摘要:
无线遥控器从1898年被开发出来后,随着科技的进步,在生活中得到
了越来越多的应用,给人们带来了极大的便利。无线遥控器分为两种:一种是利用波长为0.76~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的红外线遥控(IRRemoteControl);另一种是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的无线遥控(RFRemoteControl)。
关键词:发展分类红外遥控无线遥控发射接收
“无线遥控器”顾名思义就是一种用来远程控制机器的装置。现代的遥控器,主要是由集成电路板和用来生产不同讯息的按钮所组成。无线遥控技术原理就是发射机把控制的电信号线编码,然后转换成无线电波发送出去。接收机对载有信息的无线电波接收,放大,解码,得到原先的控制电信号,这个电信号再进行功率放大,用来驱动相关的电气元件,实现无线的遥控。
最早的遥控器之一,是一个叫尼古拉·特斯拉(Nikola
Tesla)(1856—1943)
的发明家在1898年时开发出来的(美国专利613809号),叫做“MethodofApparatusforControllingMechanismofMovingVehicleorVehicles”。时至今日,无线遥控器已经在生活中得到了越来越多的应用,给人们带来了极大的便利。随着科技的进步,无线遥控器也扩展到了许多种类,简单来说,常见的有2种,一种是家电常用的红外遥控模式(IRRemoteControl),另一种是防盗报警设备、门窗遥控、汽车遥控等等常用的无线遥控模式(RFRemoteControl)。
红外线遥控(IRRemoteControl)是利用波长为0.76~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。
常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。
发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管,由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出的是红外线而不是可见光。
目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,外形与普通发光二极管相同,只是颜色不同。红外发光二极管一般有黑色、深蓝、透明三种颜色。判断红外发光二极管好坏的办法与判断普通二极管一样:用万用表电阻挡量一下红外发光二极管的正、反向电阻即可。红外发光二极管的发光效率要用专门的仪器才能精确测定,而业余条件下只能用拉距法来粗略判定。
接收部分的红外接收管是一种光敏二极管,一般有圆形和方形两种。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作,亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用,这样才能获得较高的灵敏度。
由于红外发光二极管的发射功率一般都较小(100mW左右),所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱,因此就要增加高增益放大电路。前些年常用μPC1373H、CX20106A等红外接收专用放大电路。最近几年不论是业余制作还是正式产品,大多都采用成品红外接收头。成品红外接收头的封装大致有两种:一种采用铁皮屏蔽;一种是塑料封装。均有三只引脚,即电源正(VDD)、电源负(GND)和数据输出(VO或OUT)。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同,可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽,使用起来如同一只三极管,非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。
红外遥控常用的载波频率为38kHz,这是由发射端所使用的455kHz陶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频,分频系数一般取12,所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由发射端晶振的振荡频率来决定。
红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁,故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单,只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易,可进行多路遥控。
由于各生产厂家生产了大量红外遥控专用集成电路,需要时按图索骥即可。
因此,现在红外遥控在家用电器、室内近距离(小于10米)遥控中得到了广泛的应用。多路控制的红外遥控系统多路控制的红外发射部分一般有许多按键,代表不同的控制功能。当发射端按下某一按键时,相应地在接收端有不同的输出状态。接收端的输出状态大致可分为脉冲、电平、自锁、互锁、数据五种形式。“脉冲”输出是当按发射端按键时,接收端对应输出端输出一个“有效脉冲”,宽度一般在100ms左右。“电平”输出是指发射端按下键时,接收端对应输出端输出“有效电平”,发射端松开键时,接收端“有效电平”消失。此处的“有效脉冲”和“有效电平”,可能是高、也可能是低,取决于相应输出脚的静态状况,如静态时为低,则“高”为有效;如静态时为高,则“低”为有效。大多数情况下“高”为有效。“自锁”输出是指发射端每按一次某一个键,接收端对应输出端改变一次状态,即原来为高电平变为低电平,原来为低电平变为高电平。此种输出适合用作电源开关、静音控制等。有时亦称这种输出形式为“反相”。“互锁”输出是指多个输出互相清除,在同一时间内只有一个输出有效。电视机的选台就属此种情况,其它如调光、调速、音响的输入选择等。“数据”输出是指把一些发射键编上号码,利用接收端的几个输出形成一个二进制数,来代表不同的按键输入。一般情况下,接收端除了几位数据输出外,还应有一位“数据有效”输出端,以便后级适时地来取数据。这种输出形式一般用于与单片机或微机接口。除以上输出形式外,还有“锁存”和“暂存”两种形式。所谓“锁存”输出是指对发射端每次发的信号,接收端对应输出予以“储存”,直至收到新的信号为止;“暂存”输出与上述介绍的“电平”输出类似。
无线遥控器(RFRemoteControl)是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。这些信号被远方的接收设备接收后,可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备,去完成各种操作,如闭合电路、移动手柄、开动电机,之后再由这些机械进行需要的操作。作为一种与红外遥控器相补充的遥控器种类,在车库门,电动门、道闸遥控控制,防盗报警器,工业控制以及无线智能家居等领域得到了广泛的应用。
常用的无线电遥控系统一般分为发射和接收两个部分。
发射部分一般分为两种类型,即机遥控器与发射模块,遥控器和遥控模块是对于使用方式来说的,遥控器可以当一个整机来独立使用,对外引出线有接
线桩头;而遥控模块在电路中一个元件来使用,根据其引脚定义进行应用,使用遥控模块的优势在于可以和应用电路天衣无缝的连接、体积小、价格低、物尽其用,但使用者必须真正懂得电路原理,否则还是用遥控器来得方便。
接收部分一般来说也分为两种类型,即超外差与朝再生接收方式。朝再生解调电路也称超再生检波电路,它实际上是工作在间歇状态下的再生检波电路。超外差解调电路与超外差收音机相同,它是设置一本机振荡电路产生振荡信号,与接收到的载频信号混频后,得到中频(一般为465KHz)信号,经中频放大和检波,解调出数据信号。由于载频频率是固定的,所以其电路要比收音机简单一些。超外差式的接收稳定、灵敏度高、抗干扰能力也相对较好;超再生式的接收器体积小、价格便宜。
无线电遥控常用的载波频率为315mHz或者433mHz,遥控器使用的是国家规定的开放频段,在这一频段内,发射功率小于10mW、覆盖范围小于100m或不超过本单位范围的,可以不经过“无线电管理委员会”审批而自由使用。我国的开放频段规定为315mHz,而欧美等国家规定为433mHz,所以出口到上述国家的产品应使用433mHz的遥控器。
无线电遥控电遥控常用的编码方式有两种类型,即固定码与滚动码两种,滚动码是固定码得升级换代产品,目前凡有保密性要求的场合,都是用滚动编码方式。固定码的编码容量仅为6561个,重码概率极大,其编码值可以通过焊点连接方式被看出,或是在使用现场用“侦码器”来获取,所以不具有保密性,主要应用与保密性低的场所,因为其价格低所以也得到了大量的应用。
工业无线遥控技术是通过无线发射器将操作指令经数字化编码、加密后以无线方式传递给接收系统,接收系统经解码转换后实现对各种机械设备的控制;在强磁场、强电场及无线电信号复杂的环境中有百分之百抗干扰能力。
参考文献:
李水平.《工业遥控器在起重机上的应用》.北京:机械工业出版社,1997.胡宴如,耿苏燕.《高频电子线路》[M].北京:高等教育出版社,2009.康华光.《电子技术基础.数字部分》.北京:高等教育出版社,2006.
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