一种改进型硬件红外遥控检测仪的设计与实现

摘要：本文介绍了一款改进型红外遥控检测仪的工作原理及实现方法，利用电磁波对红外光线进行中近程传输，实际可控制信号距离不小于50米，而改进后的红外遥控检测仪结构简单，可靠性高，实用性强，是目前智能家居中最为广泛的一种遥控装置。

关键词：检测；红外遥控；解码；控制

中图分类号：TP311 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）09-0229-02

随着现代电子技术的迅猛发展，各种各样的智能家居产品走进了千家万户，由于人们对电子产品智能化、自动化、信息化技术的要求逐步提升，而红外遥控技术在智能控制中就凸显得尤为重要[1]；它在工业自动化、生产过程控制、信息采集和处理、通信工程、红外制导、电子对抗、环境检测、汽车遥控、智能家居等方面得到了广泛的应用，由于不同的智能家居设备所遵循的红外传输规约不尽相同，给使用者带来了诸多的不便，为了能更好地确定遥控设备能够发出正确的红外编码、更准确地解决遥控信号检测问题而设计出一款由硬件电路设计而成的改进型红外遥控电子测试仪备受关注；该款红外遥控测试仪能够正确无误的检测出红外编码信号进行处理，并成为目前智能家居领域中使用最为广泛的一种遥控通信手段，可以方便快捷的实现红外遥控电路的检测功能。

1 设计方案

1.1 电路系统框图

该电路的系统框图主要包括以下六部分，如图1所示；

1.2 电路原理图

1.3 电路工作原理

该红外遥控测试仪电路系统重点介绍了接收系统的工作原理，系统的发送设备可以是任何一款具有红外功能的遥控装置；而接收端则采用一体化红外接收头，利用电磁波对红外光线信号进行实施传输控制，当接收到红外遥控信号时，并进一步对接收到的红外信号进行放大、滤波、整形、解码、最终将获得的TTL电平编码信号传送给可控电路进行控制[2]。电路系统设计框图如图2所示。

220V上电接通后，通过并联RC积分电路经过二极管进行半波整流，输出半个周期的正弦波形，再经过5.1V稳压二极管进行稳压，由于输出的5.1V电压波形不稳定，还需要经过电解电容滤波输出稳定的5.1V电压为红外接收装置提供合适的待工作电压；当CHQ1838没有接收到外界红外遥控装置所传送的信号时，CHQ1838便没有输出信号，放大器的基极便没有信号输入，三极管不工作，发光二极管无压降，指示灯不亮，此时，双向可控硅就没有触发控制信号，双向可控硅不工作，5.1V电源直接加在限流电阻和指示发光二极管VD4上，指示发光二极管常亮；当CHQ1838有接收到外界红外信号时，CHQ1838有输出信号，放大器有基极有信号输入，三极管导通，工作发光二极管VD3有电压，工作发光二极管亮；此时，双向可控硅就有触发控制信号，双向可控硅工作；5.1V电源被放大电路短路，电压没有加在限流电阻和指示发光二极管上，指示发光二极管VD4不亮。

2 硬件电路设计

2.1 半波整流电路

输出电压在一个周期内二极管只在正半周导通，整流后的电压是直流脉冲电压[3]，波形就是正弦波的一半即上半周，利用电容的充放电特性来补平波形，使输出波形更接近平直，也可以理解为整流后的直流中还有交流成分，这些交流电通过电容旁路掉，通过二极管形成半个周期的脉冲直流电压波形。

2.2 稳压滤波电路

电网电压经过RC积分电路变换和二极管VD1半波整流后，虽然电压基本上能够接近于脉动的直流电压；由于受电网电压波动、负载、温度变化等性能参数的影响总会有一小部分干扰电压信号通过，直接影响到后极电路性能的稳定性；因此，在确保稳定输出的同时，利用稳压二极管的反向击穿特性，来维持直流电压的有序输出，进而达到实现稳压功能。

电容C2采用低通滤波其作用是对VD2稳压电路输出的脉动直流电压信号进行一次平滑滤波，其目的是为了滤除稳压信号中的纹波电压，确保所输出的基波频率信号能够顺利通过，为后续电路提供一个稳定的直流电压信号。

