红外遥控器原理

很多电器都采用红外线遥控,那么红外线遥控的工作原理是什么呢?首先我们来看看什么是红外线。

人的眼睛能看到的可见光按波长从长到短排列,依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。其中红光的波长范围为0.62~0.76μm；紫光的波长范围为0.38~0.46μm。比紫光波长还短的光叫紫外线,比红光波长还长的光叫红外线。

红外线遥控就是利用波长为0.76~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的。

常用的红外线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。

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。

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。

红外接收二极管一般有圆形和方形两种。

由于红外发光二极管的发射功率一般都较小（15mW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≈37.9 kHz≈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,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。

工业遥控器原理

市场上已经有许多比如汽车.电动装置等地方使用的遥控器,与红外遥控器比较：工业遥控器制作简单,遥控距离远,由于采用ASK 调制方式发送,无方向性,穿透能力强！误码率低,安全可靠,受到广大电子爱好者的喜爱！

1、遥控芯片介绍

PT2262/PT2272 是台湾普城公司生产的一种 CMOS 工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/PT2272 最多可有 12 位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供 531441 地址码,PT2262 最多可有 6 位(D0-D5)数据端管脚,设定的地址码和数据码从 17 脚串行输出,可用于无线遥控发射电路。

编码芯片 PT2262 发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字,解码芯片 PT2272 接收到信号后,其地址码经过两次比较核对后,VT 脚才输出高电平,与此同时相应的数据脚也输出高电平,如果发送端一直按住按键,编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时,PT2262 不接通电源,其 17 脚为低电平,所以 315MHz 的高频发射电路不工作,当有按键按下时,PT2262 得电工作,其第 17 脚输出经调制的串行数据信号,当17 脚为高电平期间 315MHz 的高频发射电路起振并发射等幅高频信号,当 17 脚为低平期间 315MHz 的高频发射电路停止振荡,所以高频发射电路完全收控于 PT2262 的17 脚输出的数字信号,从而对高频电路完成幅度键控（ASK 调制）相当于调制度为 100%的调幅。

PT2262/PT2272 特点

l CMOS 工艺制造,低功耗

l 外部元器件少

l RC 振荡电阻

l 工作电压范围宽：2.6-15v

l 数据最多可达 6 位

l 地址码最多可达 531441 种

PT2262/PT2272 应用范围

l 车辆防盗系统

l 家庭防盗系统

l 遥 控 玩 具

l 其他电器遥控

PT2262 管脚说明：

PT2272 解码芯片有不同的后缀,表示不同的功能,有 L4/M4/L6/M6 之分,其中 L 表示锁存输出,数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态,直到下次遥控数据发生变化时改变。M 表示非锁存输出,数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应,可以用于类似点动的控制。后缀的 6 和4 表示有几路并行的控制通道,当采用 4 路并行数据时（PT2272-M4),对应的地址编码应该是 8 位,如果采用 6 路的并行数据时(PT2272-M6),对应的地址编码应该是 6 位。PT2262/2272 芯片的地址编码设定和修改：

2、编码介绍

在通常使用中,我们一般采用 8 位地址码和 4 位数据码,这时编码电路 PT2262 和解码PT2272 的第1~8 脚为地址设定脚,有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态,3 的8 次方为 6561,所以地址编码不重复度为 6561 组,只有发射端 PT2262 和接收端PT2272的地址编码完全相同,才能配对使用,遥控模块的生产厂家为了便于生产管理,出厂时遥控模块的 PT2262 和PT2272的八位地址编码端全部悬空,这样用户可以很方便选择各种编码状态,用户如果想改变地址编码,只要将 PT2262 和 PT2272 的 1~8 脚设置相同即可,例如将发射机的 PT2262 的第1 脚接地第 5 脚接正电源,其它引脚悬空,那么接收机的 PT2272 只要也第 1 脚接地第 5 脚接正电源,其它引脚悬空就能实现配对接收。当两者地址编码完全一致时,接收机对应的 D1~D4 端输出约 4V 互锁高电平控制信号,同时 VT 端也输出解码有效高电平信号。用户可将这些信号加一级放大,便可驱动继电器、功率三极管等进行负载遥控开关操纵。

