Vi installerar en extra IR-mottagare i satellitmottagaren. IR-mottagarkrets för fjärrstyrning av elektriska apparater Anslutningsschema för IR-mottagare

Integrerade mottagare för infraröd strålning används ofta i elektronisk hushållsutrustning. På ett annat sätt kallas de också för IR-moduler.

De finns i alla elektroniska enheter som kan styras med en fjärrkontroll.

Här finns till exempel en IR-mottagare på ett TV-kretskort.

Trots den uppenbara enkelheten hos denna elektroniska komponent är det en specialiserad integrerad krets designad för att ta emot en infraröd signal från fjärrkontroller. Som regel har en IR-mottagare minst 3 stift. Ett stift är gemensamt och kopplas till minus «-» mat ( GND), den andra fungerar som positiv «+» utgång ( Mot), och den tredje är utsignalen från den mottagna signalen ( Ut).

Till skillnad från en konventionell infraröd fotodiod kan en IR-mottagare ta emot och bearbeta en infraröd signal, som är en IR-puls med en fast frekvens och en viss varaktighet - en pulsskur. Denna tekniska lösning eliminerar slumpmässiga aktiveringar som kan orsakas av bakgrundsstrålning och störningar från andra enheter som sänder ut i det infraröda området.

Till exempel kan lysrörslampor med elektronisk ballast orsaka kraftiga störningar på IR-signalmottagaren. Det är tydligt att det inte kommer att fungera att använda en IR-mottagare istället för en konventionell IR-fotodiod, eftersom IR-modulen är en specialiserad mikrokrets som är skräddarsydd för specifika behov.

För att förstå principen för driften av IR-modulen, låt oss titta på dess struktur mer i detalj med hjälp av ett blockschema.

IR-mottagarens chip inkluderar:

PIN-fotodiod

Justerbar förstärkare

Bandpassfilter

Amplituddetektor

Integrerande filter

Tröskelanordning

PIN-fotodiodär en typ av fotodiod där mellan regionerna n Och sid det finns en region med sin egen halvledare ( i-området ). Den inneboende halvledarregionen är i huvudsak ett lager av ren halvledare utan föroreningar införda i den. Det är detta lager som ger PIN-dioden dess speciella egenskaper. Förresten, PIN-dioder (inte fotodioder) används aktivt i mikrovågselektronik. Ta en titt på din mobiltelefon, den använder också en PIN-diod.

Men låt oss återgå till PIN-fotodioden. I normalt tillstånd flyter ingen ström genom PIN-fotodioden, eftersom den är ansluten till kretsen i motsatt riktning (i den så kallade omvända förspänningen). Sedan under påverkan av extern infraröd strålning i i-områden elektron-hålpar uppstår, och som ett resultat börjar ström att flyta genom dioden. Denna ström omvandlas sedan till spänning och tillförs justerbar förstärkare.

Därefter går signalen från den justerbara förstärkaren till bandpassfilter. Det fungerar som skydd mot störningar. Bandpassfiltret är inställt på en specifik frekvens. Således använder IR-mottagare huvudsakligen bandpassfilter som är inställda på en frekvens på 30; 33; 36; 36,7; 38; 40; 56 och 455 kilohertz. För att signalen som sänds ut av fjärrkontrollen ska tas emot av IR-mottagaren måste den moduleras på samma frekvens som IR-mottagarens bandpassfilter är inställt på. Så här ser till exempel en modulerad signal från en infraröd emitterande diod ut (se figur).

Och så här ser signalen ut vid utgången av IR-mottagaren.

Det är värt att notera att selektiviteten för bandpassfiltret är låg. Därför kan en IR-modul med ett 30 kilohertz filter enkelt ta emot en signal med en frekvens på 36,7 kilohertz eller mer. Det är sant att samtidigt minskas avståndet till pålitlig mottagning märkbart.

Efter att signalen har passerat genom bandpassfiltret skickas den till amplituddetektor Och integrerande filter. Ett integrerande filter behövs för att undertrycka korta enstaka signalskurar som kan orsakas av störningar. Därefter går signalen till tröskelanordning, och sedan vidare utgångstransistor.

