红外遥控电路11

摘要 随着科学技术在不断的发展 人们分别设计出各种各样的开关来控制电路 如 拨动 开关 按钮开关等 为了实现远距离无触摸控制电路 设计出红外遥控电路 该电路可用于走可 用于家庭走廊 储藏室 卫生间照明或梳妆台镜前灯 只要人走近灯就亮 离开灯延时一段后又 自动熄灭 使用十分方便 本电路中主要由电源电路 红外发射电路 红外接收电路和调光电路组成 本文对电路原理 图和实践作了简捷的描述 详细介绍了 CX20106 LS7232 7805 等元件的功能 及其在不同领域 所起的广泛的作用 关键字 红外遥控 延时 发射 调光关键字 红外遥控 延时 发射 调光 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 1 目 录 一 引言 2 二 设计的目的和意义 2 三 设计方案 3 四 单元电路的设计 4 一 电源电路的设计 4 1 整流电路 5 2 滤波电路 5 3 稳压电路 5 二 发射电路设计 6 三 接收电路的设计 7 四 调光电路 8 1 电路原理图 8 2 关于 LS7232 调光集成电路的选择与介绍 9 1 电路的概述 9 2 工作原理 9 3 管脚排列和功能说明 10 五 整体工作的设计与工作原理 12 六 元件清单 14 七 个人总结 15 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 2 八 参考资料 15 一一 引言 引言 红外线遥控是以红外线作为载体来传送遥控信息 实现对控制对象的远远距离控制目 的 红外线在通过云雾等充满悬浮粒子的物质时不易发生散射 有较强的穿透能力 还具有抗干 扰能力强 易于产生 对环境影响小 不会干扰临近的无线电设备特点 因而被广泛应用于遥控 装置 目前 红外发射器件 红外发光二极管 发生的峰值波长为 0 88 0 94um 的近红外光 红 外接收器件 光敏二极管 光敏三极管 的受峰波长为 0 88 0 94um 恰好与红外线发光二极 管发生的波长相匹配 所以 在红外线遥控系统中采用波长为 0 76 1 5um 之间的近红外线作为 传送控制信息的控制光源 这样可获得较高的传播效率及较好的抗干扰性能 红外线遥控不具有像无线电摇控那样穿过遮挡物去控制被控对象的能力 红外线遥控的遥控 距离一般为几米到几十米或更远一些 红外线遥控的优点 1 采用红外线发光二极管 结构简单 易于小型化 且成本低 2 红外线调制简单 依靠调制信号编码实现多路控制 3 红外线不能通过阻挡物 不会产生信号串扰等误动作 4 功率光消耗小 反映速度快 5 对环境无污染 对人 物无损害 6 抗干扰能力强 工作可靠 红外线遥控是近距离遥控 是室内摇控的优选摇控方式 采用 38 40KHz 频率调制红外线 可 以避免阳光和电灯等光线中红外线万分干扰 使遥控信号易于分离和区别 二 设计的目的和意义二 设计的目的和意义 1 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验 掌握电子电路设计的基本方法 设计步骤 培养综合设计的能力 2 通过实际的系统应用和操作 加深对所学知识的理解 3 通过组装和调试培养实践技能 提高分析和解决实际问题的能力 引言引言 红外线遥控是以红外线作为载体来传送遥控信息 实现对控制对象的远远距离控制目 的 红外线在通过云雾等充满悬浮粒子的物质时不易发生散射 有较强的穿透能力 还具有抗干 扰能力强 易于产生 对环境影响小 不会干扰临近的无线电设备特点 因而被广泛应用于遥控 装置 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 3 目前 红外发射器件 红外发光二极管 发生的峰值波长为 0 88 0 94um 的近红外光 红 外接收器件 光敏二极管 光敏三极管 的受峰波长为 0 88 0 94um 恰好与红外线发光二极 管发生的波长相匹配 所以 在红外线遥控系统中采用波长为 0 