基于CX20106的紅外遙控調(diào)速器設(shè)計(jì)

孫俊杰， 鄢 妍

(①江西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330032；②江西科技師范學(xué)院，江西 南昌 330013)

0 引言

紅外線遙控器包括紅外線發(fā)射機(jī)與紅外線接收機(jī)，目前紅外遙控技術(shù)廣泛應(yīng)用在電視、錄像，音響等設(shè)備上。本設(shè)計(jì)采用發(fā)射機(jī)與電視、音響等設(shè)備的發(fā)射機(jī)兼容的辦法，即采用電視已有遙控器作為發(fā)射機(jī)來(lái)控制，不需另外做發(fā)射機(jī)[1]。本設(shè)計(jì)為可接收電視遙控器的紅外接收機(jī)，可用于實(shí)現(xiàn)9檔數(shù)顯調(diào)速。

1 紅外技術(shù)簡(jiǎn)介

紅外通訊技術(shù)是無(wú)線通訊技術(shù)的一種，利用紅外線來(lái)傳遞數(shù)據(jù)。由于紅外通訊技術(shù)最大的特點(diǎn)就是不需要連接實(shí)物線纜，并且技術(shù)已經(jīng)非常成熟，因此實(shí)際使用成本低。

紅外通訊技術(shù)通常采用紅外光波段內(nèi)的近紅外線，它的波長(zhǎng)范圍在0.75～25 μm之間。由于紅外線屬于肉眼不可見(jiàn)光，所以抗干擾性強(qiáng)，具有光波的直線傳播特性，不容易產(chǎn)生信號(hào)間的相互干擾[2]。例如，調(diào)制信號(hào)可以直接用控制紅外線光的強(qiáng)弱來(lái)進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線光產(chǎn)生某個(gè)特定頻率的載波，然后采用信息對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，信號(hào)接收端再來(lái)解調(diào)信號(hào)，獲得信息。

2 紅外線預(yù)放器CX20106結(jié)構(gòu)

CX20106的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1所示，預(yù)放器內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)主要分為自動(dòng)偏置控制系統(tǒng)模塊、前置放大系統(tǒng)模塊、限幅放大系統(tǒng)模塊、通頻帶濾波系統(tǒng)模塊、峰值檢波濾波系統(tǒng)模塊、積分比較模塊和施密特整形輸出模塊等幾部分，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外線信號(hào)進(jìn)行遙控接收和信號(hào)分析、處理的功能[3]。預(yù)放器的總AU大小等于80 dB左右，這是為保證它的第七管腳輸出的脈沖序列控制信號(hào)在3.5～5 V之間?？?AU大小由它的第二管腳接入的電容、電阻所決定，電容越大或電阻越小，產(chǎn)生的電壓放大倍數(shù)就越大。電阻阻值范圍大約在 0～10 ? 之間,電容范圍大約在l～1.1 μF之間，不然容易造成頻率響應(yīng)過(guò)大或過(guò)小。第五管腳接入R2為通頻帶濾波系統(tǒng)模塊的f0的外圍控制電阻，通過(guò)改變R2的數(shù)值，便可以將載波輸入信號(hào)的接收頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，當(dāng)中心頻率f0一旦偏離載波輸入信號(hào)頻率，電壓放大倍數(shù)立即減小。第六管腳接入的電容容值 C3范圍大約在330 pF左右,電容容值一旦改變，雖然增大容值可以使CX20106加強(qiáng)抗干擾能力，但同時(shí)也會(huì)使輸出編碼脈沖的持續(xù)周期加大，從而造成遙控距離縮短[4]。第七管腳為CX20106的信號(hào)輸出端，CX20106分析處理后的脈沖信號(hào)由第七管腳輸出給負(fù)載。只要給第一管腳輸入信號(hào)，第七管腳就有輸出信號(hào)。開(kāi)始用20106時(shí)要注意，7腳并不是一直輸出低電平，而是周期性的，而這里只關(guān)心這里有沒(méi)有下降沿出現(xiàn)。

3 電路結(jié)構(gòu)

為了把已有的電視遙控器作紅外發(fā)射機(jī)用，設(shè)計(jì)了如圖2所示的紅外遙控接收機(jī)[5]。

該電路主要由紅外線接收二極管 PH302、紅外線預(yù)放器 CX20106，雙二和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CD4518、譯碼驅(qū)動(dòng)器4511、LED數(shù)碼管以及雙向可控硅、穩(wěn)壓管等電子元件構(gòu)成。

