智能控制系統中的信號---紅外線

ID:105323 · 發表于 2016-2-23 19:03

　　我們知道，人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍為0.62～0.76μm;紫光的波長范圍為0.38～0.46μm。比紫光波長還短的光叫紫外線，比紅光波長還長的光叫紅外線，見圖1。紅外線遙控就是利用波長為0.76～1.5μm之間的近紅外線來傳送控制信號的。

　　紅外遙控系統
　　常用的紅外遙控系統一般分發射和接收兩個部分。發射部分的主要元件為紅外發光二極管。它實際上是一只特殊的發光二極管，由于其內部材料不同于普通發光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發出的是紅外線而不是可見光。目前大量使用的紅外發光二極管發出的紅外線波長為940nm左右，外形與普通發光二極管相同(見圖2)，只是顏色不同。紅外發光二極管一般有黑色、深藍、透明三種顏色。判斷紅外發光二極管好壞的辦法與判斷普通二極管一樣：用萬用表電阻擋量一下紅外發光二極管的正、反向電阻即可。

　　接收部分的紅外接收管是一種光敏二極管。在實際應用中要給紅外接收二極管加反向偏壓，它才能正常工作，亦即紅外接收二極管在電路中應用時是反向運用，這樣才能獲得較高的靈敏度。紅外接收二極管一般有圓形和方形兩種。
　　由于紅外發光二極管的發射功率一般都較小(100mW左右)，所以紅外接收二極管接收到的信號比較微弱，因此就要增加高增益放大電路。前些年常用μPC1373H、CX20106A等紅外接收專用放大電路。最近幾年不論是業余制作還是正式產品，大多都采用成品紅外接收頭。成品紅外接收頭的封裝大致有兩種：一種采用鐵皮屏蔽;一種是塑料封裝。均有三只引腳，即電源正(VDD)、電源負(GND)和數據輸出(VO或OUT)。圖3給出一些成品紅外接收頭的外形。紅外接收頭的引腳排列因型號不同而不盡相同，可參考廠家的使用說明。成品紅外接收頭的優點是不需要復雜的調試和外殼屏蔽，使用起來如同一只三極管，非常方便。但在使用時注意成品紅外接收頭的載波頻率。紅外遙控常用的載波頻率為38kHz，這是由發射端所使用的455kHz晶振來決定的。在發射端要對晶振進行整數分頻，分頻系數一般取12，所以455kHz÷12≈37.9kHz≈38kHz。也有一些遙控系統采用36kHz、40kHz、56kHz等，一般由發射端晶振的振蕩頻率來決定。

　　紅外遙控的特點是不影響周邊環境、不干擾其它電器設備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產生相互干擾;電路調試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調試即可投入工作;編解碼容易，可進行多路遙控。
　　由于各生產廠家生產了大量紅外遙控專用集成電路，需要時按圖索驥即可。因此，現在紅外遙控在家用電器、室內近距離(10米)遙控中得到了廣泛的應用。
　　多路控制的紅外遙控系統
　　多路控制的紅外發射部分一般有許多按鍵，代表不同的控制功能。當發射端按下某一按鍵時，相應地在接收端有不同的輸出狀態。接收端的輸出狀態大致可分為脈沖、電平、自鎖、互鎖、數據五種形式。"脈沖"輸出是當按發射端按鍵時，接收端對應輸出端輸出一個"有效脈沖"，寬度一般在100ms左右。"電平"輸出是指發射端按下鍵時，接收端對應輸出端輸出"有效電平"，發射端松開鍵時，接收端"有效電平"消失。此處的"有效脈沖"和"有效電平"，可能是高、也可能是低，取決于相應輸出腳的靜態狀況，如靜態時為低，則"高"為有效;如靜態時為高，則"低"為有效。大多數情況下"高"為有效。"自鎖"輸出是指發射端每按一次某一個鍵，接收端對應輸出端改變一次狀態，即原來為高電平變為低電平，原來為低電平變為高電平。此種輸出適合用作電源開關、靜音控制等。有時亦稱這種輸出形式為"反相"。"互鎖"輸出是指多個輸出互相清除，在同一時間內只有一個輸出有效。電視機的選臺就屬此種情況，其它如調光、調速、音響的輸入選擇等。"數據"輸出是指把一些發射鍵編上號碼，利用接收端的幾個輸出形成一個二進制數，來代表不同的按鍵輸入。一般情況下，接收端除了幾位數據輸出外，還應有一位"數據有效"輸出端，以便后級適時地來取數據。這種輸出形式一般用于與單片機或微機接口。
　　除以上輸出形式外，還有"鎖存"和"暫存"兩種形式。所謂"鎖存"輸出是指對發射端每次發的信號，接收端對應輸出予以"儲存"，直至收到新的信號為止;"暫存"輸出與上述介紹的"電平"輸出類似。

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