《红外遥控器》PPT课件.ppt

第五章：红外遥控器,5.1 红外线的概念与特征,基本概念,5.1 红外线的概念与特征,基本特性,温度大于绝对0度的物体，均向外辐射红外线光热效应。（被红外线照射可使物体发热，如红外线照射可促进血液循环）红外线波长介于可见光与微波之间，近红外线有可见光传播特性，直线，反射，折射。远红外有微波特点，能穿透部分不透明物质。,红外线应用,红外线摄像（如：小区夜晚红外摄像头）红外检测（如：视频小车）热释电红外探测（如：红外感应灯，红外制导）。,5.2 红外传感器,功能:红外线 电压分类：主动型（光探测型）：红外发射传感器,接收传感器成对使用。被动型（热探测型）：热源(红外源)热释电红外传感器 电压。,光探测型（主动）,热探测型（被动）,P77,5.2 红外传感器 一、红外发光二极管,分类：砷化镓GaAs LED：发光效率10%-20%，高于可见光LED.铝化镓GaAlAs LED:发光效率接近20%，高于GaAs LED,价格较贵 激光二极管LD(Laser Diod):方向性好，能量集中，昂贵，寿命短。,注:LED是Light Emitting Diode的缩写，即发光二极管 IR是Infra-Red的缩写，即红外,封装：玻璃或树脂透镜窗口+金属或陶瓷底座,5.2 红外传感器 一、红外发光二极管,基本特性红外波长：遥控用红外LED,波长在微米之间，属近红外。伏安特性（压流关系）：类同与普通二极管，单向导电性。输出特性：电流与发出红外光功率关系。,说明：小电流时，输出红外线功率与电流成正比，大电流时，输出红外线功率为饱和值。,5.2 红外传感器 一、红外发光二极管,基本特性指向特性,球面透镜(辐射角小),平面透镜(辐射角大),主要参数工作电流IF:允许的长时正常工作直流电流，若长时大于此值，将发热损坏。小功率管为30-50毫安。峰值电流IFP:允许的瞬时电压最大值，一般为600毫安以上。Pm与Po:Pm是二极管消耗的功率,Po是发出红外光的功率，效率低于20%。峰值波长:发出连续谱的红外光，光强最大的红外光的波长为峰值波长，一般为900nm.反相漏电流IR：红外发光二极管反向未被击穿时反向电流。响应时间Tw:微秒级。,5.2 红外传感器 一、红外发光二极管,P79,基本驱动方式-直流恒流驱动,5.2 红外传感器 一、红外发光二极管,简单直流驱动,恒流源驱动,P80,注意：1）峰值电流越大，则峰值功率越大，则发射距离越远。2）为使LED不因发热损坏，峰值电流越大，方波占空比应越小。3）方波可表示0、1序列,故可编码，电视机遥控不同按键发不同编码。,基本驱动方式-脉冲驱动（P81 图5-7）,5.2 红外传感器 一、红外发光二极管,P81,红外发光二极管的应用,5.2 红外传感器 一、红外发光二极管,P82,原理：半导体的光电效应：光照射-光电流外形：透明玻璃外壳+底座,5.2 红外传感器 二、光电二极管,P83,基本特性伏安特性,5.2 红外传感器 二、光电二极管,在反偏状态下，受光照射时导通，该电流称为光电流，光照强度越大，光电流越大。数量级：微安级，几十微安。,光谱响应特性,光谱范围：400-1100纳米。峰值波长：880-900纳米。,P83,基本特性光照特性,5.2 红外传感器 二、光电二极管,在反偏状态下，反偏电压大于某临界值时，光生电流与光照强度呈线性关系，而与电压几乎无关。,P84,基本应用,5.2 红外传感器 二、光电二极管,P85,注：1)为保证光强与光电流呈线性关系，反向电压应大于5V.2)左图中Rb，Rc不宜过大，否则退化为开关电路。,光电流放大,光开关电路,光电三极管,5.2 红外传感器 三、光电三极管,P87,模型：光电二极管并联晶体三极管。光电流是毫安级（二极管是微安级）。外观：只引出C极和E极，与光电二极管一样。为滤除可见光，常采用黑色树脂封装，球形封装的作用是聚光。,光电三极管组成的电路,5.2 红外传感器 三、光电三极管,P89,（a）光电开关（b）光电放大,5.3 红外专用接收集成电路,从红外电视机遥控器说起：,静音键,1,0,0,0,1,1,编码,对40KHz矩形波调制,毫秒级,1,0,0,0,1,1,驱动红外LED发出红外光,微秒级，小占空比,P89,5.3 红外专用接收集成电路,CX20106A功能：解调设定频率的红外脉冲。,1,0,0,0,1,1,CX2016A,1,0,0,0,1,1,CX2016A,解码,静音命令,P89,5.3 红外专用接收集成电路,P90,放大：自适应放大倍数限幅：消除寄生调幅分量带通滤波：中心频率由5脚外接电阻确定。检波:提取包络积分:平滑整形输出：输出高低电平表示的0、1脉冲。,5.3 红外专用接收集成电路,P90,1脚：光电信号输入5脚：电阻确定载波脉冲频率7脚：输出解调波其他脚:固定接法,一、红外线遥控的基本概念二、红外线遥控的特性三、红外线遥控的基本原理,5.4 红外线遥控的基本原理,指令按键,信号产生,调制,讨论问题：能够区分多个按键的红外遥控原理,驱动电路,红外发射,红外接收,前置放大,解调,执行环节,执行电路,记忆驱动,调制方式：二进制脉冲幅度调制（PAM Pulse Amplitude Modulation）脉冲频率调制,频分制与码分制,5.4 红外线遥控的基本原理,频分制：不同频率代表不同命令,频率为F1的方波发生器,频率为F2的方波发生器,。