lfn ик приемник для чего

Использование ИК для управления техникой в системах автоматизации

При создании системы домашней автоматизации обычно сложно обойтись только оригинальными исполнительными устройствами, особенно если речь идет о работе в сценариях мультимедиа и управлении климатом. Речь здесь может идти о телевизорах, проекторах, ресиверах, медиаплеерах, кондиционерах и другой технике. При этом не всегда есть возможность использовать «правильное» оборудование, имеющее поддержку фирменных интерфейсов управления. Чаше всего, этот вопрос связан с финансовыми соображениями.

В некоторых случаях можно рассчитывать на наличие последовательного интерфейса, который, при правильной реализации, позволяет эффективно интегрировать оборудование в систему благодаря наличию документированного набора команд и поддержке обратной связи, например, для проверки статуса устройства. В качестве адаптера в данном случае можно использовать описанные недавно устройства Global Cache, не забывая о том, что для каждого клиента потребуется индивидуальный канал управления.

Определенная надежда есть на реализацию управления через IP-сеть в новых моделях, но сейчас в описанной ситуации часто приходится иметь дело с управлением по ИК. Инфракрасные пульты управления сегодня являются стандартным способом для взаимодействия с мультимедийным оборудованием. Они просты в использовании и недороги в изготовлении, однако имеют и определенные недостатки.

Первым из них является необходимость наличия прямой видимости от пульта до приемника. Второй — отсутствие возможности индивидуальной адресации устройств (если, например, используется несколько одинаковых усилителей). С этим проблемами можно справиться установкой ИК-передатчика непосредственно на окошко приемника требуемого устройства, как это реализовано у Global Cache. Третьим, важность которого в бюджетных решениях спорна, назовем отсутствие обратной связи. Четвертым, пожалуй, наиболее существенным, является отсутствие в большинстве случаев документированной базы ИК-кодов.

Для решения последней проблемы применяется несколько способов, которые также сложно считать идеальными. Первый вариант — использование «обучающего» устройства для записи кодов с существующего пульта ДУ. Второй — работа с подготовленной заранее базой данных кодов.

Недостаток первого способа — невозможность получения отсутствующих на пульте команд. Чаще всего эта проблема встречается в мультимедийных инсталляциях, когда требуется обеспечить переключение ресивера или телевизора на какой-то определенный вход для коммутации и отображения необходимого сигнала. С учетом широкого набора входов, многие устройства сегодня имеют только одну или две кнопки для его выбора перебором. При этом обеспечить гарантированное «попадание» на нужный вход при любых начальных условиях невозможно. Эту задачу можно решать разными способами, например запоминанием входа или установкой дополнительных коммутаторов с «правильным» управлением, но это неудобно или дорого. Аналогичное замечание касается и управления питанием, где практически всегда есть только функция «переключить питание», а не отдельные кнопки включения и выключения. Еще одним нюансом в описываемом сценарии является погрешность при измерении, поскольку частота модуляции не фиксирована и приемник пытается определить ее по входящему сигналу, так что даже одна команда, записанная несколько раз, может иметь разные коды.

Не менее проблематична работа и с готовыми базами кодов. Часто они используют сортировку не по конкретной модели устройства или пульта, а в виде производитель-тип оборудования-набор кодов. При этом последних может быть более десятка, что потребует много времени на подбор и не гарантирует успешного результата.

Правда наличие подобных баз предоставляет богатую информацию для анализа существующих у производителя возможных модификаций команд. Здесь также упомянем о существовании различных вариантов записи ИК-команд и специализированные утилиты для конвертации форматов. Идеальным вариантом в данном случае стоит считать именно описание команд в оригинальном бинарном формате, а не в виде «оцифровок». К сожалению, встречается он достаточно редко.

Отметим, что управление кондиционерами имеет свои особенности, связанные с наличием одновременных регулировок нескольких рабочих параметров, что еще больше затрудняет их управление через ИК-порт.

Стоит заметить, что гарантировать наличие описанных выше функций, выходящих за рамки штатного ИК-пульта управления конечно никто не будет. Однако современный уровень унификации при изготовлении электронных устройств дает надежду на поддержку не представленных на пульте команд.

