《《紅外遙控器》PPT課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《《紅外遙控器》PPT課件.ppt（42頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第五章：紅外遙控器,,5.1 紅外線(xiàn)的概念與特征,基本概念,5.1 紅外線(xiàn)的概念與特征,基本特性,溫度大于絕對(duì)0度的物體，均向外輻射紅外線(xiàn) 光熱效應(yīng)。（被紅外線(xiàn)照射可使物體發(fā)熱，如紅外線(xiàn)照射可促進(jìn)血液循環(huán)） 紅外線(xiàn)波長(zhǎng)介于可見(jiàn)光與微波之間，近紅外線(xiàn)有可見(jiàn)光傳播特性，直線(xiàn)，反射，折射。。。遠(yuǎn)紅外有微波特點(diǎn)，能穿透部分不透明物質(zhì)。,紅外線(xiàn)應(yīng)用,紅外線(xiàn)攝像（如：小區(qū)夜晚紅外攝像頭） 紅外檢測(cè)（如：視頻小車(chē)） 熱釋電紅外探測(cè)（如：紅外感應(yīng)燈，紅外制導(dǎo)） 。。。。。,5.2 紅外傳感器,功能: 紅外線(xiàn) 電壓 分類(lèi)： 主動(dòng)型（光探測(cè)型）：紅外發(fā)射傳感器,接收傳感器成對(duì)使用。 被動(dòng)型（熱探測(cè)型）：熱源(

2、紅外源)?熱釋電紅外傳感器? 電壓。,,光探測(cè)型（主動(dòng)）,熱探測(cè)型（被動(dòng)）,P77,5.2 紅外傳感器 一、紅外發(fā)光二極管,分類(lèi)： 砷化鎵GaAs LED ：發(fā)光效率10%-20%，高于可見(jiàn)光LED. 鋁化鎵GaAlAs LED: 發(fā)光效率接近20%，高于GaAs LED,價(jià)格較貴 激光二極管LD(Laser Diod): 方向性好，能量集中，昂貴，壽命短。,注:LED是Light Emitting Diode的縮寫(xiě)，即發(fā)光二極管 IR是Infra-Red的縮寫(xiě)，即紅外,封裝：玻璃或樹(shù)脂透鏡窗口+金屬或陶瓷底座,,5.2 紅外傳感器 一、紅外發(fā)光二極管,基本特性 紅外波長(zhǎng)：遙控用紅外LED,

3、波長(zhǎng)在0.9-1.0微米之間，屬近紅外。 伏安特性（壓流關(guān)系）：類(lèi)同與普通二極管，單向?qū)щ娦浴?輸出特性：電流與發(fā)出紅外光功率關(guān)系。,說(shuō)明：小電流時(shí)，輸出紅外線(xiàn)功率與電流成正比，大電流時(shí)，輸出紅外線(xiàn)功率為飽和值。,5.2 紅外傳感器 一、紅外發(fā)光二極管,基本特性 指向特性,球面透鏡(輻射角小),平面透鏡(輻射角大),主要參數(shù) 工作電流IF:允許的長(zhǎng)時(shí)正常工作直流電流，若長(zhǎng)時(shí)大于此值，將發(fā)熱損壞。小功率管為30-50毫安。 峰值電流IFP:允許的瞬時(shí)電壓最大值，一般為600毫安以上。 Pm與Po: Pm是二極管消耗的功率,Po是發(fā)出紅外光的功率，效率低于20%。 峰值波長(zhǎng):發(fā)出連續(xù)譜的紅外光，光

4、強(qiáng)最大的紅外光的波長(zhǎng)為峰值波長(zhǎng)，一般為900nm. 反相漏電流IR：紅外發(fā)光二極管反向未被擊穿時(shí)反向電流。 響應(yīng)時(shí)間Tw:微秒級(jí)。,5.2 紅外傳感器 一、紅外發(fā)光二極管,P79,基本驅(qū)動(dòng)方式---直流恒流驅(qū)動(dòng),5.2 紅外傳感器 一、紅外發(fā)光二極管,簡(jiǎn)單直流驅(qū)動(dòng),恒流源驅(qū)動(dòng),P80,注意： 1）峰值電流越大，則峰值功率越大，則發(fā)射距離越遠(yuǎn)。 2）為使LED不因發(fā)熱損壞，峰值電流越大，方波占空比應(yīng)越小。 3） 方波可表示‘0’、‘1’序列,故可編碼，電視機(jī)遙控不同按鍵發(fā)不同編碼。,基本驅(qū)動(dòng)方式---脈沖驅(qū)動(dòng) （P81 圖5-7）,5.2 紅外傳感器 一、紅外發(fā)光二極管,P81,紅外發(fā)光二極管的

