کنترل IR مدل ها با دستان خود، بخش قدرت. مدار گیرنده IR برای کنترل از راه دور لوازم الکتریکی

گیرنده های تشعشع مادون قرمز یکپارچه به طور گسترده در تجهیزات الکترونیکی خانگی استفاده می شود. به روشی دیگر به آنها ماژول های IR نیز می گویند.

آنها را می توان در هر وسیله الکترونیکی که می توان با استفاده از یک کنترل از راه دور کنترل کرد، یافت.

برای مثال، در اینجا یک گیرنده IR روی برد مدار تلویزیون قرار دارد.

با وجود سادگی ظاهری این قطعه الکترونیکی، این یک مدار مجتمع تخصصی است که برای دریافت سیگنال مادون قرمز از کنترل از راه دور طراحی شده است. به عنوان یک قاعده، یک گیرنده IR حداقل 3 پین دارد. یک پین مشترک است و به منفی متصل است «-» غذا ( GND) دیگری به عنوان مثبت عمل می کند «+» خروجی ( در مقابلو سومی خروجی سیگنال دریافتی است ( بیرون).

بر خلاف یک فتودیود مادون قرمز معمولی، یک گیرنده IR می تواند سیگنال مادون قرمز را دریافت و پردازش کند، که یک پالس IR با فرکانس ثابت و مدت زمان مشخص - یک انفجار پالس است. این راه حل فن آوری فعال سازی های تصادفی را که می تواند ناشی از تشعشعات پس زمینه و تداخل سایر دستگاه های منتشر شده در محدوده مادون قرمز باشد، حذف می کند.

به عنوان مثال، لامپ های روشنایی فلورسنت با بالاست الکترونیکی می توانند تداخل شدیدی در گیرنده سیگنال IR ایجاد کنند. واضح است که استفاده از گیرنده IR به جای فتودیود معمولی IR کار نخواهد کرد، زیرا ماژول IR یک ریزمدار تخصصی است که برای نیازهای خاص طراحی شده است.

برای درک اصل عملکرد ماژول IR، بیایید با استفاده از یک نمودار بلوکی به ساختار آن با جزئیات بیشتری نگاه کنیم.

تراشه گیرنده IR شامل:

فتودیود پین

آمپلی فایر قابل تنظیم

فیلتر میان گذر

آشکارساز دامنه

فیلتر یکپارچه

دستگاه آستانه

فتودیود پیننوعی فتودیود است که در آن بین نواحی nو پمنطقه ای از نیمه هادی خود وجود دارد ( منطقه من ). ناحیه نیمه هادی ذاتی اساساً لایه ای از نیمه هادی خالص بدون ناخالصی وارد شده به آن است. این لایه است که به دیود پین ویژگی های خاص خود را می دهد. به هر حال، دیودهای PIN (نه فوتودیود) به طور فعال در الکترونیک مایکروویو استفاده می شود. به تلفن همراه خود نگاهی بیندازید، از دیود پین نیز استفاده می کند.

اما، اجازه دهید به فتودیود پین برگردیم. در حالت عادی، هیچ جریانی از فتودیود PIN عبور نمی کند، زیرا در جهت مخالف به مدار متصل می شود (به اصطلاح بایاس معکوس). از آنجایی که تحت تأثیر تشعشعات مادون قرمز خارجی در i-مناطق جفت های الکترون-حفره بوجود می آیند و در نتیجه جریان از دیود شروع به عبور می کند. سپس این جریان به ولتاژ تبدیل شده و به آن وارد می شود تقویت کننده قابل تنظیم.

