紅外遙控應(yīng)用的基本知識
普通遙控用的紅外線led外形和一般的可見光LED相似,只是內(nèi)部封裝的是紅外芯片,發(fā)射出來的是人眼看不到的紅外線。其管壓一般降約1.2-1.6v之間,工作電流一般小于20mA,發(fā)射強度用mW/Sr,讀兆瓦/球面度,紅外發(fā)光二極管封裝一般有黑色、深藍、透明三種顏色。為了適應(yīng)不同的工作電壓,回路中常常根據(jù)VF串有限流電阻。發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時,其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離,紅外發(fā)光二極體工作于脈沖狀態(tài),因為脈動光(調(diào)制光)的有效傳送距離與脈沖的驅(qū)動電流成正比,只需盡量提高峰值Ip,就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高Ip的方法,是減小脈沖占空比,即壓縮脈沖的寬度T,一些彩電紅外遙控器,其紅外發(fā)光管的工作脈沖占空比約為1/3-1/4;一些電器產(chǎn)品紅外遙控器,其占空比是1/10。減小脈沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極體的發(fā)射距離大大增加。普通的紅外發(fā)光二極體,其功率分為小功率(1mW-10mW)、中功率(20mW-50mW)和大功率(50mW-100mW以上)三大類。要使紅外發(fā)光二極體產(chǎn)生調(diào)制光,只需在驅(qū)動管上加上一定頻率的脈沖電壓。
紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時,受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光一電轉(zhuǎn)換元件,如紅外接收二極體,光電三極管等。實用中已有紅外發(fā)射和接收配對的二級管。
紅外線發(fā)射與接收的方式有兩種,其一是對射式,其二是反射式。對射式指發(fā)光管和接收管相對安放在發(fā)射與受控物的兩端,中間相距一定距離;反射式指發(fā)光管與接收管并列一起,平時接收管始終無光照,只在發(fā)光管發(fā)出的紅外光線遇到反射物時,接收管收到反射回來的紅外光線才工作。雙管紅外發(fā)射電路,可提高發(fā)射功率,增加紅外發(fā)射的作用距離。
根據(jù)紅外LED芯片的特性,依據(jù)不同波長可以得到更廣泛的應(yīng)用,主要有以下幾種,例如:
1.波長:940nm,適用于遙控器,例如家用電器的遙控器,光電開關(guān),電子光柵;
2.波長:850nm,適用于攝像頭(視頻拍攝) 數(shù)位攝影,監(jiān)控,樓寓對講,防盜報警;
3.波長:870nm,適用紅外傳感器;
紅外線一體化接收頭可分為兩類:
連續(xù)碼型紅外線接收頭:接收連續(xù)的38K信號,可以輸出連續(xù)的編碼,時間可以無限長。其內(nèi)部放大及脈沖整形是直接耦合的,所以能夠接收及輸出連續(xù)的信號。
脈沖型的紅外線接收頭:只能接收間歇的38K信號,如果接收連續(xù)的38K信號,則幾百ms后會一直保持高電平,除非距離非常近(二三十厘米以內(nèi))。其內(nèi)部放大及脈沖整形是電容耦合的,所以不能能夠接收及輸出連續(xù)的信號。
紅外遙控的距離與哪些因素有關(guān)?主要有以下三方面的因素:
一、與紅外發(fā)射管有關(guān)
紅外發(fā)射管的芯片通常有10μ、12μ、14μ,發(fā)射角度有30度、45度、60度、芯片越大發(fā)射功率越高,角度越小,紅外線越集中,所以如果想選擇發(fā)射距離遠的紅外發(fā)射,就選大芯片,小角度。國產(chǎn)芯片Vf值偏高,所能承受的電流值要低很多,這也就容易出現(xiàn)死燈的現(xiàn)象,而且國芯片衰減要大些。
發(fā)射管的發(fā)射距離和發(fā)射角度成反比和發(fā)射管的芯片大小成正比。
二、與紅外接收頭有關(guān)
遙控距離的遠近與紅外接收頭關(guān)系也很大,接收頭靈敏度和抗外界干擾能力決定了其接收距離?,F(xiàn)在市面上的紅外接收頭都是38KHZ的載波,各個型號之間有什么差異呢?