76 1 5um 之间的近红外线作为 传送控制信息的控制光源 这样可获得较高的传播效率及较好的抗干扰性能 红外线遥控不具有像无线电摇控那样穿过遮挡物去控制被控对象的能力 红外线遥控的遥控 距离一般为几米到几十米或更远一些 红外线遥控的优点 1 采用红外线发光二极管 结构简单 易于小型化 且成本低 2 红外线调制简单 依靠调制信号编码实现多路控制 3 红外线不能通过阻挡物 不会产生信号串扰等误动作 4 功率光消耗小 反映速度快 5 对环境无污染 对人 物无损害 6 抗干扰能力强 工作可靠 红外线遥控是近距离遥控 是室内摇控的优选摇控方式 采用 38 40KHz 频率调制红外线 可 以避免阳光和电灯等光线中红外线万分干扰 使遥控信号易于分离和区别 三 设计方案三 设计方案 1 1 设计思想 设计思想 红外线遥控系统的基本结构及工作原理如图 1 所示 它由发射系统接收系统两部分构成 如图所示 2 为发射系统 它由指令键 指令信号产生电路 调制电路 驱动电路及红外线发射 器件组成 当指令键被按下时 指令信号产生电路 便产生所需要的控制指令信号 这里的控制 指令信号是以某些部分不同的特征来区分的 常用的区分指令信号的特征是频率特征和码组特征 即用不同的频率或不同编码的电信号代表不同的指令 这些不同的指令信号由调制电路进行调制 后 最后由驱动电路 驱动红外线发射器件 发出红外线遥控指信号 如图所示 b 为接收系统 它由红外线接收器 前置放大电路 调控电路 指令信号检出电路 记忆及驱动电路 执行电路 组成 当红外接收器收到发射器发出的红外线遥控指令信号时 它将该信号变为电信号 送入前 置放大器进行放大 再经解调 由指令信号检出电路将指令信号检出 最后由记忆及驱动电路驱 动执行电路实现各种操作 如图 1 所示 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 4 如图 2 所示 红外技术已经成为先进科学技术的重要组成部分 它在各领域都得到广泛的应用 由于它是 不可见光 具有良好的隐蔽性 白天黑夜均可使用 而且抗干扰能力强 除此之外 红外还具 有成本低 功率小 对环境对人类无损害 是现在前 21 世纪的最新产品 因此特设计此电路 应用于千家万户 本电路主要由电源电路 红外发射电路和接收电路和调光电路等组成 原理框图如下图 2 2 原理框图 原理框图 四 单元电路设计四 单元电路设计 一一 电源电路的设计电源电路的设计 1 整流电路 本整流电路采用桥式整流 在这个桥式整流电路中 变压器次级只需要一组线圈 而整流二极 管则要用四个 这四个二极管围成一个正方形 构成电路桥的形式 所以称为桥面式整流电 桥 式整流如图 C 所示 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 5 如 a 所示 其工作原理如下 在交流电压周期前半周 0 的时间内 二极管 D1 D3 导通 D2 D4 截止 这时从变压器 次级线圈一头流出的电流经二极管 D1 负载电阻 R 再经过二极管 D3 流回变压器次级线圈的另 一头 构成回路 在交流电压周期后半周 2 时间内 则是二极管 D2 D4 导通 D1 D3 截 止 从变压器次级线圈流出的电流经二极管 D2 负载电阻 R 二极管 D4 流回线圈 构成回路 这样 四个二极管两两轮流导通 把变压器次级线圈上交流正负半周的电流变成同一个方向流动 的电流流过负载电阻 R 所以输出到负载电阻上的电压也是完整的全波直流电 2 滤波电路 本滤波电路采用电容滤波 桥式整流电路输出的是脉动直流电 其极性方向虽然不变 但它 的大小量值是波动的 为了获得平滑的直流电 需要在整流电路和负载之间接入能够把直流电中 的脉动成分滤掉的电路 电容器滤波电路是以一定容量的电容器作为滤波器件的一种滤波电路 在实际应用中 这是一种最简单 最常用的滤波电路 电路如图 b 所示 图 b 所示 3 稳压电路 本稳压电路采用 LM7805 固定式三端稳压集成器 