بعد، سیگنال تقویت کننده قابل تنظیم به آن می رود فیلتر میان گذر. به عنوان محافظت در برابر تداخل عمل می کند. فیلتر گذر باند روی یک فرکانس خاص تنظیم شده است. بنابراین، گیرنده های IR عمدتاً از فیلترهای باند گذر تنظیم شده روی فرکانس 30 استفاده می کنند. 33; 36; 36.7; 38; 40; 56 و 455 کیلوهرتز. برای اینکه سیگنال ساطع شده توسط کنترل از راه دور توسط گیرنده IR دریافت شود، باید در همان فرکانس فیلتر باند گذر گیرنده IR مدوله شود. به عنوان مثال، سیگنال مدوله شده از یک دیود ساطع کننده مادون قرمز به این شکل است (شکل را ببینید).

و این همان چیزی است که سیگنال در خروجی گیرنده IR به نظر می رسد.

شایان ذکر است که گزینش پذیری فیلتر باند گذر پایین است. بنابراین یک ماژول IR با فیلتر 30 کیلوهرتز می تواند به راحتی سیگنالی با فرکانس 36.7 کیلوهرتز یا بیشتر دریافت کند. درست است، در همان زمان، فاصله دریافت قابل اعتماد به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

پس از عبور سیگنال از فیلتر باند گذر، به آن ارسال می شود آشکارساز دامنهو فیلتر یکپارچه. یک فیلتر یکپارچه برای سرکوب انفجارهای کوتاه سیگنال تکی که ممکن است در اثر تداخل ایجاد شوند، مورد نیاز است. بعد، سیگنال به دستگاه آستانه، و سپس ادامه دهید ترانزیستور خروجی.

برای عملکرد پایدار گیرنده، بهره تقویت کننده قابل تنظیم توسط یک سیستم کنترل بهره خودکار کنترل می شود. AGC). از آنجایی که سیگنال مفید بسته ای از پالس ها با مدت زمان معین است، به دلیل اینرسی AGC، سیگنال زمان عبور از مسیر تقویت و گره های باقی مانده مدار را دارد.

در صورتی که مدت زمان انفجار پالس ها بیش از حد باشد، سیستم AGC فعال می شود و گیرنده دریافت سیگنال را متوقف می کند. این وضعیت زمانی رخ می دهد که گیرنده IR توسط یک لامپ فلورسنت با یک بالاست الکترونیکی روشن می شود که در فرکانس های 30 تا 50 کیلوهرتز کار می کند. در این حالت، تابش مادون قرمز مدوله‌شده بخار جیوه لامپ می‌تواند از فیلتر باند گذر محافظ نوردتکتور عبور کرده و AGC را تحریک کند. به طور طبیعی حساسیت گیرنده IR کاهش می یابد.

بنابراین نباید تعجب کنید وقتی گیرنده عکس تلویزیون دستورات ریموت کنترل را به خوبی نمی پذیرد. شاید او به سادگی از روشنایی لامپ های فلورسنت ناراحت است.

تنظیم خودکار آستانه ( ARP) عملکردی مشابه AGC را انجام می دهد و آستانه دستگاه آستانه را کنترل می کند. ARP سطح آستانه پاسخ را به گونه ای تنظیم می کند که تعداد پالس های کاذب در خروجی ماژول را کاهش دهد. در صورت عدم وجود سیگنال مفید، تعداد پالس های کاذب می تواند به 15 در دقیقه برسد.

شکل بدنه ماژول IR به تمرکز تابش دریافتی بر روی سطح حساس فتودیود کمک می کند. مواد محفظه تابش را با طول موج 830 تا 1100 نانومتر منتقل می کند. بنابراین، دستگاه یک فیلتر نوری را پیاده سازی می کند. برای محافظت از عناصر گیرنده از میدان های الکتریکی خارجی، یک سپر الکترواستاتیک در ماژول نصب شده است. عکس ماژول های IR این برند را نشان می دهد HS0038A2و TSOP2236. برای مقایسه، فتودیودهای معمولی IR در نزدیکی نشان داده شده اند. KDF-111Vو FD-265.