其中，輸入信號(hào)被二級(jí)管PH302接收后轉(zhuǎn)換成數(shù)十微伏到數(shù)百微伏的電信號(hào)，將此信號(hào)送入CX20106的1腳，CX20106處理后的脈沖信號(hào)由7腳輸出給計(jì)數(shù)器 4518，由 4518的輸出來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和數(shù)碼管的顯示。

圖1 CX20106內(nèi)部框

圖2 接收器電路

4 工作原理

當(dāng)按下遙控器的時(shí)候，發(fā)射機(jī)發(fā)射紅外調(diào)制信號(hào)，由接收管 PH302接收。這一信號(hào)調(diào)制頻率為40 kHz左右，信號(hào)較弱，不能直接利用，需經(jīng)CX20106檢波、放大后再送入 4518的計(jì)數(shù)輸入端。計(jì)數(shù)器 4518接成二級(jí)計(jì)數(shù)器串行級(jí)聯(lián)形式，采用下降沿計(jì)數(shù),觀察 CX20106輸出的下降沿。由于紅外遙控器發(fā)射的是脈沖群，含有多個(gè)脈沖，如果用此脈沖群來(lái)直接控制電機(jī)，則很不容易準(zhǔn)確調(diào)在所需要的檔位上，因此將 4518前后級(jí)接成圖示電路，當(dāng)輸入接收到 10個(gè)脈沖時(shí)，輸出的狀態(tài)才改變一次，即調(diào)節(jié)一檔。而 4518的輸出，一方面通過(guò)電阻控制輸出電流，經(jīng)三極管放大后去調(diào)節(jié)雙向晶閘管的導(dǎo)通角 θ，從而來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。合理調(diào)節(jié) R7-R10,便可改變其觸發(fā)信號(hào)的強(qiáng)弱，進(jìn)而改變雙向晶閘管的導(dǎo)通角，也就改變了電機(jī)兩端的電壓，從而改變了電機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到變速的目的[6]。這里的二極管D3-D6起隔離作用，避免各路輸出的干擾。4518的輸出可組合成9檔不同的電流，從而可實(shí)現(xiàn)9檔調(diào)速。4518 的輸出另外可經(jīng)4511譯碼后直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的檔速，其循環(huán)順序?yàn)?到9到停。D7-D10及R11組成一個(gè)4輸入或門，當(dāng) 4518輸出全低時(shí)，控制4511的消隱端為低電平有效，此時(shí)數(shù)碼管不顯示并且電機(jī)也停轉(zhuǎn)。

電源部分采用的是電容降壓方式，市電 220 V經(jīng) C2降壓，再經(jīng)過(guò)整流，穩(wěn)壓，濾波后輸出 5 V的直流電壓。R2和C3組成晶閘管的吸收電路，防止浪涌電流損壞雙向晶閘管。

5 制作

在做好PCB板之后，注意CX20106的放大增益很高，要用金屬屏蔽罩將CX20106及外圍電路加以屏蔽，否則難以正常工作。其余元器件按圖示參數(shù)選用即可。調(diào)速時(shí)主要是觸發(fā)電路，即確定限流電阻 R7-R10的阻值。按遙控器上任意一鍵，使數(shù)碼管顯示1，調(diào)節(jié)R10,使電機(jī)上有一定的端電壓，如200 V；再按鍵，顯示 2，調(diào)節(jié) R9，使 M端電壓為180 V；3檔的觸發(fā)電流由 R9、R10共同決定，不必再調(diào)。實(shí)際只需調(diào)節(jié)1、2、4、8檔時(shí)M兩端的電壓，其余各檔可由這4檔組合決定。此調(diào)速器的安裝位置應(yīng)與電視或音響等其他遙控裝置的角度大于45度，否則在調(diào)節(jié)時(shí)會(huì)影響電視的工作。將此調(diào)速器接上風(fēng)扇的電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)顯調(diào)速的功能。

[1]包浩明.一種紅外線傳感器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].內(nèi)蒙古師范大學(xué)學(xué)報(bào),2003 (06):123.

[2]李鑫,曾光,廖榮輝.基于AT89C52 智能溫度控制器的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2006,29(02):93-96.

[3]丁躍華,陳艷峰,龍箏.紅外遙控系統(tǒng)的一種設(shè)計(jì)方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2007,30(07):50-51.

[4]吳媛媛，葉茂森.紅外遙控技術(shù)淺析[J].廣西輕工業(yè),2009(01):72-73.

[5]侯繼紅.基于CPLD/VHDL語(yǔ)言的紅外遙控解碼器設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù)，2010,43(07):193-194.

[6]高仁璟，劉國(guó)新，唐禎安.基于Si4432的無(wú)線射頻遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].通信技術(shù),2010,43(10):137-139.