Дослідження та аналіз технології
У побутовій радіоелектронній апаратурі отримали широке застосування інтегральні приймачі інфрачервоного випромінювання. По-іншому їх ще називають ІЧ-модулями. Їх можна виявити в будь-якому електронному приладі і в найменших пристроях, якими можна керувати за допомогою пульта дистанційного керування. Ось на приклад, ІЧ-передавач на пульті керування телевізора та на самому телевізорі.
Рисунок 3.1– Пульт з ІЧ діодом
На відміну від звичайного інфрачервоного фотодіода, ІЧ-приймач може приймати і обробляти інфрачервоний сигнал, що є ІЧ-імпульси фіксованої частоти і певної тривалості – пачки імпульсів. Це технологічне рішення позбавляє від випадкових спрацьовувань, які можуть бути викликані фоновим випромінюванням і перешкодами з боку інших приладів, випромінюючих в інфрачервоному діапазоні.
Рисунок 3.2– ІЧ приймач телевізора
Реалізація пультів дистанційного управління на основі апаратно-програмного комплексу досить просте. Існує багато різних варіантів як можна їх виготовити, використовуючи звичайний ІЧ фотодіод.
Рисунок 3.3 – Схема пристрою
Цей варіант передавача хоч і мало ефективний, але його просто зробити без якихось значних навичок і знань в схемотехніці.
Для його реалізації потрібні лише два ІЧ світлодіода (можна використовувати від старих/непотрібних пультів ДУ або придбати їх у найближчому радіомагазині) і аудіо стерео штекер 3.5 мм (підійде від самих дешевих китайських навушників, але було вирішено використовувати перехідник 3.5 мм->2x3.5 мм.
Рисунок 3.4 – Майже готовий пристрій
Після розбору перехідника, потрібно витягнути два металевих кільця — вони більше не потрібні. До мідних пластинок припаюються ІЧ фотодіоди і все збирається назад в корпус і для надійності схема заливається термоклеєм. Плюс в цієї розробки в тому, що схема дешева, але вона не має підсилювача і таким чином сигнал може передаватися тільки на близьку відстань.
Нижче буде показана більш складніша схема, яка містить підсилювач сигналу для більшого радіусу дії.
Р
исунок
3.5 – Схема пристрою з підсилювачем
Але щоб реалізувати таку більш складнішу схему уже потрібно мати певні навички в схемотехніці і вміти виготовляти печатні плати. Крім того на для виготовлення такого пристрою потрібно придбати велику кількість радіотехнічних деталей і як можна побачити нижче на рисунку такий пристрій не буде компактним і зручним у використанні.
Рисунок 3.6 – Зібраний пристрій
Після огляду декількох аналогічних пристроїв були виявлені їх недоліки і переваги, які заключались в розмірах пристроїв, простоті і функціональності. І виходячи з вище описаних параметрів було вирішено взяти переваги окремих пристроїв і з’єднати їх в один, який не мав би недоліків своїх аналогів.
3.1. Іч сигнал
Інфрачервоне світло – оптичне випромінювання з довжиною хвилі більшою, ніж у видимого випромінювання, що відповідає довжині хвилі, більшій від приблизно 750 нм. Ми, люди, не можемо бачити цей колір тому, що він нижче видимого спектру. Це одна з причин, чому ІЧ-світло обраний для віддаленого керування, так як ми хочемо використовувати таке випромінювання, але люди не зацікавлені бачити це світло. Інша причина в тому, що ІЧ пристрої для управління досить легко розробити, і тому дешеві у виробництві. Хоча ми і не можемо побачити ІЧ випромінювання, але воно насправді існує і має свій колір.
Рисунок 3.7 – ІЧ сигнал
Відеокамера або цифровий фотоапарат може «бачити» інфрачервоне світло, яке можна по побачити на рисунку 3.7. Якщо, навести пульт дистанційного керування на веб-камеру і натисніть будь-яку кнопку, то можна побачити мерехтливий індикатор.
Інфрачервоні промені – найдешевший спосіб для віддаленого управління пристроєм в невидимому діапазоні світла. Практично всі аудіо і відео пристрої управляються ІЧ променями. У зв'язку з широким розповсюдженням використовуваних необхідних компонентів, ІК управління стало дуже дешевим, що робить його ідеальним у любителів використовувати для власних проектів.
При розробці пристрою потрібно врахувати і те, щоб він споживав мало енергії і ІЧ-сигнал повинен бути як можна більш стабільнішим, щоб досягти прийнятної дистанції управління.
Для цього можна використати чіпи, призначені для використання в якості ІЧ-передавачів. У нинішній час дуже низьке споживання у мікроконтролерів, що дозволяє використовувати їх в ІЧ-передавачах, а також вони є більш гнучкими у використанні. Якщо не натиснута кнопка вони знаходяться в режимі сну, в якому низький струм споживання. Процесор "прокидається" для того щоб передати відповідну команду ІК тільки при натисканні клавіші.
Кварцові кристали майже не використовуються в ІЧ пультах. Вони дуже крихкі і, як правило, легко ламаються, коли пульт падає. Керамічні резонатори набагато більш підходящі, тому що вони можуть витримувати великі фізичні перевантаження. Струм через світлодіод може варіюватися від 100 мА і до більш 1А. Для того щоб отримати прийнятну дистанцію управління світлодіодний струм повинен бути як можна більшим. І при проектуванні Іч передавачів і приймачів вибирається компроміс між параметром світлодіода і максимальної дистанції.
Рисунок 3.8 – Проста схема реалізації ІЧ передавача
Середня потужність випромінювання світлодіода не повинна перевищувати максимального значення. Ви також повинні домогтися того, щоб максимально швидкий погляд струму для світлодіодних не був перевищений. Всі ці параметри можна знайти в специфікації світлодіодів.
В розроблюваному пристрої буде використовуватися інфрачервоний сигнал. І для того, щоб зрозуміти, що собою представляє даний сигнал і як він генерується, які має переваги і недоліки. Інфрачервоний канал – канал використовує для передачі даних інфрачервоне випромінювання. Інфрачервоний канал працює в діапазоні високих частот, якому на сигнали майже не впливають електричні перешкоди. У відповідності з цим, передача даних здійснюється з невеликим числом помилок і достатніми швидкостями. Разом з цим для використання каналу необхідно, щоб приймач і передавач ІЧ сигналу був в зоні прямої видимості.