紅外發(fā)送接收電路原理

1、K38HZ紅外發(fā)射與接收紅外線遙控器在家用電器和工業(yè)控制系統(tǒng)中已得到廣泛應(yīng)用，了解他們 的工作原理和性能、進(jìn)一步自制紅外遙控系統(tǒng)，也并非難事。1。紅外線的特點(diǎn)人的眼睛能看到的可見(jiàn)光，若按波長(zhǎng)排列，依次（從長(zhǎng)到短）為紅、橙、 黃、綠、青、藍(lán)、紫，如圖1所示。型趙丄土遑址虬町辿5 0L46M 0+5S Q.60 0.67 0両伽）由圖可見(jiàn),紅光的波長(zhǎng)范圍為0.62卩0。76卩m,比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光 叫紅外線.紅外線遙控器就是利用波長(zhǎng) 0。76卩m- 1。5卩m之間的近紅外線來(lái)傳 送控制信號(hào)的。紅外線的特點(diǎn)是不干擾其他電器設(shè)備工作，也不會(huì)影響周邊環(huán)境。電 路調(diào)試簡(jiǎn)單，若對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行編碼，可實(shí)現(xiàn)多路

2、紅外遙控功能。2.紅外線發(fā)射和接收人們見(jiàn)到的紅外遙控系統(tǒng)分為發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分的發(fā)射元件為紅外發(fā)光二極管，它發(fā)出的是紅外線而不是可見(jiàn)光 ，如圖2所示。常用的紅外發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線波長(zhǎng)為 940nm左右,外形與普 通© 5mm發(fā)光二極管相同，只是顏色不同。一般有透明、黑色和深藍(lán)色等三種。 判斷紅外發(fā)光二極管的好壞與判斷普通二極管一樣的方法.單只紅外發(fā)光二極管 的發(fā)射功率約100mW/紅外發(fā)光二極管的發(fā)光效率需用專(zhuān)用儀器測(cè)定，而業(yè)余條 件下，只能憑經(jīng)驗(yàn)用拉距法進(jìn)行粗略判定。接收電路的紅外接收管是一種光敏二極管，使用時(shí)要給紅外接收二 極管加反向偏壓，它才能正常工作而獲得高的靈敏

3、度.紅外接收二極管一般有圓 形和方形兩種.由于紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率較小，紅外接收二極管收到的信 號(hào)較弱，所以接收端就要增加高增益放大電路。然而現(xiàn)在不論是業(yè)余制作或正式 的產(chǎn)品，大都采用成品的一體化接收頭，如圖3所示。紅外線一體化接收頭是集 紅外接收、放大、濾波和比較器輸出等的模塊，性能穩(wěn)定、可靠.所以，有了一 體化接收頭，人們不再制作接收放大電路，這樣紅外接收電路不僅簡(jiǎn)單而且可靠 性大大提高。圖3是常用兩種紅外接收頭的外形，均有三只引腳，即電源正VDD 電源負(fù)（GND和數(shù)據(jù)輸出（Out）。接收頭的引腳排列因型號(hào)不同而不盡相同，圖 3列出了因接收頭的外形不同而引腳的區(qū)別。紅外接收頭的主要參數(shù)

4、如下：工作電壓485.3V工作電流：1。72。7mA接收頻率：38kHz峰值波長(zhǎng):980nm靜態(tài)輸出：高電平輸出低電平：w 0。4V 輸出高電平：接近工作電壓3 紅外線遙控發(fā)射電路紅外線遙控發(fā)射電路框圖如圖4所示.L.1R ° 乂框圖4是目前所有紅外遙控器發(fā)射電路的功能組成，其中的編碼器 即調(diào)制信號(hào)，按遙控器用途的編碼方式可以很簡(jiǎn)單、也可以很復(fù)雜例如用于電視機(jī)、VCDDVD和組合音響的遙控發(fā)射的編碼器，因其控制功能多達(dá)50種以上,此時(shí)的編碼器均采用專(zhuān)用的紅外線編碼協(xié)議進(jìn)行嚴(yán)格的編程，然而對(duì)控制功能少的紅外遙控器，其編碼器是簡(jiǎn)單而靈活。前者編碼器是由生產(chǎn)廠家的專(zhuān)業(yè)人員按 紅外遙控協(xié)議進(jìn)

