，使VT的Tl極與T2極之間的交流電壓值為3V以下。

　　編輯點(diǎn)評：本文簡單介紹了紅外遙控電路原理，紅外線遙控是目前使用最廣泛的一種通信和遙控手段。由于紅外線遙控裝置具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。
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