它输出的稳定直流电压是不可调的 它只 有三个引脚 如图 c 分别出是直流电源输入端 稳压电压输出端和公共接地端 7805 系列集 成稳压电路是输出正电压 7805 集成稳压电路输出的是 5V 的稳定直流电压 它们的最大输出电 流均为 1 5A 使用时需要加装足够大的散热片 且内部均设有过流和过热保护电路 7805 系列 稳压集成电路的典型应用电路如图 d 所示 本电路图中 C1 是滤波电容器 因为 C1 是大容量 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 6 电解电容器 它本身的分布电感比较大 对高频交流成分的滤波效果较差 为了改善滤波电路的 高频抑制特性 一般在大电容器 C1 100 F 旁再并联一个高频滤波性能良好的小电容器 C2 0 1 F 直流稳压电路输出端的电容器 C3 0 1 F 是为了改善稳压电源电路瞬态负载响 应特性 图 c 所示 图 d 所示 二二 发射电路设计发射电路设计 本红外发射电路采用由普通三极管组成的无稳态多谐振荡电路 该红外发射电路如图 e 所示 由晶体管 VT1 VT2 和阻容元件等构成一个多谐振荡器 多谐振荡的工作原理是 R3 R4 分别是 VT2 VT1 的基极偏流电阻 合上开关 S 加上电源电压 后 VT2 优先导通 其集电极呈低电平 0 此低电平经 VD2 C3 耦合至 VT1 的基极 使 VT1 截止 VT2 导通后 R4 VD2 和 VT 向 C3 充电 充电的结果是使 C3 带上左正右 1 负的电 荷 使 VT1 的基极电位开始升高 当基极电压升高至一定值后 VT1 导通 其集电极的下跳变 电平经 VD1 C2 加至 VT2 的基极 使 VT2 由导通转为截止 过一会儿后 VT1 转为截止 VT2 转 为导通 VT1 VT2 交替导通 截止 如此的循环下去 所以叫做无稳态多谐振荡器 此电路的振荡器频率取决于放电时间常数 R4C3 和 R3C2 本振荡电路的频率为 f 0 7 RC 0 7 1 5 103 0 01 10 6 46KHZ VT1 VT2 起振后交替导通和截止 接于其集电极上的 VL2 VL3 和 VL1 发光二极管交替发出 红外光和红色光 发光二极管的可见光用于监视振荡器的工作正常与否 即指示工作状态 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 7 图 e 所示 三三 接收电路的设计接收电路的设计 本电路红外接收采用 CX20106 红外线接收专用集成电路 当红外接收管接收到发射器发出的 遥控信号后 经 CX20106 处理后由 7 脚输出低电平 这一低电平直接加到 VT 管的基极 使其导 通 它的集电极输出的电流在 R4 上端形成一个高电平输出 接收电路如图 f 所示 它是一个红外遥控调光电路 当它的 6 脚输入触发信号后 它的 8 脚就会连续输出控制双向晶闸管导通的控制脉冲 使双向晶闸管的导通角在 41 160 之间 变化 随着双向晶闸管导通角的变化 电灯也由暗变亮或由亮变暗 从而实现了对电灯的调光控 制 图 f 所示 1 1 CX20106CX20106的介绍的介绍 20106 是一块红外线接收集成电路 其 1 脚外接红外接收二极管 其 2 脚接的 C2 R1 主要用来 设置 IC1 内放置放大器的频率特性和增益的 IC1 的 1 2 脚内还有一级自动偏置限制 ABLC 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 8 电路 其作用主要用来防止强光的冲击干扰和提高对弱信号的放大能力 3 脚所接的 C3 为检测 电容 当其容量值变小时 检波输出脉冲的脉宽变动就大 极易造成遥控误动作 IC1 的 5 脚与 之电源之间所接的 R2 为带通滤器中心频率 fo 的设置电阻 6 脚与地之间所接的内部整形电路的 积分电容 当其容易值变大时 不但抗干扰噪声能力下降 而且输了出脉冲的低电平持续时间了 也将增加 