5、行編碼，而后者適用于一般電子技術(shù)人員和電子愛(ài)好者的編碼。 圖4中的38kHz振蕩器即載波信號(hào)比較簡(jiǎn)單，但專(zhuān)業(yè)用的和業(yè)余用的也有區(qū)別， 專(zhuān)業(yè)用的振蕩器采用了晶振，而后者一般是 RC振蕩器。例如彩電紅外遙控器上 的發(fā)射端用了 455kHz的晶振，是經(jīng)過(guò)整數(shù)分頻的，分頻系數(shù)為 12，即455kHz -12=37.9kHz。當(dāng)然也有一些工業(yè)用的遙控系統(tǒng)，采用 36kHz、40kHz或56kHz 等的載波信號(hào)因紅外遙控器的控制距離約10米遠(yuǎn)，要達(dá)到這個(gè)指標(biāo)，其發(fā)射的載 波頻率（38kHz）要求十分穩(wěn)定，而非專(zhuān)業(yè)用的 RC（38kHz載波頻率穩(wěn)定性差， 往往偏離38kHz甚至很遠(yuǎn),這就大大縮短了遙控器的控

6、制距離。因晶振頻率十分 穩(wěn)定,所以專(zhuān)業(yè)廠家的遙控器全部采用晶振的 38kHz作遙控器的載波發(fā)送信號(hào)。圖4中編碼器的編碼信號(hào)對(duì)38kHz的載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，再經(jīng)紅外發(fā) 射管D向空間發(fā)送信號(hào)供遙控接收端一體化接收頭接收、解調(diào)輸出、再作處理。利用紅外線的特點(diǎn)，可以制作多路遙控器。在遙控發(fā)射電路中，有 兩種電路，即編碼器和38kHz載波信號(hào)發(fā)生器。在不需要多路控制的應(yīng)用電路中， 可以使用常規(guī)集成電路組成路數(shù)不多的紅外遙控發(fā)射和接收電路，該電路無(wú)需使用較復(fù)雜的專(zhuān)用編譯碼器，因此制作容易。4。頻分制編碼的遙控發(fā)射器在紅外發(fā)射端利用專(zhuān)用(彩電、VCD DVD等)的紅外編碼通訊協(xié)議 作編碼器，對(duì)一般電子技術(shù)人

7、員或業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，是難于實(shí)現(xiàn)的，但對(duì)路數(shù)不多的遙控發(fā)射電路，可以采用頻分制的方法制作編碼器，而對(duì)一路的遙控電路， 還可以不用編碼器，直接發(fā)射 38kHz紅外信號(hào)，即可達(dá)到控制的目的.圖5是一種一路的紅外遙控發(fā)射電路，在該電路中，使用了一片I Cl高速CMO型4-2輸入的“與非”門(mén)74HC00集成電路，組成低頻振蕩器作編 碼信號(hào)(f1 )，用IC2 555電路作載波振蕩器，振蕩頻率為fO(38kHz)。fl對(duì)fO 進(jìn)行調(diào)制，所以IC2的腳的波形是斷續(xù)的載波，該載波經(jīng)紅外發(fā)光二極管發(fā)送 到空間。電路中的關(guān)鍵點(diǎn) A、B、B'波形如圖2所示，其中B'是未調(diào)制的波形。_mimiiiLJ