5、應(yīng)用,5.2 紅外傳感器 一、紅外發(fā)光二極管,P82,原理：半導(dǎo)體的光電效應(yīng)：光照射->光電流 外形：透明玻璃外殼+底座,5.2 紅外傳感器 二、光電二極管,P83,基本特性 伏安特性,5.2 紅外傳感器 二、光電二極管,在反偏狀態(tài)下，受光照射時(shí)導(dǎo)通，該電流稱(chēng)為光電流，光照強(qiáng)度越大，光電流越大。數(shù)量級(jí)：微安級(jí)，幾十微安。,光譜響應(yīng)特性,光譜范圍：400-1100納米。 峰值波長(zhǎng)：880-900納米。,P83,基本特性 光照特性,5.2 紅外傳感器 二、光電二極管,在反偏狀態(tài)下，反偏電壓大于某臨界值時(shí)，光生電流與光照強(qiáng)度呈線(xiàn)性關(guān)系，而與電壓幾乎無(wú)關(guān)。,P84,基本應(yīng)用,5.2 紅外傳感器 二、光

6、電二極管,P85,注：1)為保證光強(qiáng)與光電流呈線(xiàn)性關(guān)系，反向電壓應(yīng)大于5V. 2)左圖中Rb，Rc不宜過(guò)大，否則退化為開(kāi)關(guān)電路。,光電流放大,光開(kāi)關(guān)電路,光電三極管,5.2 紅外傳感器 三、光電三極管,P87,模型：光電二極管并聯(lián)晶體三極管。光電流是毫安級(jí)（二極管是微安級(jí)）。 外觀(guān)：只引出C極和E極，與光電二極管一樣。為濾除可見(jiàn)光，常采用黑色樹(shù)脂封裝，球形封裝的作用是聚光。,光電三極管組成的電路,5.2 紅外傳感器 三、光電三極管,P89,（a）光電開(kāi)關(guān) （b）光電放大,5.3 紅外專(zhuān)用接收集成電路,從紅外電視機(jī)遙控器說(shuō)起：,靜音鍵,,,,,,,,,,,,,1,0,0,0,1,1,,編碼,,

7、對(duì)40KHz矩形波調(diào)制,,,毫秒級(jí),,,,1,0,0,0,1,1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,驅(qū)動(dòng)紅外LED發(fā)出紅外光,,,,,微秒級(jí)，小占空比,P89,5.3 紅外專(zhuān)用接收集成電路,CX20106A功能：解調(diào)設(shè)定頻率的紅外脈沖。,,,,1,0,0,0,1,1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,CX2016A,,,,,,,,,,,,,,1,0,0,0,1,1,,CX2016A,,解碼,靜音命令,P89,5.3 紅外

8、專(zhuān)用接收集成電路,P90,放大：自適應(yīng)放大倍數(shù) 限幅：消除寄生調(diào)幅分量 帶通濾波：中心頻率由5腳外接電阻確定。 檢波:提取包絡(luò) 積分:平滑 整形輸出：輸出高低電平表示的0、1脈沖。,5.3 紅外專(zhuān)用接收集成電路,P90,1腳：光電信號(hào)輸入 5腳：電阻確定載波脈沖頻率 7腳：輸出解調(diào)波 其他腳:固定接法,,一、紅外線(xiàn)遙控的基本概念 二、紅外線(xiàn)遙控的特性 三、紅外線(xiàn)遙控的基本原理,5.4 紅外線(xiàn)遙控的基本原理,指令按鍵,信號(hào)產(chǎn)生,調(diào)制,討論問(wèn)題：能夠區(qū)分多個(gè)按鍵的紅外遙控原理,驅(qū)動(dòng)電路,紅外發(fā)射,,紅外接收,前置放大,解調(diào),執(zhí)行環(huán)節(jié),,執(zhí)行電路,記憶驅(qū)動(dòng),,調(diào)制方式：二進(jìn)制脈沖幅度調(diào)制（PAM P

