图解红外遥控的发射和接收原理

转自图解红外遥控的发射和接收原理

为了更直观地让你们理解红外遥控的原理，这篇文章用照片来帮你理解红外遥控的发射管原理和接收原理。

红外遥控的概述：

红外线的光谱位于黑色光之外遥控工作原理， 波长是0.76～1.5μm，比红光的波长还长。红外遥控是运用红外线进行释放信息的一种控制方法，红外遥控具有抗干扰，电路简洁，容易编码和解码，功耗小，成本低的缺点。红外遥控几乎适用所有家电的控制。

一、红外遥控系统结构

红外遥控系统的主要个别为调制、发射和接收，如图1 所示：

图1 红外遥控系统

1.调制

红外遥控是以调制的方法发射数据，就是把数据和一定速率的载波进行“与”操作，这样既可以增加发射强度又可以提高电池

功耗。

调制载波频率通常在30khz到60khz之间，大多数使用的是38kHz，占空比1/3的方波，如图2所示，这是由发射端所使用的

455kHz晶振决定的。在发射端要对光耦进行整数分频，分频系数通常取12，所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。

图2 载波波形

1.发射系统

目前有很多种芯片可以实现红外发射，可以按照选择发出不同种类的编码。由于发射系统通常用电源电力，这就要求芯片

的性能要很低，芯片大多都设计成可以进入休眠状态，当有按钮按下时才工作遥控工作原理，这样可以提高性能芯片所用的晶振应该有

足够的耐物理撞击能力，不能选用普通的石英晶体，一般是采用陶瓷共鸣器，陶瓷共鸣器准确性没有石英晶体高，但一般

一点误差可以忽略不计。

红外线通过红外发光二极管(LED)发射出去，红外发光二极管（红外发射管）内部构造与普通的发光二极管基本相似，材料和普通发光二极管不同，在红外发射管两端施加一定功率时，它发出的是红外线而不是可见光。

如图3a和图3b是LED的驱动电路，图3a是最简单电路， 选用器件时要切记三极管的开关速率要快，还要考虑到LED的正向

电流和反向漏电流，一般流过LED的最大正向电流为100mA，电流越大，其发射的波形强度越大。

图3a电路有一点缺陷，当电源功率降低时，流过LED的电压会增加，发射波形强度提高，遥控距离才会变小。图3b所示的

射极输出电路可以解决这个难题，两个二极管把三级管栅极电阻钳位在1.2V左右，因此三级管发射极电压固定在0.6V左右，

发射极电流IE基本不变，根据IE≈IC,所以流过LED的电流也基本不变，这样确保了当电源电压过高时还可以确保一定的遥

控距离。

1．一体化红外接收头

红外信号收发系统的典型电路如图１所示，红外接收电路一般被厂商集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。

内部电路包括红外检测继电器，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外检测继电器监测到红外信号，

然后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲振幅控制在必定的水准，而不论红外发射器和的距离远近。交流

信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过译码电路和积分电路进入比较器，比较器输出

高低电平，还原出发射端的讯号波形。注意输出的高低电平和发射端是反相的，这样的目的是为了提升接收的灵敏度。

一体化红外接收头，如图5a、5b所示：

红外接收头的类型众多，引脚定义也不相等，一般都有三个引脚，包括供电脚，接地和讯号输出脚。根据发射端调制

载波的不同应采用相应解调频率的接收头。

红外接收头内部放大器的增益很大，很容易引起干扰，因此在接收头的电力脚上须加上滤波电感，一般在22uf以上。

有的工厂建议在电力脚和电池之间接入330欧电阻，进一步提升电源干扰。

红外发射器可从厂家定制，也可以自己用单片机的PWM产生，家庭遥控推荐使用红外发射管(L5IR4-45)的可产生37.91KHz的PWM, PWM占空比设置为1/3, 通过简单的定时中断开关PWM, 即可产生发射波形。

接收部分电路和程序参考以下的文章：万州光电红外一体化接收头的典型电路

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