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远距离红外线控开关电路

时间:2010-05-14 21:26来源:未知 作者:admin 点击:
前面介绍的红外遥控开关,其控制距离大都不超过10米。这不仅是由于发射机的发射功率一般都较小的原因,而更重要的是因为红外线具有可见光的散射特性,在经过一段距离后它的发射面积增大,使控制信号的能量分散,单位面积上的能量量度减弱,因而失去控制功能。如果在增大发射机发射功率的同时,又将发射光或接收光聚焦,则控制距离可大大增加。本文介绍的遥控器,遥控距离可达40-50米。
[电路工作原理] 发射机:如图1。
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接收机:如图2。
它的红外接收前置放大电路为μPC1373H,由C2、L1将接收频率调至35kHz,经内部放大及检波后由①脚输出1.5kHz的调制信号。IC2为由双D触发器4013组成的双稳触发器,该触发器作分频器,每输入两个脉冲,①脚输出一个脉冲。经过 IC2将1.5kHz的调制信号分频后,得到750Hz、占空比为1:1的脉冲信号。又经VD1、VD2限幅,通过C8耦合到音频译码器LM567。当 567的输入端3脚输入750Hz的音频信号时,它的输出端⑧脚输出低电平,经C10、C12将输出脉冲宽度扩展为约1.5秒。由于IC4是靠上升沿脉冲触发的,所以当红外信号消失后IC3的输出变为高电平时,触发IC4使其翻转,通过开关驱动管VT1使继电器状态变化一次,控制电路的通与断。
电路中的C14、R11是为电网停电后又恢复供电时,使IC4自动复零而使输出为低电平,VT1截止继电器释放。电路中DW、C7、R8为IC3提供6.8-7V的稳压电源。
LM567为锁相环音频译码电路。它在电路中的功用是作选频用,即只有当输入信号的频率和电路自身的振荡频率相一致时,电路输出低电平,否则输出高电平。它的内部原理框图如图190。外形为8脚双列直插塑料封装。电路第5、6脚外接电阻R7、电容C9决定了锁相环内部压控振荡器的中心频率:f0=1/1.1R*C。第1、2脚对地所接电容分别为输出滤波网络和锁相环路单极低通滤波网络。第2脚所接电容C11影响锁相环路的捕捉带宽。带宽 BW=1070(Vi/foC11)ˉ2(占fo的百分比)。式中:Vi为3脚输入的正弦波电压有效值,单位为mV,C11单位为μF。第1脚所接电容的容量至少是2脚电容容量的两倍。第3脚输入信号要求>25mV。第8却为逻辑输出端,允许最大灌电流为100mA。LM567的工作电压为 4.75-9V,工作频率为500kHz(最高值)。静态工作电流为8mA。
LM567的内部电路及详细工作过程比较复杂,其基本功能可以简述如下:当器件第3脚输入幅度>25mV,频率在器件带宽内的信号时,第8脚由高电平变为低电平作为逻辑输出;第2脚输出经过频率/电压就换的音频信号;如果在器件的第2脚输入音频信号,则在第5脚输出受2脚输入音频信号调制的调波信号。利用此特性,可以将LM567作为调制解调器使用。
[元件的选用]
发射机:IC1、IC2用CMOS器件7555时基电路,其工作电流较低。VT1用3CF3B中功率管,也可用BD238代用,其工作电流为2A。4只红外发射二极管为SE303A。电池用两节12V打火机用电池并联,以提高其空量。C5选用漏电较小,耐压25V的电解电容。
接收机:红外接收管用PH302。IC1用μPC1373H或KA2181。IC2、IC4为双D触发器CD4013。IC3为锁相音频译码器LM567。其余元件如图中所标。
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[电路调试]
要达到距离遥控,要求红外发射机有较大的发射功率,且接收机对接收到的红外控制信号就有一定的聚焦能力,使较分散的红外光束能够聚焦于一个较小的面积,发提高接收功率。此外对发射管和接收管的安装也有一定的要求。对于红外发射管应接将4只发射管并列安装,使发射的红外光较集中。在接收机部位。接收聚光器可用手电筒的反光器,在原安装灯泡的位置上安装接收管,并将原玻璃罩片去掉。若用汽车前灯的镀银聚光器效果更好。
为防止外界干扰,接收机的IC1应该屏蔽。
电路的调试较为简单,只须将接收机的L1调到35kHz的载频频率揩振点,使IC1输出最大;再将音频择码器的R7调整到使IC3在其3脚入750Hz的脉冲信号时,8脚输出低电平。即当用发射机向接收机发送遥控信号时,调整R7能使IC3的8脚变为低电平,并使继电器吸合或断开。反复调节L1的磁芯和 R7的阻值,并边调边拉大发射机与接收机之间的距离,直至最远为止。本遥控器最大遥控距离可达40-50米。
该遥控器为全集成电路结构,由于发射机使用CMOS集成电路,输出部分采用多发射管并联和辅助电容等技术措施,使本机达到功耗小,输出功率大的优良性能。在接收端采用高灵敏度前置放大器μPC1373H和锁相环音频译码电路LM567,使电路的接收灵敏度和可靠性有很大提高。它不仅适用于一般家庭电器的遥控。如果使用中要求遥控距离较小,可省去聚光器部分。
接收机如采用交流电源,可用电源变换电路,其中7812为输出+12V的集成稳压器。
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