我们网站提供的遥控类产品上一般都预留地址编码区,采用焊锡搭焊的方式来选择：悬空、接正电源、接地三种状态,出厂是一般都悬空,便于客户自己修改地址码。这里我们以常用的超再生插针式接收板的跳线区为例： 网友可以看到,跳线区是由三排焊盘组成,中间的8个焊盘是PT2272解码芯片的第1~8脚,最左边有1字样的是芯片的第一脚,最上面的一排焊盘上标有L字样,表示和电源地连同。

如果用万用表测量会发现和 PT2272 的第 9 脚连同；最下面的一排焊盘上标有 H 字样,表示和正电源连同,如果用万用表测量会发现和PT2272的第18脚连同.所谓的设置地址码就是用焊锡将上下相邻的焊盘用焊锡桥搭短路起来,例如将第一脚和上面的焊盘 L 用焊锡短路后就相当于将 PT2272 芯片的第一脚设置为接地,同理将第一脚和下面的焊盘 H 用焊锡短路后就相当于将 PT2272 芯片的第一脚设置为接正电源,如果什么都不接就是表示悬空。

O O O O O O O O L

- - - - - - - - - - -

1.1 1 1 1 1 1 1 H

设置地址码的原则是：同一个系统地址码必须一致；不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分。至于设置什么样的地址码完全随客户喜欢。

遥控器电路设计

在遥控发射电路中,有两种电路,即编码器和38kHz 载波信号发生器。在不需要多路控制的应用电路中,可以使用常规集成电路组成路数不多的红外遥控发射和接收电路,该电路无需使用较复杂的专用编译码器,因此制作容易。

1.频分制编码的遥控发射器

在红外发射端利用专用（彩电、VCD、DVD等）的红外编码通讯协议作编码器,对一般电子技术人员或业余爱好者来说,是难于实现的,但对路数不多的遥控发射电路,可以采用频分制的方法制作编码器,而对一路的遥控电路,还可以不用编码器,直接发射38kHz红外信号,即可达到控制的目的。

图1是一种一路的红外遥控发射电路,在该电路中,使用了一片IC1高速CMOS型4-2输入的“与非”门74HC00集成电路,组成低频振荡器作编码信号（f1),用IC2555电路作载波振荡器,振荡频率为:f0(38kHz)f1对:f0进行调制,所以IC2的③脚的波形是断续的载波,该载波经红外发光二极管发送到空间。电路中的关键点A、B、B’波形如图2所示,其中B’是未调制的波形。

在图1中,选用了555电路作载波振荡器,其目的是说明电路的调制工作原理,即利用大家熟悉的555产生38kHz方波信号,再利用555的复位端④脚作调制端,即当④脚为高电平时,555是常规的方波振荡器；当④脚为低电平时,555的③脚处于低电平。④脚的调制信号是由IC1的与非门的低频振荡器而获得。

在实际应用中,遥控发射器是3V电池供电,为此只需把555电路IC1剩余的两个与非门组成的38kHz取而代之,如图2所示。

注意：这里未引用CMOS4-2输入的“与非”门CD4011作图1电路中的编码器和载波发生 器,是因为CD4011作振荡产生方波信号时,属于模拟信号的应用。为了保证电路可靠起振,其工作电压需4.5V以上,而74HC00的CMOS集成电路的最低工作电压为2V,所以使用3V电源, 完全可以可靠的工作。

2.遥控接收解调电路

图3为红外接收解调控制电路,图4中IC2是LM567。LM567是一种锁相环集成电路,采 用8脚双列直插塑封装,工作电压为+4.75?+9V,工作频率从直流到500kHz,静态电流约8mA。⑧脚为输出端,静态时为高电平,是由内部的集电极开路的三极管构成,允许最大灌电流为100mA。鉴于LM567的内部电路较复杂,这里仅介绍该电路的基本功能。