För stabil drift av mottagaren styrs den justerbara förstärkarens förstärkning av ett automatiskt förstärkningskontrollsystem ( AGC). Eftersom den användbara signalen är ett paket med pulser av en viss varaktighet, på grund av trögheten hos AGC, hinner signalen passera genom förstärkningsvägen och de återstående noderna i kretsen.

I det fall då varaktigheten av en pulsskur är för lång, triggas AGC-systemet och mottagaren slutar ta emot signalen. Denna situation kan uppstå när IR-mottagaren är upplyst av ett lysrör med en elektronisk ballast som arbetar vid frekvenser på 30 - 50 kilohertz. I det här fallet kan den modulerade infraröda strålningen från lampans kvicksilverånga passera genom fotodetektorns skyddande bandpassfilter och utlösa AGC. Givetvis minskar IR-mottagarens känslighet.

Därför bör du inte bli förvånad när TV-fotomottagaren inte accepterar kommandon från fjärrkontrollen väl. Kanske är han helt enkelt störd av belysningen av lysrör.

Automatisk tröskeljustering ( ARP) utför en liknande funktion som AGC, som styr tröskelvärdet för tröskelanordningen. ARP:n ställer in svarströskelnivån på ett sådant sätt att antalet falska pulser vid modulutgången reduceras. I avsaknad av en användbar signal kan antalet falska pulser nå 15 per minut.

Formen på IR-modulkroppen hjälper till att fokusera den mottagna strålningen på fotodiodens känsliga yta. Materialet i huset överför strålning med en våglängd från 830 till 1100 nm. Således implementerar anordningen ett optiskt filter. För att skydda mottagarelementen från externa elektriska fält är en elektrostatisk skärm installerad i modulen. Bilden visar IR-moduler av märket HS0038A2 Och TSOP2236. Som jämförelse visas konventionella IR-fotodioder i närheten. KDF-111V Och FD-265.

IR-mottagare

Hur kontrollerar man om IR-mottagaren fungerar som den ska?

Eftersom IR-signalmottagaren är en specialiserad mikrokrets, för att tillförlitligt kontrollera dess funktionsduglighet är det nödvändigt att anbringa matningsspänning till mikrokretsen. Till exempel är den nominella matningsspänningen för "högspännings" IR-moduler i TSOP22-serien 5 volt. Strömförbrukningen är några milliampere (0,4 - 1,5 mA). När du ansluter ström till modulen är det värt att överväga pinouten.

I ett tillstånd när ingen signal tillförs mottagaren, liksom i pauser mellan pulsskurar, är spänningen vid dess utgång (utan belastning) nästan lika med matningsspänningen. Utspänningen mellan jordstiftet (GND) och signalutgångsstiftet kan mätas med en digital multimeter. Du kan också mäta strömmen som förbrukas av modulen. Om strömförbrukningen överstiger den typiska, är modulen troligen felaktig.

Läs om hur du kontrollerar IR-mottagarens funktionalitet med hjälp av strömförsörjning, multimeter och fjärrkontroll.

Som du kan se har IR-signalmottagare som används i infraröda fjärrkontrollsystem en ganska sofistikerad design. Dessa fotodetektorer används ofta av i sina hemgjorda enheter.

diagram från tidningen "Ung tekniker".

En intressant riktning inom radioelektronik, som har kompletterat denna elektronik med nya fördelar med "osynligt" ljus (infrarött ljus). Så jag föreslår en krets av en enkel (till exempel) mottagare och sändare baserad på infraröda strålar. Bas: operationsförstärkare k140ud7 (jag har ud708 här), sändande och mottagande IR-fotodioder, ULF (k548un1a (b,c - index) - för två kanaler) (även om var man ska "slå på" den andra kanalen på förstärkaren är upp till du bestämmer - sändarkretsen är designad för en kanal, dvs mono). Strömförsörjning för enheten: Jag rekommenderar generellt den med anständig strömstabilisering (annars irriterar "dandy"-adaptern bakgrunden till "nätverket"). Metod: den amplitudmodulerade signalen från sändaren förstärks av mottagaren 1000 gånger.

