赤外線制御システム。スキーム、説明

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赤外線制御システム。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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説明

ここで説明する赤外線制御システムは、コマンドを繰り返し送信することでノイズ耐性が向上しています。この場合、デコーダは、連続して受信した XNUMX つのコマンドのうち少なくとも XNUMX つが同じ情報を含んでいる場合にのみ、対応するコマンドの受信に関する信号を発行します。

送信機

コマンドの送信にはパルス番号コードを使用します。送信機エンコーダは、561 シリーズの 1 つのデジタル CMOS チップ上に構築されています (図 1、DD2、DD1.1)。要素 DD1.2 および DD200 は、約 2 Hz の周波数で動作する方形パルス発生器を組み立てるのに使用されます。 CMOS 素子のスイッチングしきい値は電源電圧の半分に正確に対応していないため、パルスのバランスをとるために素子 R1 と VDXNUMX が従来の発生器回路に追加されました。

ジェネレータのパルスは、通常は 2 の変換係数を持つデコーダ (DD10 チップ) を備えたカウンタに供給されます。カウンタが状態 0 または 1 にあるとき、ピン 0 または 1 (ピン 3) には論理 2 があります。または 1)、要素 DD1.3 を通って送信機のバッファ要素への通過発生器パルスが禁止されます。カウンタの他の状態では、正極性のパルスが送信機のバッファ要素に渡されます。その結果、ボタン SB1 ～ SB7 のいずれも押されていない場合、2.5 パルス周期に等しい間隔で分離された XNUMX つのパルスのパックが送信機のバッファ要素に到着します。このようなパケットの送信は、コマンドが存在しないことに相当します。

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5 つのパルスを含むコマンドの例を使用して、コマンドがどのように形成されるかを見てみましょう。 SB5 ボタンを押すと、以前と同様に、カウンターは最初の 5 つのパルスが変調器に渡されることを禁止します。次に、7 つのパルスが送信バッファに送られ、その後カウンタが状態 7 に設定され、その出力 6 (DD2 のピン 1) が論理 5 に設定されます。この信号は、SB2 ボタンの閉じた接点を介して、送信側バッファに送信されます。結果として、要素 DD0 のピン 10 で、コマンド送信がない場合と同じ持続時間の間隔で区切られた 1.3 つのパルスのバーストが形成されます。

他のボタンを押すと、ボタン番号に対応するパルスのバーストが XNUMX から XNUMX まで同じ間隔で生成されます。

IR トランスミッターは、バッファー要素 (DD3.1、DD3.2)、搬送波周波数発生器 (25 ～ 30 kHz) (DD3.3、DD3.4)、およびアンプ (VT1) で構成されます。搬送波周波数発生器は、エンコーダーからのパルスのバーストの振幅に基づいてモデル化されます。トランジスタ VT1 のコレクタ回路には IR 放射 LED が組み込まれており、エンコーダ信号の正確なコピーを宇宙に送信します。

レシーバー

受信機は、ロシアの産業（特にテレビのRubin、Tempなど）で採用されている古典的な方式に従って組み立てられています。 IRパルスはIRフォトダイオードVD1に入力され、電気信号に変換され、エミッタ接地回路に従って接続されたトランジスタVT3、VT4によって増幅されます。エミッタフォロワはトランジスタ VT2 に組み込まれており、フォトダイオード VD1 とトランジスタ VT1 の動的負荷抵抗をトランジスタ VT3 の増幅段の入力抵抗と一致させます。ダイオード VD2、VD3 は、トランジスタ VT4 のパルス増幅器を過負荷から保護します。レシーバーのすべての入力アンプ段は、深い電流フィードバックによってカバーされます。これにより、外部照明レベルに関係なく、トランジスタの動作点の一定の位置が保証されます。これは一種の自動ゲイン制御です。これは、外部からの IR 放射のレベルが非常に高い、人工換気のある部屋や明るい日光の下で屋外で受信機を操作する場合に特に重要です。

次に、信号は、トランジスタ VT5、抵抗器 R12 ～ R14、およびコンデンサ C7 ～ C9 で組み立てられたダブル T ブリッジを備えたアクティブフィルタを通過します。電灯が発する AC 干渉からコードメッセージ信号を除去します。ランプは、周波数 100 Hz の変調された放射束を生成します。スペクトルの可視部分だけでなく、IR領域でも同様です。フィルタリングされたコードメッセージ信号はトランジスタ VT6 で生成されます。キャリア周波数は不要になり、R18、C14 の単純な RS フィルターを使用して抑制されます。その結果、コマンドエンコーダの出力から得られた信号と完全に同一の信号が得られます。

