Просте і керування своїми руками. Одноканальне інфрачервоне керування. Опис роботи системи дистанційного керування на ІЧ променях

У побутовій радіоелектронній апаратурі набули широкого застосування інтегральні приймачі інфрачервоного випромінювання. Інакше їх ще називають ІЧ-модулями.

Їх можна виявити в будь-якому електронному приладі, керувати яким можна за допомогою пульта дистанційного керування.

Ось, наприклад, ІЧ-приймач на друкованій платі телевізора.

Незважаючи на простоту даного електронного компонента, що здається, - це спеціалізована інтегральна схема, призначена для прийому інфрачервоного сигналу від пультів дистанційного керування (ДУ). Як правило, ІЧ-приймач має не менше 3-х висновків. Один висновок є загальним та підключається до мінуса «-» харчування ( GND), інший служить плюсовим «+» висновком ( Vs), а третій виходом сигналу ( Out).

На відміну від звичайного інфрачервоного фотодіода, ІЧ-приймач може приймати та обробляти інфрачервоний сигнал, що являє собою ІЧ-імпульси фіксованої частоти та певної тривалості – пачки імпульсів. Це технологічне рішення позбавляє випадкових спрацьовувань, які можуть бути викликані фоновим випромінюванням і перешкодами з боку інших приладів, що випромінюють в інфрачервоному діапазоні.

Наприклад, сильні перешкоди для приймача ІЧ-сигналів можуть створювати люмінесцентні освітлювальні лампи з електронним баластом. Зрозуміло, що використовувати ІЧ-приймач замість звичайного ІЧ-фотодіода не вийде, адже ІЧ-модуль є спеціалізованою мікросхемою, заточеною під певні потреби.

Для того щоб зрозуміти принцип роботи ІЧ-модуля, розберемося детальніше в його пристрої за допомогою структурної схеми.

Мікросхема приймача ІЧ-випромінювання включає:

PIN-фотодіод

Регульований підсилювач

Смужковий фільтр

Амплітудний детектор

Інтегруючий фільтр

Пороговий пристрій

PIN-фотодіод– це різновид фотодіода, у якого між областями nі pрозташована область із власного напівпровідника ( i-область ). Область власного напівпровідника – це по суті прошарок із чистого напівпровідника без внесених до нього домішок. Саме цей шар і надає PIN-діод його особливі властивості. До речі, PIN-діоди (не фотодіоди) активно застосовуються в НВЧ електроніці. Погляньте на свій мобільний телефон, також використовується PIN-діод.

Але повернемося до PIN-фотодіода. У звичайному стані струм через PIN-фотодіод не протікає, так як у схему він включений у зворотному напрямку (у так званому зворотному зміщенні). Оскільки під дією зовнішнього інфрачервоного випромінювання в i-області виникають електронно-діркові пари, то в результаті через діод починає протікати струм. Цей струм потім перетворюється на напругу і надходить на регульований підсилювач.

Далі сигнал з регульованого підсилювача надходить на смуговий фільтр. Він є захистом від перешкод. Смужний фільтр налаштований на певну частоту. Так, в ІЧ-приймачах в основному використовуються смугові фільтри, налаштовані на частоту 30; 33; 36; 36,7; 38; 40; 56 та 455 кілогерц. Щоб сигнал, що випромінюється пультом ДУ, міг бути прийнятий ІЧ-приймачем, він повинен бути модульований такою ж частотою, на яку налаштований смуговий фільтр ІЧ-приймача. Ось так, наприклад, виглядає модульований сигнал від інфрачервоного діода, що випромінює (див. малюнок).

А ось так виглядає сигнал на виході ІЧ-приймача.

Варто відзначити, що вибірковість смугового фільтра невелика. Тому ІЧ-модуль з фільтром на 30 кілогерц може приймати сигнал частотою 36,7 кілогерц і більше. Щоправда, при цьому відстань упевненого прийому помітно знижується.

Після того, як сигнал пройшов через смуговий фільтр, він надходить на амплітудний детекторі інтегруючий фільтр. Інтегруючий фільтр необхідний для придушення коротких поодиноких сплесків сигналу, які можуть бути спричинені перешкодами. Далі сигнал надходить на пороговий пристрій, а потім на вихідний транзистор.

Для стійкої роботи приймача коефіцієнт підсилення регульованого підсилювача контролюється системою автоматичного регулювання підсилення ( АРУ). Оскільки корисний сигнал є пачку імпульсів певної тривалості, то через інерційності АРУ сигнал встигає пройти через тракт посилення та інші вузли схеми.

У разі коли тривалість пачки імпульсів надмірна система АРУ ​​спрацьовує, і приймач перестає приймати сигнал. Така ситуація може виникнути, коли ІЧ-приймач засвічений люмінесцентною лампоюз електронним баластом, який працює на частотах 30 – 50 кілогерців. У такому разі промодульоване інфрачервоне випромінювання парів ртуті лампи може пройти захисний смуговий фільтр фотоприймача та спричинити спрацювання АРУ. Звичайно, при цьому чутливість ІЧ-приймача падає.