9、ulse Amplitude Modulation） 脈沖頻率調(diào)制,,頻分制與碼分制,5.4 紅外線(xiàn)遙控的基本原理,頻分制：不同頻率代表不同命令,頻率為F1的方波發(fā)生器,頻率為F2的方波發(fā)生器,。。。,頻率為F3的方波發(fā)生器,,,,,,,,,,。。。,,頻率為F3的方波發(fā)生器,,,,,驅(qū)動(dòng)電路,紅外發(fā)射,,P93,,頻分制與碼分制,5.4 紅外線(xiàn)遙控的基本原理,碼分制：按鍵編碼后再進(jìn)行二進(jìn)制調(diào)幅。 （注意這里的碼分制不是碼分復(fù)用CDMA的概念）,P93,指令按鍵,指令編碼,振幅調(diào)制,驅(qū)動(dòng)放大,紅外發(fā)射,,,,紅外接收,前置放大,解調(diào)電路,指令解碼,記憶驅(qū)動(dòng),,執(zhí)行環(huán)節(jié),被控對(duì)象,指

10、令編碼：首部標(biāo)示+指令信息+尾部標(biāo)識(shí)，編/解碼有專(zhuān)用IC: PT2262/PT272。,振幅調(diào)制：將0，1編碼轉(zhuǎn)換成載波脈沖的有無(wú)，振幅解調(diào)有專(zhuān)用IC:CX20106等。,5.4 紅外線(xiàn)遙控的基本原理 四、常用紅外光發(fā)射電路 討論問(wèn)題：如何產(chǎn)生紅外脈沖。 思考: 為何要產(chǎn)生紅外脈沖? 畫(huà)出Vc及Pin3的波形。,P94,工作原理：令C1電壓=0 -> S=1 ->pin3 = “1”, Pin7 內(nèi)懸空->C1通過(guò)R1+R2充電…->C1充電到0.66Vcc時(shí)，R=1,Pin3 = “0”,Pin7內(nèi)接地->C1通過(guò)R2放電。。>放到0.33Vcc時(shí)，S=1,Pin3 = “1”; Pin7內(nèi)

11、懸空 -> C1通過(guò)R1+R2充電…VT1/VT2部分分析：書(shū)上有錯(cuò)，Pin3輸出”1“，VT1飽和導(dǎo)通，VT2截止。反之VT2導(dǎo)通。LED1在SA閉合時(shí)候恒亮（高頻率的亮滅交替）。參數(shù)計(jì)算：Pin3高電平持續(xù)TH = 0.69（R1+R2）C1 低電平持續(xù)TL=0.69R2*C1 問(wèn):T,紅外脈沖占空比？如何獲得紅外窄脈沖（高占空比）。,2.多諧振蕩紅外光發(fā)射電路（分立元件，成本低） 3.集成振蕩紅外光發(fā)射電路,5.4 紅外線(xiàn)遙控的基本原理 四、常用紅外光發(fā)射電路,P95,a,b,c,d,e,各IC均為反相器，集成在CD4069中,令電容的初始電壓為0，C點(diǎn)初始點(diǎn)電壓為0，試?yán)L出a,e的電壓

12、波形。,脈沖周期：2.2(R2+Rp)C,5.7 紅外遙控器的應(yīng)用舉例 一、單通道紅外線(xiàn)遙控電路,P102-103,(1)兩個(gè)振蕩電路，紅外接收頭，LM567作用。 (2)通讀分析（P102-P103） (3)思考回答: LM567 3腳及8腳波形？,,F2 = 1/1.1RC,,正比于頻率捕捉范圍,38KHz一體化紅外接收頭,,補(bǔ)充：RC電路充電時(shí)間,電路中的電容原來(lái)未充電，uC(0-)=0。t=0時(shí)開(kāi)關(guān)閉合，求解此電路：,,思路：電路已經(jīng)是最簡(jiǎn)式，直接列微分方程求電容電壓變化。,(1)微分方程：,(2)非齊次方程解的結(jié)構(gòu)：,為齊次解（對(duì)應(yīng)齊次方程,的解）,為特解（一個(gè)滿(mǎn)足非齊次方程,注：特