負極性の入力パルスのパックは、要素 R1、C1、DD1.1 上で組み立てられたドライバーに供給されます。このようなドライバーには、統合チェーンとシュミットトリガーの特性があります。入力でのエッジの急峻さに関係なく、パルスの出力では急峻なエッジが生じます。また、短時間のインパルスノイズも抑制します。

要素 DD1.1 の出力から、パルスが一時停止検出器に供給されます。これは要素 R20、C13、VD4、DD1.2 上に組み立てられます。 DD1.1、DD1.3 と同様に、XOR 要素 DD1.2 は、その入力の 4 つが共通のワイヤに接続されているため、増幅器 - 信号リピーターとして機能し、一時停止検出器はフォローアップとして機能します。パケットのパルスがダイオード VD1.2 を通って要素 DD0 の入力に到達すると、状態 13 に切り替わります。隣接するパルスの間の一時停止中に、コンデンサ C20 は、抵抗 R1.2 を流れる電流、つまり DD4 の入力の電圧によって徐々に充電されます。ただし、.2 はこの素子のスイッチングしきい値には達しません。ダイオード VD1.2 を通る後続の各パルスはコンデンサ C0 を急速に放電するため、バーストの動作中、DD5 の出力は論理 1.2 になります。バースト間の休止中、 DD13 の入力 1 の電圧がスイッチングしきい値に達すると、この素子はコンデンサ C10 を介した状態 1.2 への正帰還により雪崩のように切り替わります。その結果、バースト間の休止中に、DD4 の出力 2 に正のパルスが形成されます。要素 DD0 (図 1.1 の 2 番目の図)、DDXNUMX チップ上のカウンタを XNUMX にリセットします。ドライバ DDXNUMX の出力からのパルスは、次の結果として、カウンタ DDXNUMX の計数出力 CN にも送信されます。つまり、バーストの終了後、カウンターはバースト内のパルス数 (したがってコマンド番号) に対応する状態に設定されます。

図の例として図 4 は、3.1 つのパルスのパックを受信したときのカウンタの動作を示しています。一時停止検出器からのパルスのエッジにより、カウンタからのデータがシフトレジスタ DD3.2、DD4,1、DD1 に再書き込みされ、その結果、論理 1、0、1 がそれぞれピン 1 に表示されます。 2 つのパルスからなる 1 番目のパケットの終了後、一時停止検出器の出力を持つパルスが、以前に記録された情報をシフトレジスタのビット 3.1 からビット 3.2 にシフトし、次のバーストのパルス数をカウントした結果をビット 4.1 に書き込みます。ビット1などその結果、0 つのパルスのバーストを連続して受信すると、シフトレジスタ DD1、DD5、DD6 のすべての出力はそれぞれ論理 5、1、XNUMX になります。これらの信号は DDXNUMX マイクロ回路の主要バルブの入力に到着し、入力信号に対応する信号が出力に現れ、DDXNUMX デコーダーの入力に送信されます。デコーダの出力 XNUMX に論理 XNUMX が表示されます。これは、このコマンドが XNUMX つのパルス数で受信されたことを示します。

これは、干渉なしにコマンドを受信したときに発生します。干渉のレベルが強い場合、パケット内のパルス数が必要なパルス数と異なる場合があります。この場合、シフトレジスタの出力の信号は正しいものとは異なります。そして、メジャーバルブは間違った信号を無視します。

したがって、コマンドデコーダの入力に到着する一連のパルスのバーストにおいて、連続する 6 つのバーストのうち 1 つが正しい数のパルスを持っている場合、DDXNUMX チップの目的の出力では常に論理 XNUMX が維持されます。