Hur enheten fungerar. Jag föreslår att du tittar på en kort video där du testar IR-fjärrkontrollen "på gehör". Du kan snabbt kontrollera funktionaliteten och signalstyrkan genom ljud.

IR-mottagare och IR-sändarkrets

Vid montering ska kondensatorerna C1 och C2 vara så nära förstärkaren som möjligt! Du kan ansluta högimpedans hörlurar till utgången (låg impedans kräver en separat ULF). Fotodiod FD7 (jag har FD263: "surfplatta" med fokuseringslins); 0,125W motstånd: R1 och R4 ställer in signalförstärkningsfaktorn med 1000 gånger. Mottagaren ställs enkelt in: fotodioden riktas till en källa för IR-strålning, till exempel en 220V-50Hz lampa: glödtråden kommer att ställas in med en frekvens på 50Hz eller fjärrkontrollen från TV:n (video, etc.) Mottagarens känslighet är hög: den tar normalt emot signaler som reflekteras från väggarna.

Sändaren har AL107a IR-lysdioder: vilken som helst duger. R2 2 kOhm, C1 1000μFx25V, C2 200μFx25V, vilken transformator som helst också. Även om det är fullt möjligt att klara sig utan en transformator - leverera en förstärkt ljudsignal till kondensatorn C2.

Enhetsdiagram

IR-mottagarkrets med ULF

Nyligen, av nödvändighet, monterade jag en IR-mottagare för att testa IR-fjärrkontroller (TV och DVD). Efter att ha slutfört kretsen installerade jag en mono ULF TDA7056. Denna förstärkare har goda förstärkningsegenskaper på cirka 42 dB; fungerar i ett spänningsområde från 3V till 18V, vilket gjorde att IR-mottagaren kunde fungera även vid en spänning på 3V; TDA-förstärkningsområde från 20 Hz till 20 kHz (UD708 klarar upp till 800 kHz) är tillräckligt för att använda mottagaren som ackompanjemang; har kortslutningsskydd på alla "ben"; skydd mot "överhettning"; svag självinterferenskoefficient. Sammantaget gillade jag denna kompakta och pålitliga ULF (vårt pris är 90 rubel).
Det finns en detaljerad beskrivning av det. Figur 1 visar ett exempel på användning av en förstärkare.

Foto TDA7056

Figur 1. Förstärkarkrets med TDA7056

Resultatet blev en IR-mottagare, Fig. 2, som arbetar i spänningsområdet från 3V till 12V. Jag rekommenderar att du använder batterier eller uppladdningsbara batterier för att driva mottagaren. När du använder en strömförsörjning krävs en stabiliserad källa, annars kommer bakgrunden till 50Hz-nätverket att höras, vilket förstärker UD708. Om enheten är placerad nära en källa för nätspänning eller radiostrålning kan störningar uppstå. För att minska störningar är det nödvändigt att inkludera kondensator C5 i kretsen. TDA7056 är designad för en 16 ohm högtalare, tyvärr har jag ingen. Jag var tvungen att använda en 4 ohm 3 watt högtalare, som var ansluten via ett 1 watt 50 ohm motstånd. För lågt högtalarspolresistans orsakar överskottseffekt och överhettar förstärkaren. I allmänhet, på grund av det extra motståndet, värms ULF inte upp, men ger ganska acceptabel förstärkning.

Dagens artikel kommer att titta på att ansluta TSOP34836 IR-mottagaren till Aduino UNO-kortet. För dessa ändamål kan du använda vilken mottagare du har som är frekvenskompatibel med din fjärrkontroll. Tilldelningen av stiften visas i figuren.

1. Vout – mottagarutgång.
2. GND – "jord", gemensam tråd.
3. Vcc – strömförsörjning.
Dataöverföringen från IR-fjärrkontrollen till mottagaren sker med hjälp av RC5-protokollet, som är en sekvens av pulser. Anslutningen görs enligt följande diagram.