گیرنده های IR

چگونه بررسی کنیم که گیرنده IR به درستی کار می کند؟

از آنجایی که گیرنده سیگنال IR یک ریزمدار تخصصی است، برای بررسی قابل اعتماد قابلیت سرویس دهی آن، لازم است ولتاژ تغذیه به ریز مدار اعمال شود. به عنوان مثال، ولتاژ نامی منبع تغذیه برای ماژول های IR "ولتاژ بالا" سری TSOP22 5 ولت است. جریان مصرفی چند میلی آمپر (0.4 - 1.5 میلی آمپر) است. هنگام اتصال برق به ماژول، ارزش آن را دارد که پین ​​اوت را در نظر بگیرید.

در حالتی که هیچ سیگنالی به گیرنده داده نمی شود و همچنین در مکث بین انفجارهای پالس، ولتاژ خروجی آن (بدون بار) تقریباً برابر با ولتاژ تغذیه است. ولتاژ خروجی بین پایه زمین (GND) و پایه سیگنال خروجی را می توان با استفاده از یک مولتی متر دیجیتال اندازه گیری کرد. همچنین می توانید جریان مصرف شده توسط ماژول را اندازه گیری کنید. اگر مصرف فعلی بیشتر از معمول باشد، به احتمال زیاد ماژول معیوب است.

در مورد نحوه بررسی سرویس گیرنده IR با استفاده از منبع تغذیه، مولتی متر و کنترل از راه دور بخوانید.

همانطور که می بینید، گیرنده های سیگنال IR مورد استفاده در سیستم های کنترل از راه دور مادون قرمز دارای طراحی نسبتا پیچیده ای هستند. این ردیاب های نوری اغلب توسط علاقه مندان به فناوری میکروکنترلر در دستگاه های خانگی خود استفاده می شود.

یک ماژول گیرنده تک کانال با یک رله، که با هر کنترل از راه دور مادون قرمز استاندارد راه اندازی می شود، کنترل از راه دور هر بار را از طریق یک کانال IR نامرئی فراهم می کند. این پروژه بر اساس میکروکنترلر PIC12F683 و TSOP1738 به عنوان گیرنده مادون قرمز استفاده می شود. میکروکنترلر داده های طراحی سریال RC5 را که از TSOP1738 می آید رمزگشایی می کند و در صورت معتبر بودن داده ها، کنترل خروجی را فراهم می کند. خروجی را می توان با استفاده از یک جامپر روی برد (J1) روی حالت های مختلف دلخواه تنظیم کرد. 3 LED روی برد مدار چاپی وجود دارد: نشانگر قدرت، حضور انتقال و فعال سازی رله. این مدار با هر ریموت کنترل RC5 برای تلویزیون، مرکز و غیره کار می کند.

ویژگی های مدار

• منبع تغذیه گیرنده 7-12 ولت DC
• مصرف جریان گیرنده تا 30 میلی آمپر
• برد تا 10 متر
• پروتکل سیگنال RC5
• ابعاد تخته 60*30 میلی متر

اگرچه اخیراً استفاده از یک کانال رادیویی از جمله بلوتوث مد شده است، اما ساختن چنین تجهیزاتی به تنهایی کار آسانی نیست. علاوه بر این، امواج رادیویی در معرض تداخل هستند و رهگیری آنها آسان است. بنابراین، سیگنال IR در برخی موارد ارجح خواهد بود. سیستم عامل، نقشه های مدار چاپی و توضیحات کامل به زبان انگلیسی -

در میان دستگاه های طراحی شده برای کنترل و مانیتورینگ از راه دور، دستگاه هایی با استفاده از اشعه مادون قرمز (IR) جایگاه دیرینه و ارجمندی دارند.

به عنوان مثال، اولین کنترل از راه دور مادون قرمز در سال 1974 به لطف Grundig و Magnavox ظاهر شد که اولین تلویزیون مجهز به چنین کنترلی را منتشر کردند. سنسورهایی که از اشعه مادون قرمز استفاده می کنند به طور گسترده در اتوماسیون استفاده می شوند.