13、解一般具有與輸入激勵(lì)函數(shù)相同的模式,補(bǔ)充：RC電路充電時(shí)間,，解方程：,令：,解得：,求齊次解,求特解,代入方程：,令：,解得：,補(bǔ)充：RC電路充電時(shí)間,故：,式中的常數(shù)K由什么確定？,Answer:初始條件,,所以：,進(jìn)一步可求得：,補(bǔ)充：RC電路充電時(shí)間,補(bǔ)充：RC電路充電時(shí)間,,思考：從上圖看充電時(shí)間應(yīng)該是4RC,為什么我們的系數(shù)有時(shí)候是0.69，有時(shí)候是2.2 ？,答：有的充電從0.33Vcc→0.66Vcc(0.69) 有的充電從邏輯低電平到邏輯高電平（2.2）,5.7 紅外遙控器的應(yīng)用舉例 二、家用多路紅外遙控器,104,LC2190功能：集編碼及調(diào)制為一體。,思考：編碼的概念（爆

14、破），對(duì)什么編碼？調(diào)制的概念？,RP,C2:載波頻率控制，一般為38KHz。,S1,S2:連續(xù)發(fā)射，單次發(fā)射的概念？,5.7 紅外遙控器的應(yīng)用舉例 二、家用多路紅外遙控器,104,,電源電路,,,解調(diào)電路,譯碼電路,說(shuō)明：VT2發(fā)射極畫(huà)反了。,5.7 紅外遙控器的應(yīng)用舉例 五、衛(wèi)生間濕手烘干器,109,請(qǐng)同學(xué)分析：提示GT外特性,5.7 紅外遙控器的應(yīng)用舉例 補(bǔ)充實(shí)例—紅外反射式自來(lái)水龍頭,視頻引例 熱體紅外輻射規(guī)律：熱體 溫度越高，輻射的紅外線(xiàn)頻率越高。 熱釋電紅外傳感原理:,5.8 熱釋電紅外傳感器 一、熱釋電紅外傳感器的工作原理,,,極化體,捕獲的電荷,原理：紅外照射→內(nèi)部極化程度變?nèi)酢?/p>

15、內(nèi)部電場(chǎng)減弱→表面電荷欲“逃脫” ，產(chǎn)生對(duì)外電壓（熱釋電效應(yīng)）→內(nèi)外電場(chǎng)再平衡→對(duì)外不顯電性。,,,平衡時(shí)對(duì)外不顯電極性,思考：要不斷對(duì)外產(chǎn)生電壓，有何要求？,110,5.8 熱釋電紅外傳感器 二、熱釋電紅外傳感器的組成,110,濾光片：通過(guò)波長(zhǎng)：7-14微米（人體9微米）可見(jiàn)光及其他波長(zhǎng)紅外被濾除。 探測(cè)元件：熱釋電效應(yīng)器件 場(chǎng)效應(yīng)管：阻抗匹配，信號(hào)放大。,5.8 熱釋電紅外傳感器 二、菲涅爾透鏡,功能： （1）聚焦 （2）形成交替的“盲區(qū)” “高靈敏區(qū)”，人移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生“紅外脈沖”，使傳感器持續(xù)輸出信號(hào)。,112,5.8 熱釋電紅外傳感器 一種人體活動(dòng)時(shí)的熱釋電紅外檢測(cè)模塊,三線(xiàn)引腳：VSS Vdd 信號(hào)線(xiàn) 1-bit 輸出 工作電壓：3.3-5V 探測(cè)距離：6米 觸發(fā)方式跳線(xiàn)可選： （1）人體移動(dòng)時(shí)輸出高電平，人體靜止輸出低電平。 （2） 人體移動(dòng)時(shí)輸出脈沖，人體靜止是輸出低電平。 思考：如何設(shè)計(jì)視頻中的人體移動(dòng)報(bào)警器。 單片機(jī) Vs 555,5.9 熱釋電紅外遙控電路應(yīng)用舉例 二.防盜報(bào)警電路,分析提示：ua741理想運(yùn)放， 整流，驅(qū)動(dòng)。。。,第5章復(fù)習(xí),紅外線(xiàn)特性及其傳感器 紅外脈沖載波的產(chǎn)生 編碼及解碼的概念 紅外遙控發(fā)射器及接收器 熱釋電紅外器件及應(yīng)用,