Michail Papadimitriou
В этом проекте описан усилитель инфракрасных сигналов пультов дистанционного управления для бытовых электронных устройств.
Модуль инфракрасного детектора принимает ИК сигнал от пульта ДУ, а два ИК светодиода переизлучают сигнал к устройствам. Вы можете поместить ИК излучающие диоды непосредственно возле устройства, которым собираетесь управлять, подключив его проводами, а сам ретранслятор расположить в непосредственной близости от пульта ДУ. На картинке слева светодиоды припаяны к плате. Схема состоит из трех основных частей: модуля инфракрасного приемника, генератора на таймере 555 выходного излучателя. Работа схемы будет описана ниже.
Схему разработал Andy Collinson, и ее можно найти здесь: http://www.zen22142.zen.co.uk.
Инфракрасный сигнал
Инфракрасный сигнал, излучаемый из пульта ДУ, несет информацию, необходимую для управления устройствами. Этот сигнал состоит из импульсов, в которых закодированы биты 1 и 0, указывающие устройству нужную операцию. Один из наиболее распространенных протоколов, используемый для кодирования инфракрасных сигналов – протокол RC5, разработанный фирмой Philips. Сигнал состоит из двух частей: импульсов управления и несущей частоты, как показано на рисунке ниже.
Наиболее часто для несущей используется частота 38 кГц, частота управляющих импульсов лежит в диапазоне 1…3 кГц. Несущая модулируется управляющими импульсами и результирующий сигнал излучается пультом ДУ в инфракрасном диапазоне электромагнитного спектра. Инфракрасный свет не видим для человеческого глаза. Узнать, излучает инфракрасный диод свет или нет, можно с помощью камеры. Направьте камеру на инфракрасный светодиод и вы увидите, что свет пропадает.
Описание схемы
Инфракрасный сигнал принимается микросхемой TSOP1738. TSOP1738 – это инфракрасный приемник, работающий на частоте 38 кГц. На выходе инфракрасного приемника мы получим демодулированный сигнал, представляющий собой низкочастотные управляющие импульсы. Инфракрасный приемник запитан от цепочки C1, R1 и Z1, которая формирует напряжение 5 В. В отсутствие сигнала инфракрасный детектор выдает высокий уровень, транзистор Q1 открыт, на контакте 4 микросхемы 555 низкий уровень и таймер находится в состоянии сброса. Q1 выполняет, также, функцию преобразователя уровня, согласующего 5 вольтовый сигнал от TSOP1738 в 9 вольтовый для микросхемы IC1.
Когда на выходе TSOP1738 будут появлятся управляющие импульсы, таймер 555 будет начинать генерацию на заданной частоте, продолжительностью равной длительности управляющего импульса. Это означает, что на выходе 3 мы получим сигнал, подобный исходному модулированному сигналу. В нем присутствует несущая и управляющие импульсы. Частота генерации задается элементами R4 и C2, а период вычисляется по формуле:
T = 1.4 R4 C2
Подстроечный резистор R5 используется для точной настройки генератора на частоту 38 кГц, что соответствует несущей частоте.
Выходная часть состоит из R6, Q2, одного красного светодиода, двух инфракрасных светодиодов и двух токоограничительных резисторов R7 и R8. Транзистор Q2 включен как повторитель напряжения. Это означает, что когда на базе транзистора Q2 высокий уровень, транзистор открыт, позволяя току течь через светодиоды. Ток светодиодов устанавливается резисторами R7 и R8 в соответствии с формулой:
Таким образом, инфракрасные светодиоды излучают сигнал, подобный тому, что принял TSOP1738, следовательно, они повторяют сигнал с большей интенсивностью инфракрасного излучения. Красный светодиод используются как оптический индикатор выходного сигнала. Схему можно питать от 9 вольтовой батарейки.
Перечень компонентов схемы
|
R1 |
1 кОм |
|
R2 |
3.3 кОм |
|
R3 |
10 кОм |
|
R4 |
15 кОм |
|
R5 |
4.7 кОм, подстроечный |
|
R6 |
2.2 кОм |
|
R7 |
470 Ом |
|
R8 |
47 Ом – ½ Вт |
|
C1 |
47 мкФ – 16 В |
|
C2 |
1 нФ лавсановый |
|
C3 |
100 мкФ – 16 В |
|
C4 |
47 мкФ – 16 В |
|
Z1 |
стабилитрон 5.1 В |
|
Q1 |
|
|
Q2 |
|
|
IC1 |
|
|
LED1 |
красный светодиод |
|
LED2, 3 |
инфракрасные светодиоды |
|
Инфракрасный |
TSOP1738 или IR38DM |
Печатная плата
Печатная плата разработана в системе Eagle.
Загрузить печатную плату в формате Eagle или PDF.
Тестирование
Перед тем, как запитать схему, удалите инфракрасные светодиоды. В отсутствии сигнала красный светодиод не должен светиться. Теперь нажмите кнопку на пульте ДУ, красный светодиод должен замерцать. Если происходит именно так, ваша схема работает правильно. Установите инфракрасные диоды. В процессе тестирования мы обнаружили, что инфракрасный сигнал, излучаемый пультом ДУ и инфракрасный сигнал, излучаемый схемой пересекаются, и из за этого принимающее устройство не реагирует на сигнал. Такое случается, когда пульт ДУ и инфракрасные диоды устройства находятся в одной комнате. Чтобы решить эту проблему, мы изолировали инфракрасный световой луч от пульта ДУ. Сделали это с помощью тонкой трубки спереди инфракрасного сенсора, как показано на фотографии ниже. Таким образом, световой луч из пульта ДУ падает непосредственно в ИК приемник. Еще одно решение – поместить излучающие диоды в другую комнату.
Установка
Мы установили устройство на стене, как показано на фотографии ниже. На фото видно, что светодиод пульта ДУ оптически изолирован от окружающего пространства. Вы также можете заметить, что один светодиод перемещен к управляемому устройству.