LM567的⑤、⑥脚外接的电阻（R3+RP)和电容C4,决定了内部压控振荡器的中心频率:f01,f01=1/1.1RC,①、②脚接的电容C3、 C4到地,形成滤波网络,其中②脚的电容C2,决定锁相环路的捕捉带宽,电容值越大,环路带宽越窄。①脚接的电容C3为②脚的2倍以上为好。

弄清了LM567的基本组成后,再来分析图4电路的工作过程。IC1是红外接收头,它接收图 1发出的红外线信号,接收的调制载波频率仍为38kHz,接收信号经IC1解调后,在其输出端OUT输出频率为f1(见图2)的方波信号,只要将 LM567的中心频率:f01调到（用RP)与发射端f1(见图2)相同,即f01=f1,则当发射端发射时,LM567开始工作,⑧脚由高电平变为低电平,该低电平使三极管8550导通,在A点输出开关信号驱动D触发锁存器,再由它驱动各种开关电 路工作。这样,只要按一下图1电路的微动开关K,即发射红外线,接收电路图4即可输出开关 信号开通控制电路,再按一下开关K,控制开关信号关闭,这就完成了完整的控制功能。

3.频分制多路控制器

利用图1和图4的电路,可以实现多路遥控器,即在发射端,将IC1组成的低频振荡器,其电路模式不变,只改变电阻R2,即可构成若干种R组成的多个频－ 率不同的低频振荡器（即编码）,利用微动开关转接,38kHz的载波电路共用；在接收电路中,一体化红外接收头共用,再设置与接收端编码器相同个数的 LM567锁相器和后级锁相驱动控制电路,各锁相环的振荡频率与 各编码器的低频编码信号的频率对应相等。这样发射端（图1)按压不同的按钮,载波信号接入不同频率编码的调制信号时,在接收端（图4),各对应的 LM567的⑧脚的电平会发生变化,从而形成多路控制信号。上述所述的工作方式,称为频分制的编码方式。这种频分制工作方式,其 优点是可实现多路控制,但缺点是电路复杂,对于路数不多的控制电路,因电路工作原理简单,对一般电子技术人员仍然是有用的。

物理遥控器

指的是有遥控器的实物,即我们传统使用的遥控器可以分为如下几类

三原色LED遥控器

控制方式：

采用26键红外遥控器,带记忆存储功能,遥控器按键位置与按键功能对应如下：

遥控器通过控制板控制LED以不同比例将原色混合,可以产生出其他的新颜色。一般来说叠加型的三原色是红色、绿色、蓝色,而消减型的三原色是品红色、黄色、青色。三原色。

空调遥控器

用于控制空调进行模式设定和温度调节

一片雪花：这是制冷模式；

一个水滴：这是除湿模式；一个太阳：这是制热模式；

一个风扇：这是送风模式；

一个循环：这是换气模式。

万能空调遥控器

万能空调遥控器,根据空调机品种较多,遥控器损坏难以相配而专门设计的。集遥控器主要功能于一体,有近 50 种名牌于一身,采用进口芯片设计,性能稳定,配大屏幕液晶中文显示,一目了然,简单易操作。

遥控器应用

随着互联网渗透到各个行业中,互联网的产品也开始在各行业中出现。在苹果商店和安卓市场中都可以找到遥控器的应用,这类应用的使用方式就是把软件装在手机上,然后打开这个软件的时候手机就会变成一个遥控器,来控制电视机的播放内容。

发射功率

发射功率大则距离远,但耗电大,容易产生干扰；

接收灵敏度

接收器的接收灵敏度提高,遥控距离增大,但容易受干扰造成误动或失控；

天线

采用直线型天线,并且相互平行,遥控距离远,但占据空间大,在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离；