مزیت اصلی دستگاه های کنترل IR حساسیت کم آنها به تداخل الکترومغناطیسی و عدم تداخل این دستگاه ها با سایر دستگاه های الکترونیکی است. به عنوان یک قاعده، کنترل از راه دور IR محدود به محل های مسکونی یا صنعتی است و فرستنده و گیرنده تابش IR باید در خط دید مستقیم و به سمت یکدیگر باشند.

این ویژگی ها دامنه اصلی کاربرد دستگاه های مورد نظر را تعیین می کند - کنترل از راه دور لوازم خانگی و دستگاه های اتوماسیون در فواصل کوتاه و همچنین در مواردی که تشخیص غیر تماسی تقاطع خط انتشار خطی تشعشع مورد نیاز است.

حتی در ابتدای ظهور، دستگاه هایی با استفاده از اشعه IR برای توسعه و استفاده بسیار ساده بودند، اما امروزه با استفاده از یک پایه الکترونیکی مدرن، چنین دستگاه هایی حتی ساده تر و قابل اعتمادتر شده اند. همانطور که به راحتی می بینید، حتی تلفن های همراه و تلفن های هوشمند نیز با وجود استفاده گسترده از فناوری های بی سیم مانند بلوتوث و وای فای، به پورت مادون قرمز برای ارتباط و کنترل لوازم خانگی از طریق کانال مادون قرمز مجهز هستند.

Master Kit چندین ماژول مادون قرمز را ارائه می دهد که برای استفاده در پروژه های DIY طراحی شده اند.

بیایید سه دستگاه با درجات مختلف پیچیدگی و هدف را در نظر بگیریم. برای راحتی، ویژگی های اصلی همه دستگاه ها در جدولی که در انتهای بررسی قرار دارد، خلاصه شده است.

1. مانع مادون قرمز برای استفاده به عنوان سنسور برای سیستم های امنیتی، در طول مسابقات ورزشی به عنوان پایان عکس و همچنین برای کنترل از راه دور دستگاه های اتوماسیون در فاصله تا 50 متر در نظر گرفته شده است.

این دستگاه از دو ماژول - فرستنده و گیرنده تشکیل شده است. فرستنده بر روی یک تایمر یکپارچه دوگانه NE556 مونتاژ می شود و پالس های مستطیلی با فرکانس پر شدن 36 کیلوهرتز تولید می کند. تایمر دارای جریان خروجی به اندازه کافی قدرتمند است که به طور مستقیم LED های مادون قرمز متصل به آن را کنترل می کند.

یک آنالوگ واحد NE556 تایمر یکپارچه معروف NE555 است که برای چندین دهه به ارتش کاملی از آماتورهای رادیویی برای توسعه دستگاه های الکترونیکی خدمت کرده است. می توانید تایمر را با استفاده از نمونه هایی از 20 مدار الکترونیکی توسعه یافته بر اساس این تایمر با استفاده از کیت طراحی "Classics of Circuit Design" از سری ABC of an Electronics Engineer مطالعه کنید. هنگام مونتاژ مدارها، حتی نیازی به آهن لحیم کاری ندارید. همه آنها روی تخته نان بدون لحیم مونتاژ می شوند.

سیگنال ساطع شده توسط یک گیرنده دریافت می شود که اساس آن یک ریزمدار تخصصی است، توسط یک آشکارساز اوج شناسایی می شود و به تقویت کننده جریان روی ترانزیستور می رود، که یک رله به آن متصل است، که اجازه می دهد جریان سوئیچینگ تا 10A را انجام دهد.

مانع مادون قرمز، با وجود سادگی، یک دستگاه نسبتاً حساس است و به شما امکان می دهد هم با "انتقال" و هم "انعکاس" کار کنید و نیاز به ساخت هود برای فرستنده و گیرنده دارد و تأثیر سیگنال های منعکس شده را از بین می برد.

نمونه ای از استفاده از یک مانع مادون قرمز در ارتباط با مجموعه "آزمایشگاه دیجیتال" از ABC قبلا ذکر شده از سری Electronics Engineer قابل مشاهده است.