Och efter att ha samlat in får vi något sånt här:

För att behandla data som överförs av fjärrkontrollen använder vi IRremote-biblioteket, detta bibliotek är bifogat artikeln. Klistra in följande kod:

#include "IRremote.h" IRrecv irrecv(11); // Ange stiftet som mottagaren är ansluten till decode_results results; void setup() ( Serial.begin(9600); // Ställ in hastigheten på COM-porten irrecv.enableIRIn(); // Börja ta emot ) void loop() ( if (irrecv.decode(&results)) // If data arrived ( Serial .println(results.value, HEX); // Skicka mottagen data till konsolen irrecv.resume(); // Acceptera nästa kommando ) )

Nu i COM-portkonsolen kan du se koden för den nedtryckta tangenten i HEX.

Det är allt, nu kan du använda den här kretsen i dina enheter. Nedan är ett exempel på en av de praktiska tillämpningarna av en IR-mottagare.

Som en demonstration kommer det att visas hur man styr en servo med hjälp av en IR-fjärrkontroll.

Enhetsdiagram:

Så här ska det se ut:

För att använda enheten använder vi följande kod:

#inkludera "Servo.h" #inkludera "IRremote.h" IRrecv irrecv(11); decode_results resultat; Servo servoMain; int servPoz = 90; //Initial position för servo int lastPoz = 0; void setup() ( irrecv.enableIRIn(); servoMain.attach(10); // Servo är ansluten till pin 10 servoMain.write(servPoz); ) void loop() ( if (irrecv.decode(&results)) ( int res = results.value; Serial.println(res, HEX); if(res==0xFFFF906F) // Om "+"-knappen trycks ned ( lastPoz=res; servPoz++; servoMain.write(servPoz); ) else if( res== 0xFFFFA857) // Om knappen "-" trycks ned ( servPoz--; lastPoz=res; servoMain.write(servPoz); ) else if(res==0xFFFFFFFF) // Om knappen hålls ned ( if( lastPoz==0xFFFF906F) servPoz++; // Håll "+" if(lastPoz==0xFFFFA857) servPoz--;// Håll "-" servoMain.write(servPoz); ) irrecv.resume(); delay(100); ) )

Fjärrkontrollen som används är någon slags kinesisk, när du trycker på "+" roterar servo åt ena hållet, när du trycker på "-" roterar den åt andra hållet.

Vi uppmärksammar er referensmaterial om IR-fotodetektorn SFH-506-xx. Den är avsedd för fjärrkontrollsystem för hushållsradioutrustning. Ger hög brusimmunitet och känslighet för kontrollkanalen. Reagerar inte på bakgrundsljus. Räckvidd, med en bra LED, upp till 35 m.

En idealisk fotodetektor för en IR-kommunikationskanal.

Men! Kräver utveckling av en speciell drivrutin och mjukvara, eftersom den bara fungerar i batchläge vid t packet /T< 0,4.

IR-fotodetektor SFH-506-xx

Fotodetektorn SFH 506 tillverkad av Siemens är designad för att ta emot fjärrkontrollkommandon i det infraröda området. Det är en fotodiod kombinerad med en integrerad krets. Mikrokretsen utför funktionerna för automatisk nivåkontroll och förstärkning av kommandon som tas emot av IR-fotodioden. Vilket ger hög känslighet. Mikrokretsen säkerställer också att utsignalnivån bringas till nivåerna för TTL- och CMOS-mikrokretsar. Fotodioden och mikrokretsen har en inre skärm. Fotodetektorkroppen är gjord av svart plast, som är ett högtransparensljusfilter för IR-strålning med en våglängd på 950 nm. Detta ger skydd mot extern belysning av andra spektralområden. Fotodetektorer finns med sex bärvågsfrekvenser. Detta ökar ytterligare fotodetektorns motstånd mot extern belysning som inte faller inom bärvågens specificerade frekvensområde.

Fotodetektorn drivs av en +5 V strömkälla och har låg strömförbrukning.

En ritning av fotodetektorn visas i figur 1 och dess utseende i figur 2.

Bild 1.

Figur 2.