由此也会造成遥控失灵 当红外接收管接收到发射器发出的遥控信号时 经 CX20106 处理后由 7 脚输出低电平 这一低电平直接加到 VT 管的基极时 使其导通 1 技术特点 低电压供电 其典型值为5V 功耗小 Vcc 5V时 其典型功耗为9mV 带通滤波器的中心频率可通过改变5脚和电源之间的电阻进行调节 其调节的范围为 了30 60KHz 由于未使用电感 可不受磁场的干扰 因此抗干扰能力强 能与PIN发电二极管直接连接 集电极开路输出 能直接驱动TTL或CMOS电路 8单列直插式塑料封装 2 引脚排列图及功能 CX20106CX20106引脚及说明引脚及说明 引脚号功能 1 摇控信号输入端 此脚与地之间接红外接收二极管 2 前置放大器频率特性和增益设定 此脚与地之间接RC串联电路 3 接检波电容 4 接地 5 设定带通滤波器的中心频率 此脚与电源间接电阻 6 外接指令输出端 7 遥控指令输出端 8 外接电源 四四 调光电路调光电路 1 电路原理 本电路调光部分由 LS7232 专用调光集成电路和双向可控硅组成 如图 H 所示 当需是 电灯由暗变亮时 可按住摇控器的发射按键不断发送控制信号 如图 H 所示 这时可以看到 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 9 电灯在逐渐变亮 当达到所需亮时立即松开发射按键 这时电灯的亮度便停留在这个位置上 如 果连续按下去 电灯又会由亮逐渐变暗 直至熄灭 需要注意的是 LS7232 是一种 PMOS 型集成电路 因此它的电源极性与常用的 CMOS 电路相 反 即它的 UDD电源端应当接电源的负极 而 USS端则应接电源的正极 本电路电源采用交流供电 电容 C7 降压 二极管 VD1 半波整流 与其他电容降压的供电电路不 同的是 它的作用是用来吸收 LS7232 所产生的谐波 防止它通过电源线干扰其他用电器 图 H 所示 2 LS7232 调光集成电路的选择与介绍 C2 选用 LS7232 型调光专用集成电路 与 LS7232 具有相同功能的还有 NB7232 M7232 等 可以直接互换使用 1 电路的概述 LS7232 是经过优化设计和工艺改进而推出的新一代专用调光调速芯片 采用触摸或按键方 式对交流负载 白炽灯 卤素灯 电子变压器 LED 照明模组或电机 进行无级调光或调速及 开关的控制 也可利用红外或无线射频来实现遥控功能 由于采有当前先进的 CMOS 工艺制程 其性能和稳定性较同类产品有明显提升 可代换 AS7232 CS7232 M7232 SM7232 SLB0587 等型号 广泛用于生活中灯光 台灯 吊灯等 和马达转速 台扇 吊扇 吸尘器等 的控制 内含交流过零检测触发双向可控硅以降低 EMC 辐射 并具有调光 或调速 位置的记忆功能 摆脱了传统机械开关或电位器调节的形式 是一种新颖的升级换代产品 2 工作原理 电路由零电平检测器 输入缓冲器 锁相环 逻辑控制器 亮度记忆 相角指针器 数字比 较器和输出驱动器组成 其框图见图 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 10 电路的基本工作原理为 调光为例 人体带电与市电同频 用手接触触摸片时 人体感应 信号经输入缓冲器的削波 放大整形 成为标准的 CMOS 电平 当触摸持续时间大于 400 毫秒 时 控制逻辑部分控制电路呈调光工作状态 输出触发脉冲相位角在 41 度至 159 度之间连续周 期变化 并根据人的感受力 分为快 慢和暂歇三个过程 当触摸结束时 亮度记忆器对该时的 相位角进行记忆 若再施大于 50 毫秒而小于 400 毫秒的触摸 电路呈关状态时 相位角仍由该 部分记忆 保证电路在下一次的开状态时 保持原选定相位角光源保持原亮度 触发脉冲与市电 的同步由锁相环保证 电路的工作时钟也由其产生 同时 电路还具有遥控 即远端触发 功能 和渐暗功能 即由亮至暗 最后关闭 渐暗速度由外电路设置 3 