頻分制紅外遙控開關(guān)電路的設(shè)計

1、摘要：介紹頻分制紅外遙控開關(guān)電路的設(shè)計與實現(xiàn)。遙控開關(guān)電路的類型很多，采用頻分制具有電路簡單、易于實現(xiàn)，可廣泛應(yīng)用于家庭、辦公場所的開關(guān)控制。頻分制有多種實現(xiàn)方法，該設(shè)計主要采用NE555定時器作為發(fā)射電路的核心器件，接收電路采用通用音頻譯碼器LM567作為主要器件，制作方便，易于推廣使用。經(jīng)安裝調(diào)試，控制效果較好。關(guān)鍵詞：紅外遙控；頻分制；開關(guān)電路；NE555紅外遙控在各種電器控制中的應(yīng)用非常廣泛，它的主要特點是不影響周邊環(huán)境，不干擾其他電器設(shè)備。多通道紅外遙控開關(guān)有多種實現(xiàn)方式，如采用脈沖編碼的碼分制方式和采用不同頻率的頻分制方式。采用頻分制方式具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)的優(yōu)點，非常適合于業(yè)余

2、制作，可廣泛應(yīng)用于家庭、娛樂、辦公等場所。1 設(shè)計方案11 紅外遙控系統(tǒng)的基本組成常用的紅外遙控系統(tǒng)一般由發(fā)射和接收2部分組成，如圖1所示。圖1(a)為紅外發(fā)射框圖。編碼波形發(fā)生器產(chǎn)生一定占空比的脈沖信號，經(jīng)調(diào)制放大后驅(qū)動紅外發(fā)光二極管，發(fā)射紅外脈沖信號。圖1(b)為紅外接收框圖。光電探測將紅外信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過放大與解碼，輸出控制信號，驅(qū)動執(zhí)行機件動作。發(fā)射與接收系統(tǒng)可以采用碼分制和頻分制，該設(shè)計采用頻分制。12 頻分制多路紅外遙控開關(guān)電路設(shè)計方案頻分制是按照發(fā)射載頻的不同來區(qū)分不同的開關(guān)信號。圖2(a)為頻分制發(fā)射系統(tǒng)組成。采用頻道編碼開關(guān)，來改變振蕩電路的參數(shù)，從而改變振蕩頻率。當(dāng)按

3、下不同的編碼鍵時，振蕩器輸出不同振蕩頻率的指令信號，經(jīng)放大后驅(qū)動紅外發(fā)光管發(fā)出紅外開關(guān)信號。圖2(b)為紅外接收控制電路組成框圖。當(dāng)紅外接收器接收到紅外編碼指令后，先轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，經(jīng)放大器放大，加至頻率譯碼電路，再經(jīng)選頻電路，選出不同指令的頻率信號，最后驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機件。根據(jù)發(fā)射編碼信號的數(shù)量，即頻率個數(shù)，在接收端應(yīng)有相應(yīng)個數(shù)的選頻、驅(qū)動機構(gòu)。 頻分制控制指令頻率一般取幾百赫茲至幾十千赫茲。頻分制紅外遙控開關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，易于組裝，適用于通道數(shù)不太多的場合，當(dāng)通道數(shù)較多時，電路復(fù)雜，且易產(chǎn)生頻道間串?dāng)_，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2 三通道頻分制紅外遙控開關(guān)電路的設(shè)計三通道紅外遙控開關(guān)系統(tǒng)可在圖