Modifieringar av fotodetektorer av typ SFH 506-XX skiljer sig i bärvågsfrekvensen, som anges i kilohertz på plats XX och det fullständiga namnet skrivs som SFH 506-30 för en bärvågsfrekvens på 30 kHz. Modifieringar är tillgängliga för bärvågsfrekvenser på 30, 33, 36, 38, 40, 56 kHz.

Det interna blockschemat för fotodetektorn visas i figur 3.

Figur 3.

Fotodetektorn innehåller en fotodiod, vars signal förstärks av en ingångsförstärkare. AGC-kretsen, bandpassförstärkaren, demodulatorn arbetar under kontroll av styrkretsen. Fotodetektorns utgångsnod är en n-p-n-transistor i kollektorn, som är ansluten till ett skyddsmotstånd på 100 Kom. I praktiken är detta en öppen kollektorkrets.

1 - GND (vanligt),

2 – Vs (+5V),

3 – OUT (utgång).

Huvudsakliga tekniska egenskaper vid +25°С

1 Tillhandahålls vid driftström I = 0,5A av IR LED-typ SFH 415 på ett avstånd av 35 m.

Högsta tillåtna värden

Analoger

Fotodetektorer är analoger till fotodetektorn:

TFMS 5360, ILM 5360, 536AA 3P – stifttilldelningarna är desamma.

TK1833, TSOP17xx, TSOP18xx, IS1U60L, GP1U52x.

Kopplingsschema

Anslutningsschemat för fotodetektorn visas i figur 4. Med tanke på den höga känsligheten hos fotodetektorförstärkarna är det absolut nödvändigt att installera ett filter i strömkretsen.

Filterresistansvärdet som rekommenderas av tillverkaren är 300 ohm, och kondensatorkapaciteten är 47,0 µF. Vi kan rekommendera att du installerar en extra keramisk kondensator med en kapacitet på 0,33 μF så nära fotodetektorns strömuttag som möjligt.

I vissa kretsar används ett filtermotstånd på mer än 2 KOhm, vilket leder till en minskning av spänningen vid fotodetektornoderna, dess känslighet och utgångsspänningsområdet.

Figur 4.

Vid utgången av fotodetektorn, i frånvaro av en signal, finns det en logisk.

Fotodetektorn reagerar inte på IR-strålning med en bärfrekvens som skiljer sig från märkskyltens värde.

Inte alla analoger har en sådan pinout, en variant av pinout är känd.

1 - Vs (+5V), 2 - GND (gemensam), 3 - OUT (utgång).

Nu har många människor parabolantenner för att ta emot tv, detta är särskilt vanligt på landsbygden. Ett satellit-tv-mottagningssystem består vanligtvis av en antenn ("parabol") och en mottagare placerad inomhus. Alla uppgifter för radiokanalen för signalmottagning faller på denna mottagare, och TV:n fungerar faktiskt bara som en monitor.

Nackdelen med systemet är att du bara kan ansluta en TV, eller så behöver du köpa en separat mottagare för varje TV, vilket är väldigt dyrt. Även om du naturligtvis enkelt kan koppla två eller till och med tre TV-apparater till en mottagare, genom en enkel splitter, vilket är vad alla brukar göra, men de kommer att visa samma sak.

Du kan dock stå ut med detta, det andra är dåligt - för att byta kanal måste du springa dit mottagaren är installerad. Detta är särskilt obehagligt i ett hus på landet, där mottagaren och extra TV till och med kan vara på olika våningar.

Ämnet för detta nummer verkar ha oroat "radioingenjörsgemenskapen" under lång tid. Nästan alla radiotidningar hade artiklar om detta ämne, och många på Internet. Det finns vanligtvis två typer av lösningar tillgängliga - sladdförlängning och RF.

Jag vill inte förolämpa någon, men radiofrekvensalternativet verkar vara totalt nonsens för mig personligen. Tja, se, signalen från mottagaren till den extra TV:n levereras via kabel, och den här kabeln är redan lagd någonstans, i en kabelkanal eller helt enkelt inskjuten under bottenplattan eller plattbandet. Och om en kabel redan har lagts någonstans, kan du lägga en annan där för fjärrkontroll. Så varför bry sig om radiomoduler?