管脚排列和功能说明 采用 8 脚双列直插式塑料封装 管脚排列见图 I 图 I 各管脚功能说明 1 脚 Vss 电源高端 4 5 5 5V 电源 2 脚 Doze 渐暗功能 当导通角最大 159 时 外界对该脚施于 83 3 个脉冲 则 SCR 的 导通角从 159 连续变到 40 最后截止 不输出触发脉冲 3 脚 Cap 锁相环外接滤波电容 参考值 0 47uF 4 脚 Syn 市电频率同步信号输入端 5 脚 Sen2 触摸控制端 低电平触发 人体触摸点 6 脚 Sala 远距离控制端 高电平触发 抗干扰好 适于较远距离的按键式调光控制 7 脚 VDD 电源低端 0V 8 脚 Out 输出触发脉冲 至双向 SCR 的触发极 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 11 五 五 整机工作的设计与工作原理整机工作的设计与工作原理 整体原理图分为发射和接收两大电路 整体原理图分为发射和接收两大电路 发射电路发射电路 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 12 接收电路接收电路 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 13 工作原理 工作原理 本电路可由电源电路 红外发射和接收电路和调光电路等组成 电源电路由电源变压器 整 流电路 滤波和稳压 4 部分组成 稳压部分采用三端集成器 7805 组成 红外发射和接收电路发 射部分采用红外发光二极管 由普通三极管组成的无稳态多谐振荡电路 接收部分采用光敏二极 管 并采用 CX20106 红外线接收专用集成电路 调光电路由 LS7232 专用调光集成电路和双向可 控硅组成 该红外发射电路 由晶体管 VT1 VT2 和阻容元件等构成一个多谐振荡器 多谐振荡的工作 原理是 R3 R4 分别是 VT2 VT1 的基极偏流电阻 合上开关 S 加上电源电压后 VT2 优先导 通 其集电极呈低电平 0 此低电平经 VD2 C3 耦合至 VT1 的基极 使 VT1 截止 VT2 导 通后 R4 VD2 和 VT 向 C3 充电 充电的结果是使 C3 带上左正右 1 负的电荷 使 VT1 的基极 电位开始升高 当基极电压升高至一定值后 VT1 导通 其集电极的下跳变电平经 VD1 C2 加至 VT2 的基极 使 VT2 由导通转为截止 过一会儿后 VT1 转为截止 VT2 转为导通 VT1 VT2 交 替导通 截止 如此的循环下去 所以叫做无稳态多谐振荡器 此电路的振荡器频率取决于放电时间常数 R4C3 和 R3C2 VT1 VT2 起振后交替导通和截止 接于其集电极上的 VL2 VL3 和 VL1 发光二极管交替发出红外 光和红色光 发光二极管的可见光用于监视振荡器的工作正常与否 即指示工作状态 当红外接收管接收到发射器发出的遥控信号后 经 CX20106 处理后由 7 脚输出低电平 这一 低电平直接加到 VT 管的基极 使其导通 它的集电极输出的电流在 R4 上端形成一个高电平输出 接收电路 它是一个红外遥控调光电路 当它的 6 脚输入触发信号后 它的 8 脚就会连续输 出控制双向晶闸管导通的控制脉冲 使双向晶闸管的导通角在 41 160 之间变化 随着双向 晶闸管导通角的变化 电灯也由暗变亮或由亮变暗 从而实现了对电灯的调光控制 在调光过程中 当需是电灯由暗变亮时 可按住摇控器的发射按键不断发送控制信号 这时可以 看到电灯在逐渐变亮 当达到所需亮时立即松开发射按键 这时电灯的亮度便停留在这个位置上 如果连续按下去 电灯又会由亮逐渐变暗 直至熄灭 燕山大学里仁学院 红外遥控电路 14 六 元件清单六 元件清单 元件名称型号数量 个 200C1 10K2 1 5K1 30K2 470 1 1 5M1 510K1 20K1 220K1 电阻 4 7 1 100uF3 0 1uF2 极性电容 1uF1 0 01uF2 3 3uF