Тому не варто дивуватися, коли фотоприймач телевізора погано приймає команди від пульта дистанційного керування. Можливо, йому просто заважає засвічення люмінесцентних ламп.

Автоматичне регулювання порога ( АРП) виконує аналогічну функцію, як і АРУ, керуючи порогом спрацьовування порогового устройства. АРП виставляє рівень порога спрацьовування в такий спосіб, щоб зменшити кількість хибних імпульсів на виході модуля. За відсутності корисного сигналу число помилкових імпульсів може досягати 15 хвилини.

Форма корпусу ІЧ-модуля сприяє фокусуванню випромінювання, що приймається, на чутливу поверхню фотодіода. Матеріал корпусу пропускає випромінювання з довжиною хвилі від 830 до 1100 нм. Таким чином, пристрій реалізований оптичний фільтр. Для захисту елементів приймача від впливу зовнішніх електричних полів у модулі встановлено електростатичний екран. На фотографії показані ІЧ-модулі марки HS0038A2і TSOP2236. Для порівняння поряд показані звичайні ІЧ-фотодіоди КДФ-111Ві ФД-265.

ІЧ-приймачі

Як перевірити справність ІЧ-приймача?

Оскільки приймач ІЧ-сигналів є спеціалізованою мікросхемою, то для того, щоб достовірно перевірити її справність, необхідно подати на мікросхему напругу живлення. Наприклад, номінальна напруга живлення для високовольтних ІЧ-модулів серії TSOP22 становить 5 вольт. Споживаний струм становить одиниці міліампер (0,4 - 1,5 мА). При підключенні живлення до модуля варто враховувати цоколівку.

У стані, коли на приймач не подається сигнал, а також у паузах між пачками імпульсів напруга на його виході (без навантаження) практично дорівнює напруги живлення. Вихідну напругу між загальним висновком (GND) і виведенням сигналу можна заміряти за допомогою цифрового мультиметра . Також можна заміряти споживаний модулем струм. Якщо струм споживання перевищує типовий, то швидше за все модуль несправний.

Про те, як перевірити справність ІЧ-приймача за допомогою блока живлення, мультиметра та пульта дистанційного керування читайте .

Як бачимо, приймачі ІЧ-сигналів, що використовуються в системах дистанційного управління інфрачервоним каналом, мають досить витончений пристрій. Дані фотоприймачі часто використовують у своїх саморобних пристроївах любителі мікроконтролерної техніки.

На фото показані всі елементи, що нам знадобляться для складання схеми.

Принципова схема приймача ІЧ управління однією транзисторе:

Приступимо до виготовлення фотоприймача. Його схему було взято з одного довідника. Спершу малюємо плату перманентним маркером. Але це можна зробити навіть навісним монтажем, але бажано робити на текстоліті. Моя плата виглядає так:

Ну тепер, звичайно, приступаємо до паяння елементів. Паяємо транзистор:

Припаюємо резистор в 1 ком (Килоом) та будівельний резистор.

І нарешті паяємо останній елемент – це резистор на 300 – 500 Ом, я поставив 300 Ом. Розмістив його зі зворотного боку друкованої плати, т.к він мені не дозволив прип'яти його з лицьового боку, через свої мутаційні лапи =)

Вся ця справа чистим зубною щіткою та спиртом, щоб змити залишки каніфолі. Якщо все зібрано без помилок і справний фотодіод - запрацює відразу. Відео роботи даної конструкції можна переглянути нижче:

На відеоролику дистанція маленька, тому що треба було дивитися одночасно і в камеру, і на пульт. Тому не зміг сфокусувати напрямки пульта. Якщо замість фотодіода поставити фоторезистор, то буде реагувати на світло, перевірено особисто, чутливість навіть краща, ніж у оригінальних схемахфоторезистора. На схему подавав 12в, працює нормально – світлодіод горить яскраво, регулюється яскравість та чутливість фоторезистора. В даний час за цією схемою підбираю елементи, щоб можна було живити інфрачервоний приймач від 220 вольт, і вихід на лампочку теж був 220В. За дану схему окреме спасибі: thehunteronghosts . Матеріал надав:

ПДК відеомагнітофона, телевізора, музичного центру або супутникового ресивера можна застосувати для вимикання та включення різних побутових електроприладів, у тому числі й освітлення.

У цьому нам допоможе дистанційне керування своїми руками, схема якого наведена у цій статті.

Опис роботи системи дистанційного керування на ІЧ променях

Для дистанційного керування приладами застосовується наступний механізм. На ПДК натискають і тримають довільну кнопку протягом 1 секунди. На нетривале натискання (наприклад, під час керування музичним центром) система не відгукується.

Для того, щоб виключити відгук телевізора на керування приладами, необхідно вибирати кнопки, що не застосовуються на ПДУ або застосувати пульт від вимкненого в цей час приладу.