2.3 放大电路

2.3.1 1838红外接收系统结构

1838红外接收器有三个引脚，即电源引脚、接地端和信号输出端，不同型号的红外接收器所能够接收到调制信号频率参数也不相同，该款改进型红外遥控测试仪可以根据发射端所发出的调制信号的载波频率自动解调出相应频率信号，如图3所示：。

根据红外遥控系统接收器的内部结构工作原理，其结构主要分为调制、发射和接收三部分[4]，如图4所示：

图4便是CHQ1838一体化红外接收器收发系统的典型内部结构，为了生产需要将该红外接收器集成到一个元件中，使之成为一款一体化的红外遥控接收头器；其内部电路主要由红外监测二极管、放大器、限副器、带通滤波器、积分电路、比较器六部分构成，其工作原理[5]：

当有红外信号发出时被红外监测二极管监测到后，直接将监测到的红外信号送入放大器和限幅电路中，然后限幅器再根据脉冲信号的大小把脉冲信号幅度控制在符合电路要求的范围之内，此时符合要求的脉冲信号便进入了带通滤波器，带通滤波器根据频率范围要求选择出30KHz到60KHz的负载波信号，并通过解调电路和积分电路送入比较器中，经过信号比较器比较后输出高低电平，由于输出的高低电平和发射端是反相的，其目的是为了进一步提高接收的灵敏度，最后还原出发射端的信号波形。

2.3.2 工作原理

由于电路中容易引起电源干扰现象；因此在接收头供电引脚上须加一个容量为30uF的滤波电容和一个330电阻来降低电源的干扰性；VCC上电以后，当输入电压为0时无接收信号时， 在基极偏置电阻Rb的作用下，晶体三极管导通，三极管基极便有了正向偏置电流Ib，集电极电流Ic，晶体管工作在放大区，即集电极电流Ic=βIb；便可得到集电极电流在集电极电阻Rc上所形成的压降为Uc= Ic Rc。

当三极管的基极有信号Vi输入时，基极输入电压信号Vi将和三极管静态正偏置电压UBE相串连一起作用于晶体管发射结上；此时发射结上的电压瞬时值即为 UBE = Ube +Vi；如果三极管的静态电压值和静态电流值设置合理，则输入信号的电压幅值被限幅器限制在一定范围之内；因此，三极管基极的电流瞬时值将随着Ube变化而变化，ib由一个固定不变的静态基极电流IB和一个动态的基极电流iB组成，即ib=IB+iB；利用双向可控硅實现指示信号与触发信号的转化。

3 调试与安装

经过PCB制版、焊接检查后，对各单元电路进行分步调整，确保各单元电路连接安全正确并接通电源后，利用示波器分别检测各单元电路波形显示状态及电参数，对比放大器静态和动态工作点情况确保正常后即可输入信号；当有遥控信号发出时，观察双向可控硅在接通状态下信号工作情况，正确判断出红外遥控器接收系统是否能够正确译出红外编码，根据周期频率画出编码波形图并实际测量遥控距离。

4 总结

通过对各种红外遥控器的编码方式、码型结构、传输原理分析，该款红外遥控系统从设计、调试和实现过程中发现，由于元器件选用上的复杂性和性能参数的稳定性，对测试结果造成了一定的影响，通过对红外接收系统附属电路的优化和调整很好地解决了不同红外遥发送设备的兼容性和稳定性，且具有很好的市场发展前景和可观的经济效益。

参考文献：

[1] 赵全全，黄梓瑜.ZigBee网络的红外遥控技术在智能家居中的应用[J].信息通信，2015（3）：36-37.

[2] 陈惠特.基于单片机的红外遥控系统设计[J].信息通信，2015（3）：49.

[3] 田清华.二极管单向限幅电路分析[J].电子制作，2013（6）：4.

[4] 蔡勇.基于FPGA的多功能红外遥控器设计[D].硕士论文，2007.

[5] 赵高丽，宋军平，赵晓兵.数据红外线调制和远距传输技术研究——以51单片机为例[J].信息与电脑，2017（13）：107-110.

【通联编辑：唐一东】