红外遥控原理

IR红外遥控原理：

在可视范围内遥控设备最廉价的方式是通过红外线。目前几乎所有的视频和音频设备都可以通过这种

方式遥控。由于该技术应用广泛，相应的应用器件都十分廉价，因此红外遥控是我们日常设备控制的理想

方式。这部分的知识将解释红外遥控的原理，以及一些我们日常使用到的消费类电器红外控制协议。

红外光

红外光实际上就是一种特殊颜色的普通光。我们不能看到这种特殊的颜色是因为它的波长大于950nm，位于可见光谱之下。这就是我们使用红外光遥控的目地之一：我们要利用它，但我们不希望能看到它。另一个原因就红外LED（发光二极管）十分容易制作，制作成本很低。 尽管我们看不到从遥控器上发射出来的红外光，但并不意味着我们不能使它可见。如图，通过摄影机和数码照相机，我们都能“看到”红外光。

对我们不利的是，红外光的发光源实在是太多了。太阳光是其中最强的一个光源，其它的有诸如：白炽灯、蜡烛、热系统中心（如散热器件），甚至我们的身体。实际上，只要有发热的物体，都会发出红外光。  因此，我们需要注意保证我们的红外遥控传送的信息准确无误的发射到接收器上

调制

调制是我们使需要的信号区别于噪音方法。通过调制我们可以使红外光以特定的频率闪烁。红外接收器会适配这个频率，其它的噪音信号都将被忽略。 你可以认为这种闪烁是引起接收器“注意”方法，正如我们人类特别容易被黄色的灯光引起注意一样，甚至在白天。

在串行通讯里，我们经常谈及‘marks’和‘spaces’标记。‘spaces’是个默认信号，是指发射管关闭状态，在‘spaces’期间，红外光不被发射。反之在‘marks’状态期间，红外光以特定的频率脉冲形式发射。在消费类电子产品里，脉冲频率普遍采用30KHz 到 60KHz 这个频段。在接收端，一个‘space’信号以高电平的重现方式输出。反之一个‘mark’信号便是以低电平方式重现。 
请注意，这里的‘marks’和‘spaces’不是我们需要发送的状态 1 和 0。‘marks’和‘spaces’以及 1和0之间的真正关系取决于被应用的协议。更多关于协议的信息，下面的协议部分将继续介绍。

发射机：

发射机通常是一个带电池的手持装置。它设计成尽可能减少功耗，以及发射的信号尽可能强以致发射的距离更远。更甚之是，它可以经受震动。 已经有很多现成的红外发射芯片，较老版本的芯片仅支持单一的协议。现在很多低功耗芯片用于红外发射的一个根本原因是它们可以更灵活的运用在这方面。当没有遥控按钮按下时，它们处于几乎不消耗电
能的低功耗待机模式，而当按钮按下时，它们会马上唤醒发射相应红外命令。 石英晶振很少使用在这些手持发射装置。它们极度脆弱以致在发射装置掉在地上时损坏。而陶瓷晶振更适合在这些设备上使用，因为它们可以承受很大机械震动，而它们较低的精确性应用在这里并不重要。 通过红外 LED 的电流范围在 100mA 到达 1A！为了使遥控的距离更远，通过红外 LED 的电流尽可能高。而实际设计时应结合 LED 的参数、电池寿命和遥控距离适中选取。通过红外 LED 的电流可以达到这么高时因为驱动 LED 的脉冲时间很短。红外 LED 的平均功耗不应该超过最大值。你也需要注意红外 LED的峰值电流不能超标。所有这些参数都可以参阅LED的数据表。

路就可以用来驱动红外LED。选择三极管时应该考虑的是合适的HFE 和频率响应参数。 图中的限流电阻可以简单地通过欧姆定律计算（U=IR）。而在红外LED 的压降低至1.1V。 如上说提及的驱动电路，有个缺点：当电池电压下降时，通过LED的电流也跟着下降，最终导致遥控的距离更短。 而一个射极跟随器可以解决这个问题。两个二极管串联和三极管的的基极并联可以三极管的基极电压箝位在1.2V左右， 因而三极管基极到射极的电压箝位在0.6V左右，使得发射极电压始终保持在0.6V左右。所以恒定的放大倍数通过恒定的限流电阻最终仍得到一个较为恒定的大射极电流。仍然可以通过欧姆定律计算通过红外LED的电流。 

接收机：

市场上有很多现成的接收器。最重要的选择条件便是调制频率和你所在区域的可行性。

红外信号由接收器的检波二极管接收，信号通过放大和限幅2个环节处理。限幅模块如同一个AGC （自动增益控制电路），使信号有稳定的脉冲电平，因而可以忽略由于遥控距离不同接收信号强弱引起的问题。  图中，很好理解只有AC（交流）信号可以通过带通滤波器。带通滤波器用于调谐发射极调制发射频率。在一般的消费类电子产品中，这个频率的范围为30KHz 到60KHz。 接下来的模块是检波，积分和比较。这三个模块用于检出调整频率：若有调制频率信号，则比较器输出低电平。 
如作者之前所说，所有这些功能模块都集成到单一的电子器件（红外接收头）。市场上有很多生产商的现成的产品，大多数的产品都针对特定的频率有多种型号。 
请注意，接收头的增益都设置到很大，因而接收系统很容易振荡。一个大于22uF电容接到接收头的电源端由着有效地退偶作用。很多数据表建议串联一个330欧姆再接退偶电容的RC滤波方法。 欧洲较著名的接收头生产商家有：西门子，Vishay（威世），Telefunken。西门子SFH508-XX系列，调制频率为30，33，36，38，40和56KHz。 
在亚洲，夏普、厦门华联及日本电子是最主要的三个生产商。