1. - این یک سوئیچ نور است که توسط هر کنترل از راه دور مادون قرمز کنترل می شود.

این ماژول به شما اجازه می دهد تا با استفاده از هر دکمه روی کنترل از راه دور، روشنایی یا سایر لوازم الکتریکی را کنترل کنید.

به طور معمول، هر کنترل از راه دور دارای دکمه هایی است که به ندرت استفاده می شود یا اصلا استفاده نمی شود. با استفاده از این کلید می توانید یک لوستر، پنکه و ... را روشن و خاموش کنید. از همان کنترل از راه دور که با آن تلویزیون یا سیستم استریوی خود را کنترل می کنید.

هنگامی که برق اعمال می شود، ماژول به مدت 10 ثانیه منتظر می ماند تا سیگنال مربوط به دکمه انتخاب شده روی کنترل از راه دور را دریافت کند و پس از این زمان دکمه فشرده شده را "به خاطر می آورد". پس از این، برای فعال کردن رله ماژول، کافی است این دکمه را یک بار فشار دهید، رله خاموش می شود. بنابراین، یک حالت کنترل از نوع "ماشه" اجرا می شود. ماژول حتی اگر برق آن خاموش باشد برنامه ریزی شده باقی می ماند.

لازم به ذکر است که ماژول آخرین وضعیت خود را هنگامی که برق خاموش می شود "به یاد می آورد".

دستگاه دارای حالت خاموش شدن خودکار بار تقریباً 12 ساعت پس از روشن شدن است در صورتی که فراموش کرده اید بار را خاموش کنید.

رله ماژول می تواند برق را تا 1500 وات تغییر دهد.

1. کیت کنترل بی سیم IR دارای ریموت کنترل با 4 دکمه و 4 کانال کنترل هر کدام 2000 وات می باشد.

هر یک از 4 کانال کنترل از راه دور در حالت "دکمه" کار می کنند، یعنی. رله کانال در حالی که دکمه مربوطه روی کنترل از راه دور فشار داده می شود بسته می شود.

با استفاده از ماژول، می توان کنترل برگشت پذیر دو موتور الکتریکی برس خورده را سازماندهی کرد، زیرا هر رله دارای یک تماس معمولی بسته (NC) و یک تماس معمولی باز (NO) با یک سیم مشترک است.

برای سهولت استفاده، هر کانال مجهز به یک LED نشان دهنده فعال شدن رله است.

کنترل از راه دور کیت توسط یک عنصر CR2032 تغذیه می شود.

کنترل بار با توان بالاتر برای همه دستگاه های در نظر گرفته شده را می توان با استفاده از ماژول های توسعه به دست آورد:

حداکثر 4000 وات: ماژول توسعه انجام می شود.

حداکثر 8000 وات: ماژول توسعه انجام می شود.

ماژول های کنترل مادون قرمز

این مقاله نمودار یک دستگاه برای کنترل نور از راه دور را ارائه می دهد. این دستگاه بسیار راحت است زیرا به شما امکان می دهد مثلاً نور اتاق را بدون بلند شدن از روی صندلی کنترل کنید. وجود یک کنترلر به شما این امکان را می دهد که از پروتکل RC5 IR و هر ترکیبی از دکمه های کنترل از راه دور برای کنترل استفاده کنید.

این دستگاه از منبع تغذیه بدون ترانسفورماتور، میکروکنترلر و گیرنده IR تشکیل شده است. قسمت برق از یک رله ساخته شده است. مغز کل طراحی میکروکنترلر PIC12F675 است. این سیگنال مادون قرمز دریافتی توسط آشکارساز نوری TSOP1736 را می خواند، آن را رمزگشایی می کند و رله P1 را از طریق ترانزیستور VT1 کنترل می کند، که به نوبه خود منبع نور را تغییر می دهد. انتخاب نوع رله به توان بار و ولتاژ تغذیه آن بستگی دارد. KD208 می تواند به عنوان VD2 استفاده شود. برای نشان دادن عملکرد، از یک LED کم مصرف HL1 با مقاومت محدود کننده جریان R2 استفاده می شود. مقدار مقاومت R2 بر اساس افت ولتاژ در HL1 و جریان عملیاتی محاسبه می شود. مجدداً بر اساس به حداقل رساندن مصرف برق، یک مقاومت بزرگتر انتخاب شد. SB1 یک دکمه با اندازه کوچک است. برای ضبط دستورات IR در حافظه کنترل هر دکمه کنترل از راه دور مادون قرمز استفاده نشده و نشان دادن روشن بودن لامپ ها ضروری است.