8、©；i跚” HIM比一 命曲出 慮謝I掙斛韌O 豐CI10Kp在圖5中，選用了 555電路作載波振蕩器，其目的是說(shuō)明電路的 調(diào)制工作原理，即利用大家熟悉的555產(chǎn)生38kHz方波信號(hào)，再利用555的復(fù)位 端腳作調(diào)制端，即當(dāng)腳為高電平時(shí)，555是常規(guī)的方波振蕩器；當(dāng)腳為低 電平時(shí),555的腳處于低電平。腳的調(diào)制信號(hào)是由ICI的與非門(mén)的低頻振蕩 器而獲得。在實(shí)際應(yīng)用中，遙控發(fā)射器是3V電池供電,為此只需把555電路IC l剩余的兩個(gè)與非門(mén)組成的38kHz取而代之,如圖7所示。注意：這里未引用CMOS 4-2輸入的“與非”門(mén)CD4011 乍圖5電路中的 編碼器和載波發(fā)生器，是因?yàn)?CD40

9、11作振蕩產(chǎn)生方波信號(hào)時(shí)，屬于模擬信號(hào)的 應(yīng)用。為了保證電路可靠起振，其工作電壓需4.5V以上，而74HC00的CMOS!成電路的最低工作電壓為2V,所以使用3V電源，完全可以可靠的工作。5. 遙控接收解調(diào)電路圖8為紅外接收解調(diào)控制電路，圖 8中IC2是LM567.LM567是一種 鎖相環(huán)集成電路，采用8腳雙列直插塑封裝，工作電壓為+4.75+9V,工作頻率 從直流到500kHz,靜態(tài)電流約8mA腳為輸出端，靜態(tài)時(shí)為高電平，是由內(nèi)部 的集電極開(kāi)路的三極管構(gòu)成，允許最大灌電流為100mA鑒于LM567的內(nèi)部電路較復(fù)雜，這里僅介紹該電路的基本功能。LM567的、腳外接的電阻（R3+RP和電容C4,

10、決定了內(nèi)部壓控振蕩器 的中心頻率f01，f01=1/1 0 1RC、腳接的電容C3 C4到地，形成濾波網(wǎng) 絡(luò),其中腳的電容C2,決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬，電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。 腳接的電容C3為腳的2倍以上為好。弄清了 LM567的基本組成后,再來(lái)分析圖8電路的工作過(guò)程。ICl是紅外接收頭，它接收?qǐng)D1發(fā)出的紅外線信號(hào)，接收的調(diào)制載波頻率仍為38 kHz，接收信號(hào)經(jīng)ICI解調(diào)后，在其輸出端OUT輸出頻率為f1 （見(jiàn)圖2）的方波信 號(hào)，只要將LM567的中心頻率f01調(diào)到（用RP與發(fā)射端f1 （見(jiàn)圖2）相同，即f 01=fl，則當(dāng)發(fā)射端發(fā)射時(shí)丄M567開(kāi)始工作，腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑摰碗?平使

11、三極管8550導(dǎo)通，在A點(diǎn)輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)D觸發(fā)鎖存器，再由它驅(qū)動(dòng)各種 開(kāi)關(guān)電路工作。這樣，只要按一下圖1電路的微動(dòng)開(kāi)關(guān)K,即發(fā)射紅外線，接收 電路圖4即可輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)開(kāi)通控制電路，再按一下開(kāi)關(guān)K,控制開(kāi)關(guān)信號(hào)關(guān)閉， 這就完成了完整的控制功能.6。小結(jié)禾I用圖5和圖8的電路，可以實(shí)現(xiàn)多路遙控器,即在發(fā)射端，將ICI 組成的低頻振蕩器，其電路模式不變，只改變電阻R2,即可構(gòu)成若干種R組成的多個(gè)頻率不同的低頻振蕩器（即編碼）,利用微動(dòng)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)接，38kHz的載波電路共 用；在接收電路中，一體化紅外接收頭共用，再設(shè)置與接收端編碼器相同個(gè)數(shù)的 LM567鎖相器和后級(jí)鎖相驅(qū)動(dòng)控制電路，各鎖相環(huán)的振蕩頻率與各編碼器的低頻 編碼信號(hào)的頻率對(duì)應(yīng)相