由于各款使用的材料不同,封裝工藝不同,芯片也不一樣,導致了紅外接收頭會有以下差異:靈敏度、抗干擾能力、額定電壓、正反向電流等。影響接距離的因素有靈敏度和抗干擾能力。
市面上的紅外接收頭芯片也有國產(chǎn)和進口之分,價格便宜的基本上是國產(chǎn)芯片,國產(chǎn)芯片與進口芯片的除了價格差異,主要還是性能差異是比較明顯的,比如在靈敏度,抗干擾能力上,還有持久穩(wěn)定上沒有進口芯片做的好。
三、與紅外發(fā)射管、紅外接收頭的使用環(huán)境有關(guān)
如果在室外使用紅外遙控,可能受到的光干擾更強一些,建議室外使用功率大一點的紅外發(fā)射管,在比較強的電磁干擾環(huán)境下,使用質(zhì)量更高的紅外接收頭。
判斷發(fā)射管好壞:
因為發(fā)射管是紅外的,人肉眼不可感知的,不向發(fā)光二極管很直觀,燈不亮或亮度很低,就表示這個發(fā)光二極管不可壞了。判斷紅外發(fā)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(fā)光二極管的正、反向電阻即可。也可以用手機上的攝像頭對準發(fā)射管,然后驅(qū)動點亮,可以從手機屏幕上很清楚的看到紅外發(fā)射管是否有發(fā)光。
所以紅外接收頭的接收距離和你所用的紅外發(fā)射管有著非常密切的關(guān)系,你用的發(fā)射管好,你的接收距離也就越遠;這當然還和遙控器的設(shè)計有很大關(guān)系(遙控器設(shè)計給紅外發(fā)射管的驅(qū)動電流的大?。阍O(shè)計驅(qū)動的電流越大,當然接收距離也會越遠。
影響紅外線接收頭接收距離的以下原因:
1)紅外線接收頭標準脈寬是600us,紅外線接收頭接收信號時不能同步,有超前或者遲滯的現(xiàn)象,紅外線接收就會接收不靈敏。
2)紅外線接收使用的環(huán)境中有光干擾,會對紅外線接收頭產(chǎn)生影響,通常這些光干擾來自白熾燈、日光燈、太陽光。
3)電磁波也會影響紅外線接收頭的靈敏度,電磁波的來源很復(fù)雜,比較常見的是來自日光燈整流器的干擾。
解決方法:
紅外線接收頭在設(shè)計之初有考慮到以上干擾因素,但是目前市場上比較便宜的紅外線接收頭均不能達到抗干擾的能力。我們在設(shè)計產(chǎn)品的時候不能排除這些外在的干擾,只能從內(nèi)部去調(diào)整,所以首選應(yīng)該選用質(zhì)量好的抗干擾紅外線接收頭推薦使用壓膜工藝的產(chǎn)品,紅外線接收頭,壓膜工藝,內(nèi)外雙屏蔽,外屏蔽可以通過加裝鐵殼進行屏蔽.采用高端的芯片,保證了接收的靈敏度和抗干擾能力。
其次
接收頭的干擾主要來自兩個方面:
1)是光干擾,當較強的陽光或燈光直接照射接收窗口時,光線中紅外線含量使光敏管在光矂聲中已趨于飽和,紅外光信號很難被解調(diào)放大,產(chǎn)生失控、誤動作或遙控距離變短等現(xiàn)象。通常采用特殊材料封裝光敏管,以抑制日光,燈光干擾;2)是電磁波干擾,一般有機內(nèi)本身振蕩和電源干擾,也有市電電網(wǎng)引入的干擾。特別是電子鎮(zhèn)流器的電磁輻射,由于其振蕩頻率為25?40k也之間,故很容易對遙控系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。防止電磁波干擾的有效方就是加強內(nèi)屏蔽效果,屏蔽金屬外殼要接地良好。此外,還應(yīng)提高電源電壓的穩(wěn)定性,可以通過在電路中加一個0.1微法的小電容,再并一個10微法的電解,減少紋波現(xiàn)象。為了提高抗干擾性能,防止誤動作,廠家應(yīng)在控制程序設(shè)計上已經(jīng)采取了兩種措施:一是在程序編制中,要求處理器利用編碼信號后面的反轉(zhuǎn)碼(即反碼)進行比較,來判別信號的真?zhèn)?,提高可靠性;二是無反碼的發(fā)射器,則在程序設(shè)計中要求接收譯碼器連續(xù)兩次收到正確的相同指令數(shù)據(jù)碼,才能視為有效碼,從而提高抗干擾能力。另外,當標準信號脈寬為600us,解調(diào)后的脈寬應(yīng)在440~770us。脈寬變化量過寬易產(chǎn)生誤差動作;過窄側(cè)會出現(xiàn)遙控失靈、動作遲鈍、距離過近等現(xiàn)象。
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