,频率为F3的方波发生器,。,频率为F3的方波发生器,驱动电路,红外发射,P93,频分制与码分制,5.4 红外线遥控的基本原理,码分制：按键编码后再进行二进制调幅。（注意这里的码分制不是码分复用CDMA的概念）,P93,指令按键,指令编码,振幅调制,驱动放大,红外发射,红外接收,前置放大,解调电路,指令解码,记忆驱动,执行环节,被控对象,指令编码：首部标示+指令信息+尾部标识，编/解码有专用IC:PT2262/PT272。,振幅调制：将0，1编码转换成载波脉冲的有无，振幅解调有专用IC:CX20106等。,5.4 红外线遥控的基本原理四、常用红外光发射电路讨论问题：如何产生红外脉冲。思考:为何要产生红外脉冲?画出Vc及Pin3的波形。,P94,工作原理：令C1电压=0-S=1-pin3=“1”,Pin7 内悬空-C1通过R1+R2充电-C1充电到0.66Vcc时，R=1,Pin3=“0”,Pin7内接地-C1通过R2放电。放到0.33Vcc时，S=1,Pin3=“1”;Pin7内悬空-C1通过R1+R2充电VT1/VT2部分分析：书上有错，Pin3输出”1“，VT1饱和导通，VT2截止。反之VT2导通。LED1在SA闭合时候恒亮（高频率的亮灭交替）。参数计算：Pin3高电平持续TH=0.69（R1+R2）C1 低电平持续TL=0.69R2*C1 问:T,红外脉冲占空比？如何获得红外窄脉冲（高占空比）。,2.多谐振荡红外光发射电路（分立元件，成本低）3.集成振荡红外光发射电路,5.4 红外线遥控的基本原理四、常用红外光发射电路,P95,a,b,c,d,e,各IC均为反相器，集成在CD4069中,令电容的初始电压为0，C点初始点电压为0，试绘出a,e的电压波形。,脉冲周期：2.2(R2+Rp)C,5.7 红外遥控器的应用举例一、单通道红外线遥控电路,P102-103,(1)两个振荡电路，红外接收头，LM567作用。(2)通读分析（P102-P103）(3)思考回答:LM567 3脚及8脚波形？,F2=1/1.1RC,正比于频率捕捉范围,38KHz一体化红外接收头,补充：RC电路充电时间,电路中的电容原来未充电，uC(0-)=0。t=0时开关闭合，求解此电路：,思路：电路已经是最简式，直接列微分方程求电容电压变化。,(1)微分方程：,(2)非齐次方程解的结构：,为齐次解（对应齐次方程,的解）,为特解（一个满足非齐次方程,注：特解一般具有与输入激励函数相同的模式,补充：RC电路充电时间,，解方程：,令：,解得：,求齐次解,求特解,代入方程：,令：,解得：,补充：RC电路充电时间,故：,式中的常数K由什么确定？,Answer:初始条件,所以：,进一步可求得：,补充：RC电路充电时间,补充：RC电路充电时间,思考：从上图看充电时间应该是4RC,为什么我们的系数有时候是0.69，有时候是2.2？,答：有的充电从0.33Vcc0.66Vcc(0.69)有的充电从逻辑低电平到逻辑高电平（2.2）,5.7 红外遥控器的应用举例二、家用多路红外遥控器,104,LC2190功能：集编码及调制为一体。,思考：编码的概念（爆破），对什么编码？调制的概念？,RP,C2:载波频率控制，一般为38KHz。,S1,S2:连续发射，单次发射的概念？,5.7 红外遥控器的应用举例二、家用多路红外遥控器,104,电源电路,解调电路,译码电路,说明：VT2发射极画反了。,5.7 红外遥控器的应用举例五、卫生间湿手烘干器,109,请同学分析：提示GT外特性,5.7 红外遥控器的应用举例补充实例红外反射式自来水龙头,视频引例热体红外辐射规律：热体 温度越高，辐射的红外线频率越高。热释电红外传感原理:,5.8 热释电红外传感器一、热释电红外传感器的工作原理,极化体,捕获的电荷,原理：红外照射内部极化程度变弱内部电场减弱表面电荷欲“逃脱”，产生对外电压（热释电效应）内外电场再平衡对外不显电性。,平衡时对外不显电极性,思考：要不断对外产生电压，有何要求？,110,5.8 热释电红外传感器二、热释电红外传感器的组成,110,滤光片：通过波长：7-14微米（人体9微米）可见光及其他波长红外被滤除。探测元件：热释电效应器件场效应管：阻抗匹配，信号放大。,5.8 热释电红外传感器二、菲涅尔透镜,功能：（1）聚焦（2）形成交替的“盲区”“高灵敏区”，人移动时产生“红外脉冲”，使传感器持续输出信号。,112,5.8 热释电红外传感器一种人体活动时的热释电红外检测模块,三线引脚：VSS Vdd 信号线 1-bit 输出工作电压：3.3-5V探测距离：6米触发方式跳线可选：（1）人体移动时输出高电平，人体静止输出低电平。（2）人体移动时输出脉冲，人体静止是输出低电平。思考：如何设计视频中的人体移动报警器。单片机 Vs 555,5.9 热释电红外遥控电路应用举例二.防盗报警电路,分析提示：ua741理想运放，整流，驱动。,第5章复习,红外线特性及其传感器红外脉冲载波的产生编码及解码的概念红外遥控发射器及接收器热释电红外器件及应用,