送信機のボタンがどれも押されていない場合、送信機の電源がまったくオンになっていない場合、または受信信号がない場合、1 パルスのパケットの終了後の DD2 カウンタのピン 4-2-0 には論理 6 が表示されます。また、DD0 デコーダの使用されるすべてのピンにも論理 7 があります。デコーダからのさらなる信号、コマンドは、要素 DD13 ～ DD21、R30 ～ R5、VD1、VS14、C16 ～ 7、VT1 に組み込まれた輝度制御に送信されます。特に、コマンド 3、5、7、2 は、それぞれ「on」、「off」、「more」、「less」として使用されます。リモコンとコントローラー本体からの同時制御用。デコーダとコントロールボタンからの信号には、論理要素 12OR-NOT (DD4) と 8OR-NOT (DD10) が搭載されています。 XNUMX つ目はスムーズな調整用に設定され、XNUMX つ目はオン/オフ用に設定され、メーターセットリミッター DDXNUMX) とリセットユニットによっても調整されます。

スムーズ制御ユニットには、バッファインバータ DD12.1、DD12.2、速度制御ジェネレータ (DD9.1、DD9.2)、およびキー (DD9.3、DD9.4) が含まれます。輝度制御は次のように機能します。コマンド信号「もっと」と「より少なく」が電子キーに送信され、その結果、「もっと」コマンドで要素 DD9.3 の出力に調整パルスが表示されます。要素 DD9.4 の出力でコマンド「more」を使用します。これらの信号は DD1 カウンタの +1 ピンと -10 ピンに送信され、「オン」信号と「オフ」信号もそれぞれこのカウンタの RE 入力 (パラレル録音、パラレル録音入力に接続されています) に送信されます。「+」（15 個インストールされていることを意味します）に変更し、R を入力します。

バッファ素子DD12.3、DD12.4、DD12.5は、入力と出力の回路を一致させるために使用されます。出力 15 および 0 から取得された信号は、15 および 0 に達したときにメーターを停止するように機能します。「オン」状態そして「オフ」。

レギュレータは、スイッチング素子であるテリスタを使用したパルス制御方式を採用しています。位相調整時間により、制御ユニットのカウンタのビット数と主電源電圧の周期が決まります。DD10 カウンタからのデータは、デジタルコードの形式で DD11 カウンタの並列記録入力に到着します。動作に必要な位相情報は、回路全体に電力を供給する整流器から得られます。降圧トランス T1 からの正弦波電圧は、全波整流ダイオードブリッジ VDS2 によって整流され、可変抵抗器 R27 に供給され、バッファアンプ DD1.3 の入力に供給されます。半波が正の場合、論理要素 DD1.3 の入力は、ゼロ - ローと交差するとき、および負 - ハイを通過するときに、ハイ信号レベルになります。その結果、素子の出力は周波数 100 Hz の短い負のパルスになります。

同期パルスは、DD1.1 カウンタの書き込み許可入力 PE、要素 DD13.3、DD13.4 に組み込まれた RS トリガの出力の 13.1 つ、およびパルス発生器の制御入力 (2 つ) に同時に供給されます。要素 DD1 の入力)。低レベル電圧がカウンタ DD4 の PE 入力に到達すると、クロック入力の信号に関係なく、カウンタのパラレル入力 DXNUMX ～ DXNUMX に以前に記録されたコードがロードされます。並列ダウンロード操作は非同期です。

初期位置では、カウンタの出力 15 は High です。カウントが最大値に達すると、カウンタの +1 入力に次の負のクロック差動が到着すると、その出力にレベル 0 が表示され、RS トリガの入力でローレベルのパルスが受信されます。 DD13.3、DD13.4: 論理要素 DD1.3 からのクロックパルス、およびカウンタ DD11 の出力パルス。クロックパルスに対してシフトされた時間、パラレル入力 D1 ～ D4 のデジタルコードによって決定されます。 RS トリガの出力に High レベルの信号が現れ、テリスタを制御するエミッタフォロワに供給されます。

回路全体は、DA1 スタビライザーチップを使用して電力を供給されます。

回路は次のように設定されます。まず、要素 DD1.3 の応答しきい値が設定され、その出力が負極性の短いパルスを生成します。次に、マスターオシレーターが設定され、その周波数は次の式を使用して計算されます。

fГ=2*FC*(2n-1)、Hz、

ここで、FC は供給ネットワークの周波数、Hz です。 n はカウンターのビット数です。

文学:

ラジオ年鑑 1989 pp.136-141。ノイズに強いラジコンシステム。
ラジオNo.7 pp.1996-42。「盗難警報装置のIRセンサー。」
ラジオNo.1 pp.1991-60。「デジタルパワーコントローラー」

著者：Rusin Alexander Sergeevich、モスクワ; 出版物：N。ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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