4、2的基礎(chǔ)上，發(fā)射端用3個開關(guān)控制振蕩頻率，接收端則用3個選頻和執(zhí)行電路即可。21 紅外發(fā)射電路設(shè)計211 電路結(jié)構(gòu)紅外發(fā)射電路采用NE555接成振蕩電路，如圖3所示。振蕩頻率由SA1SA3開關(guān)控制，改變開關(guān)位置，即改變接入振蕩電路的電阻RP1RP3，調(diào)節(jié) RP1RP3，可以調(diào)節(jié)每一通道的具體頻率。振蕩脈沖由3號引腳輸出，驅(qū)動紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外光，即實現(xiàn)了用振蕩脈沖對紅外光的調(diào)制。212 參數(shù)設(shè)計根據(jù)有關(guān)知識，555定時器構(gòu)成振蕩器的振蕩頻率可按下式估算：可選用68 k，51 k，33k電位器。22 紅外接收電路設(shè)計221 電路結(jié)構(gòu)紅外接收電路主要由光敏二極管、集成運算放大器(OP07)、音

5、頻鎖相環(huán)(LM567)、雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(CD4013)、繼電器驅(qū)動電路等組成。其電路見圖4?；驹硎牵汗饷舳O管接收到光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，運算放大器將微弱的電信號加以放大，與發(fā)射頻率相對應(yīng)的通道進(jìn)入工作狀態(tài)。LM567為通用音頻譯碼器，內(nèi)含鑒相器(PD)、放大器(AMP)、壓控振蕩器(VCO)等單元，當(dāng)輸入信號頻率與VCO頻率一致時，環(huán)路進(jìn)入鎖定，LM567的8號引腳輸出由高電平變?yōu)榈碗娖剑谷龢O管導(dǎo)通，其集電極由低電平轉(zhuǎn)為高電平，D觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，輸出Q為高電平，繼電器吸合，執(zhí)行設(shè)備工作。當(dāng)發(fā)射頻率改變時，則另一路轉(zhuǎn)入工作。222 參數(shù)選擇IC1的閉環(huán)增益選Au=R5R2=1 000，同相端基

6、準(zhǔn)電壓取12VDD)。LM567的壓控振蕩器中心頻率按下式確定：根據(jù)發(fā)射頻率可求得Rp11RP13的值。如第一通道，發(fā)射頻率為20 kHz，則：依次類推可得Rpl2=303 k，Rpl3=227 k，選標(biāo)稱電位器51 k，47 k，33 k。調(diào)節(jié)參數(shù)時，接通發(fā)射和接收電路，如選擇第一通道，用示波器測試輸出波形，調(diào)節(jié)圖3中的RP1，使發(fā)射頻率為20 kHz，再測試圖4電路LM567的8腳電平，仔細(xì)調(diào)節(jié)圖4中的RP11使8腳為低電平。采用同樣方法調(diào)節(jié)其他各路。3 參數(shù)測試數(shù)據(jù)31 發(fā)射電路測試數(shù)據(jù)主要測試靜態(tài)數(shù)據(jù)和不同發(fā)射狀態(tài)下的NE555引腳數(shù)據(jù)，以驗證設(shè)計的正確性。發(fā)射電路測試數(shù)據(jù)見表1。從表

7、1可看出，隨著發(fā)射頻率的提高，NE555的3腳輸出電壓不斷下降。當(dāng)將三個通道分別調(diào)整到20 kHz，30 kHz，40 kHz時，測得三個電位器的數(shù)值分別為5091 k，2841 k，1572 k，其與理論計算值比較接近。32 接收電路測試數(shù)據(jù)主要測試接收電路與發(fā)射電路對應(yīng)通道的數(shù)據(jù)，以驗證接收電路與發(fā)射電路工作配合的一致性。當(dāng)電路工作在第一通道時，LM567各腳電壓如表2所示。從表2可看出，工作于第一通道時，LM567的8引腳輸出電壓為5093 V，而第二、第三通道8引腳均接近電源電壓。表明通道工作時，輸出電平較低，可確保相應(yīng)通道繼電器吸合，而不工作的通道輸出為高電平，相應(yīng)的繼電器不動作。當(dāng)分別接收第一，二，三通道時，調(diào)整各通道電位器的數(shù)值使之與發(fā)射頻率同步，測試Rp11Rp13數(shù)值分別為5831