Принципова схема дистанційного керування зображена малюнку 1. Спеціальна мікросхема DA1 посилює і формує електросигнал фотодіода BL1 в электроимпульсы. На радіоелементах DD1.1 та DD1.2 побудовано компаратор, а на радіоелементах DD1.3, DD1.4 – генератор імпульсів.

Стан системи управління (увімкнене або вимкнене навантаження) контролює тригер DD2.1. Якщо на прямому виході даного тригера лог 1, генератор функціонуватиме на частоті приблизно 1 кГц. На емітерах транзисторів VT1 і VT2 з'являться імпульси, які крізь ємність С10 надійдуть контролюючий висновок симістора VS1. Він буде відмикатися на початку кожного напівперіоду напруги.

У початковому положенні на контакті 7 мікросхеми DA1 знаходиться лог 1, ємність С5 заряджена крізь опору R1, R2 і на вході тригера DD2.1 лог 0. Якщо на фотодіод BL1 йдуть сигнали ІЧ випромінювання з пульта дистанційного управління, на контакті 7 мікросхем сигнали і ємність С5 буде розряджатися крізь діод VD1 і опір R2.

Коли потенціал С5 знизиться до нижнього рівня компаратора (через 1 секунду або більше), компаратор перемкнеться і на введення тригера DD2.1 надійде сигнал. Стан тригера DD2.1 зміниться. Так відбувається перемикання приладів з одного стану до іншого.

Мікросхеми DD1 і DD2 можна використовувати схожі з серій К564, К176. VD2 - стабілітрон на напругу 8-9 вольт і струм більше 35 мА. Діоди VD3 і VD4 - КД102Б або схожі. Оксидні ємності - К50-35; С2, С4, С6, С7 - К10-17; С9, С10 - К73-16 або К73-17.

Налаштування системи дистанційного керування та променях

Полягає у підборі опору R2 такої величини, щоб перемикання відбувалося через 1...2 с. Якщо підвищення величини цього опору призведе до того, що ємність С5 не буде розряджатися до порогової напруги, необхідно збільшити вдвічі ємність С5 і повторно провести регулювання.

Місткість С6 слід ставити в тому випадку, якщо тривалість фронту імпульсу, що йде з компаратора на тригер, буде надмірно великою і він перемикатиметься нестабільно.

Якщо використовуваний ПДУ не дозволяє керувати приладом без перешкод телевізору, можна зібрати саморобний пульт дистанційного керування, який є генератором прямокутних сигналівз частотою проходження 20 ... 40 кГц, що функціонує на випромінюючий ІЧ діод. Варіанти подібного ПДК на таймері КР1006ВІ1 (

Приймач ІЧ - команд пульта дистанційного керування для керування побутовою технікоюможе бути легко зроблений із застосуванням десяткового лічильника CD4017, таймера NE555 та інфрачервоного приймача TSOP1738.

Використовуючи цю схема ІЧ приймача, можна з легкістю керувати своєю побутовою технікою за допомогою пульта від телевізора, DVD-плеєра або за допомогою схеми ПДУ описаного в кінці статті.

Схема ІЧ приймача для дистанційного керування

Висновки 1 і 2 ик-приймача TSOP1738 використовуються для живлення. Резистор R1 і конденсатор C1 призначені для стабільної роботи та придушення різних перешкод ланцюга живлення.

Коли ІЧ промені на частоті 38 кГц падає на ІЧ-приймач TSOP1738, з його виході 3 з'являється низький рівень напруги, при зникненні ик-променів знову з'являється високий рівень. Цей негативний імпульс посилюється транзистором Q1, який передає посилений частотний сигнал вхід десяткового лічильника CD4017. Висновки лічильника 16 та 8 призначені для живлення його. Висновок 13 підключений до землі, дозволяючи цим його роботу.

Вихід Q2 (4 контакт) підключений до виведення скидання (15 контакт), щоб зробити роботу CD4017 у режимі бістабільного мультивібратора. Під час першого імпульсу Q0 з'являється лог1, другий синхросигнал викликає появу лог1 на Q1 (Q0 стає низьким), але в третій сигнал знову виводить на Q0 лог 1 (Q2 підключений до MR, тому третій тактовий сигнал скидає лічильник).

Давайте припустимо, лічильник здійснив скидання (Q0 високий рівень, інші ж низький). При натисканні на кнопку ПДУ тактовий сигнал впливає на лічильник, що призводить до появи високого рівня на Q1. Таким чином, LED D1 світиться, транзистор Q2 включається та активується реле.

Коли знову натискають кнопку ПДК, на виведенні Q0 з'являється лог 1, реле відключається і LED D2 загоряється. LED D1 вказує, коли пристрій увімкнено і LED D2 вказує, коли пристрій вимкнено.

Ви можете використовувати свій пульт від телевізора для керування або зібрати окремий за наведеною нижче схемою.

Нижче наведено принципові схемита статті за тематикою "ІК промені" на сайті з радіоелектроніки та радіохобі сайт .

Що таке "ІЧ промені" і де це застосовується, принципові схеми саморобних пристроїв, які стосуються терміна "ІЧ промені".