پس از نصب مدار، برد مدار چاپی باید با الکل شسته و خشک شود. بدون قرار دادن کنترلر در پنل، ولتاژهای تغذیه مورد نیاز را بررسی کنید. اگر همه چیز خوب است، ولتاژ را بردارید و میکروکنترلر از قبل برنامه ریزی شده را وارد کنید. دوباره ولتاژ تغذیه را اعمال کنید و دکمه SB1 را فشار دهید، مدار آماده دریافت کد IR است. بعد، هر دکمه استفاده نشده روی کنترل از راه دور را فشار دهید، LED HL1 باید روشن شود (فرمان پذیرفته شده و رمزگشایی شده است) و بلافاصله دوباره SB1 را فشار دهید - کد فرمان در حافظه کنترلر نوشته می شود. فاصله بین روشن شدن LED و فشار دادن دکمه ضبط کد باید کوتاه باشد. همه. حالا وقتی دکمه انتخابی را فشار می دهید، چراغ باید روشن و خاموش شود.

توجه! از آنجایی که مدار از منبع تغذیه بدون ترانسفورماتور استفاده می کند، لمس هر قسمت از مدار ممکن است باعث برق گرفتگی شود. تمام اتصالات را می توان تنها پس از اطمینان از قطع شدن هر دو سیم برق از دستگاه انجام داد.

پس از مونتاژ برنامه نویس JDM، شروع به جستجوی مدارهایی با قابلیت تکرار آسان می کنیم. اغلب اینها چراغ های چشمک زن معمولی روی LED یا ساعت روی نشانگرهای LED هستند، اما گزینه اول تقریباً هیچ کاربرد عملی ندارد و دومی اغلب مناسب نیست، نه به این دلیل که نامطلوب است، بلکه به این دلیل که یک رادیو آماتور، به ویژه یک مبتدی یا زندگی در پشت، همیشه اجزای لازم را ندارد (به عنوان مثال، یک تشدید کننده کوارتز یا نشانگرهای LED).

من حسگر نوری TSOP1738 را با یک TSOP1736 جایگزین کردم، اما می‌توانید با قطعات مشابه حذف شده از تجهیزات معیوب آزمایش کنید.

میکروکنترلرهای نشان داده شده در نمودار با سیستم عامل مختلف فلش می شوند - هر دو نسخه سیستم عامل را می توان از سایت ذکر شده در بالا دانلود کرد.

می توانید از هر رله با ولتاژ سیم پیچ 12 ولت استفاده کنید.

کمی در مورد جزئیات باقی مانده، زیرا مقادیر برخی از آنها در نمودار خیلی واضح نیست:
C1 - 220 uF 25 V;
C2 - 220 µF، نه کمتر از 10 ولت؛
C3 - 0.1 μF (در اینجا یک اشتباه تایپی در نمودار نویسنده رخ می دهد - خازن بعدی، الکترولیتی، باید دارای شماره سریال 4 باشد).
C4 - 4.7 µF 10 V;
R1 - 330 اهم؛
R2 - 1K؛
R3 - 4.7 K;
T1 - BC547، KT315 یا سایر ترانزیستورهای مشابه ساختار N-P-N؛
LED - LED از هر نوع و رنگ دلخواه شما؛
D1 - 1N4148، 1N4007 یا آنالوگ؛
دکمه - بدون تثبیت.
تثبیت کننده - هر 5 ولت.