高度

天线越高,遥控距离越远,但受客观条件限制；

阻挡

使用的无线遥控器使用国家规定的UHF频段,其传播特性和光近似,直线传播,绕射较小,发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离,如果是钢筋混泥土的墙壁,由于导体对电波的吸收作用,影响更甚。

如果防盗系统的遥控距离太近或遥控根本不起作用,应考虑遥控接收器电路是否有故障。判断遥控接收器工作是否正常,常用的方法如下。

①将频谱仪接收天线靠近接收器,给防盗系统（或遥控接收器）加电,在200~400MHz频段内应观察到波浪状（调容式）或倒气状（调感式）的频谱波形。如频谱仪屏幕上无任何反应,说明接收器电路有故障。

②用遥控器发射信号,用示波器观察接收器输出端（OUT）,解码电路的输入端应有脉冲信号输出。因发送的数据信号不同,其波形为宽窄不同组合的脉冲串,如波形不正常或测不到波形,说明遥控接收器部分有故障。

③用示波器观察遥控接收器信号输出端,用金属物点触遥控接收器的天线输人端,示波器应有较强烈的杂波反应,否则说明接收器部分有故障。

④用遥控器发射信号,用万用表直流电压挡测量信号输出端的电压,当按下遥控器的按键时,其输出端的电压应有变化,如无任何反应,说明接收器电路有故障。

遥控接收器故障部位的确定

一旦确定遥控接收器电路工作不正常,就可以按以下方法区分故障来自哪一部分电路,即是来自高放级、超再升级电路还是放大、整形电路。

①检查放大、整形电路时,信号的输人/输出点是查找故障的关键点。具体方法是用遥控器发射信号,用示波器观察放大、整形电路有无信号输入（如LM385F的⑤脚）,如有信号波形,说明高放电路、超再升电路基本正常,故障在放大、整形电路；如测不到信号,则故障在超再升电路之前：对放大、整形电路的检查,可以测量LM358的引脚电压,并和正常值对照,如果不正常,多为集成电路本身损坏。

②对超再升电路的检修,可以先检查晶体管的直流电压,如不正常,检查直流偏置电路或晶体管本身。直流偏置电压正常后,再检查交流反馈电路,对贴片电容最好用替换法检查。

③对高频放大电路的检修,也采取先检查高放管的直流工作点后检查耦合元件的方法,一般不难找到故障元件。

遥控接收器由于T作在低电压、小电流的情况下,一般不会出现烧毁电路板的故障,晶体管和集成电路的损坏率也不大。故障率最高的是接收频率偏移,多是因为进水或电路板受潮使超再升电路停止振荡所致。要多做清洁、驱潮工作,多测量电压（波形）,尽量少拆卸元件。汽车防盗系统用的接收器,无论是调感式还是调容式,也无论是分立直插件还是贴片器件或是混合方式（阻容元件用贴片,晶体管、集成电路、电解电容用直插件）,它们之间几乎完全可以互换使用,只要找到GND（接地）、+V（电源正）、OUT（信号输出）端的对应关系,并重新调整接收器的接收频率即可。

最早用来控制电视的遥控器是美国一家叫Zenith的电器公司（这家公司现在被LG收购了）,在1950年代发明出来的,一开始是有线的。1955年,该公司发展出一种被称为“Flashmatic”的无线遥控装置,但这种装置没办法分辨光束是否是从遥控器而来,而且也必需对准才可以控制。1956年罗伯.爱德勒（Robert Adler）开发出称为“Zenith Space Command”的遥控器,这也是第一个现代的无线遥控装置,他是利用超声波来调频道和音量,每个按键发出的频率不一样,但这种装置也可能会被一般的超声波所干扰,而且有些人及动物（如狗）听得到遥控器发出的声音。

1980年代,发送和接收红外线的半导体装置开发出来时,就慢慢取代了超声波控制装置。即使其他的无线传输方式（如蓝牙）持续被开发出来,这种科技直到现在还持续广泛被使用。