Således är det trådbundna alternativet optimalt. Från vad som har publicerats är detta vanligtvis en vanlig fotodetektor i ena änden av kabeln och en IR-LED i den andra. Någon annanstans finns det en krets på en mikrokrets eller transistorer (jag såg det till och med på en mikrokontroller) och en strömkälla.

Anslutningsschema för IR-mottagare

Jag bestämde mig för att ta en lite annorlunda väg, kanske "barbarisk", men inte mindre och ännu mer effektiv.

Ris. 1. Ungefärligt schematiskt diagram över att slå på IR-mottagaren i mottagare.

Ris. 2. Blockschema över fotomottagaren TSOP4838.

Figur 1 visar anslutningsschemat för fjärrkontrollfotodetektorn på Topfield 5000СІ-mottagaren. Kretsen består av en integrerad fotodetektor TSOP4838 och flera delar. Nästan alla liknande kretsar för andra mottagare är gjorda på exakt samma sätt, den enda skillnaden är vilken integrerad fotodetektor, vid vilken frekvens och pinouten kan skilja sig åt.

Dessutom är alla integrerade fotodetektorer, oavsett märke, typ, pinout och hölje, funktionellt identiska, och deras strukturella diagram är nästan desamma (exklusive pinnumrering).

Figur 2 visar blockschemat för TSOP4838-fotodetektorn. Som du kan se, vid utgången finns en transistoromkopplare ansluten till strömförsörjningen positiv genom ett 33 kOm motstånd. Det verkar som att 33 kOm verkade mycket, och i kretsen i figur 1 är ytterligare ett 10 kOm motstånd kopplat parallellt med det.

Tja, vad hindrar mig från att helt enkelt ansluta en extra fotodetektor parallellt med den huvudsakliga, som visas i figur 3? Ja, inget stör. Och detta bekräftas av experiment. Två fotodetektorer fungerar och stör inte varandra, naturligtvis, om styrsignalen från fjärrkontrollen endast tas emot av en av dem. Tja, hur kunde det vara annorlunda, eftersom den extra fotodetektorn kommer att finnas i ett annat rum.

Ris. 3. Schematiskt diagram över anslutning av en extra fotodetektor till en satellittuner.

Nästan allt gjordes enligt följande. Du måste öppna mottagarens hölje och löda tre flerfärgade monteringstrådar till fotodetektorns terminaler, direkt till de utskrivna spåren; jag har dem i vitt, grönt och blått. Ta sedan ut dem genom ett tidigare gjort hål i mottagarkroppen. Skär upp och isolera tillfälligt.

Du behöver också en tretrådig kabel av erforderlig längd för elektriska ledningar med jordning, helst den tunnaste. Den här kabeln är bra inte bara för att den har tre ledningar, utan också för att dessa ledningar är av olika färg, i mitt fall - vit, grön och blå.

Jag lägger kabeln på samma sätt som kabeln lades för att ge signalen till TV:n. Sedan, i slutet nära TV:n, klippte jag av kabeln och löder ledningarna till den extra fotodetektorn till den. Jag isolerar med eltejp.

Själva extra fotodetektorn fästes på TV-kroppen med vanligt eltejp.

I andra änden, vid mottagaren, skär jag av kabeln och ansluter den till ledningarna som tidigare dragits från huvudfotodetektorn som finns på mottagarkortet. Jag isolerar med eltejp. De flerfärgade ledningarna förhindrar att du gör misstag när du ansluter.

Slutsats

Det är allt. Inga radiokanaler, mikrokretsar, IR-lysdioder eller extra strömförsörjning. En nackdel - jag var tvungen att klättra in i mottagaren.

Men om garantitiden har gått ut, eller du är en mästare själv, skapar detta inga problem.

Förresten, om du vill kan du göra allt mer "kulturellt" genom att installera en trestiftskontakt på mottagarkroppen för att ansluta en kabel från en extra fotodetektor och placera den extra fotodetektorn i någon form av stativ och placera den nära en extra TV, eller häng den på väggen.

Arkanov V.V. RK-2016-04.