Таким образом, мы видим, что для реализации требуемых функций потребуется приложить серьезные усилия и при определенном везении все может получиться, но гарантий, к сожалению, нет никаких. В этом материале мы на конкретных примерах расскажем о решении данной задачи. Надеемся, что эта информация окажется полезной для наших читателей.

Global Cache iTach Flex

В данном материале мы использовали устройство iTach Flex из последнего поколения компактных адаптеров Global Cache. Модель существует в версиях для подключения к проводной сети и Wi-Fi.

Устройство для варианта Wi-Fi, который мы тестировали, имеет корпус с размерами всего 31×65×13 мм (не считая разъемов кабелей), что позволяет установить его где угодно. Модификация с RJ-45 будет немного крупнее из-за разъема.

Корпус изготовлен из черного пластика. Беспроводная антенна встроенная. Присутствует специальная металлическая рамка для крепления. Она устанавливается на одном или двух шурупах, а адаптер просто защелкивается на ней.

На корпусе есть светодиодный индикатор статуса, кнопка для подключения к беспроводной сети по WPS и сброса настроек, а также окошко ИК-приемника для обучения. С одного из торцов установлен вход питания (стандартный microUSB) и многофункциональный миниджек 3,5 мм для подключения кабелей Flex Link.

Благодаря последнему элементу, модель получилась уникально универсальной. На настоящий момент поддерживаются следующие варианты: последовательный порт, один ИК-передатчик, один ИК-бластер, три ИК-передатчика (один может быть бластером).

Как и ранее рассмотренного семейства iTach, ИК-бластер предназначен для использования на большом расстоянии (в комнате) и может оправлять команды на разные устройства. А обычный ИК-передатчик предназначен для крепления на окошке приемника конкретного устройства. Ожидается реализация поддержки управления сухими контактами и подключения сенсоров. В этом материале мы подключали к адаптеру ИК-бластер, поскольку управлять нужно было несколькими устройствами в комнате.

Для управления можно использовать как знакомый по iTach вариант TCP с отправкой команд на определенный порт, а также новый HTTP API. Установка основных параметров работы осуществляется через встроенный веб-сервер.

Отметим, что Global Cache имеет собственную онлайн-базу ИК-кодов, отсортированных по производителю и записанных в виде команд для отправки на их собственные адаптеры.

Телевизор LG серии LM66x 2012 года выпуска

Модель оборудована большим количеством видеовходов, поддерживает 3D и подключение к сети, имеет порты USB. На штатном пульте управления присутствует одна кнопка для включения/выключения питания и одна кнопка открытия меню для переключения источников. В последнем случае потребуется подтверждение операции, а в случае наличия подключения к сети в списке будут присутствовать и медиасерверы, что делает невозможным «слепую» установку на заданный вход.

Минимальный набор требований к телевизору в составе домашнего кинотеатра — включение и выключение питания разными командами и установка на определенный вход. Дополнительно можно говорить о реализации просмотра эфирного телевидения, где будут нужны выбор канала и регулировка громкости.

Для начала используем встроенный в iTach Flex датчик для записи кодов штатного пульта. Все кнопки нам сейчас не потребуются, достаточно определиться только с основными. После запуска программы iLearn и подключения к адаптеру необходимо поднести пульт к приемнику и нажимать кнопки

Теперь можно проанализировать результаты. Как мы видим, каждая команда, если не учитывать необходимой для самого адаптера части «sendir,1:1,1,37914,1,1,», имеет префикс «341,170,», далее идут тридцать две пары чисел и замыкает команду суффикс «22,1520,341,85,22,3700». В данном случае, нас будут интересовать как раз данные пары чисел. Они кодируют команду в двоичном формате, где «22,21,» обозначает «0», а «22,63,» обозначает «1», причем первым идет младший бит. Заметим, что из-за особенностей оцифровки некоторые числа могут немного отличаться, например «20» вместо «21» или «65» вместо «63». Но сути это не меняет и удобнее сразу привести все к одинаковому виду поиском и заменой.

Декодирование команды дает нам четыре байта. Подобный вариант, называемый обычно «протоколом NEC», используется достаточно часто и представляет собой сочетание двух байт адреса, одного байта команды и его повтора в инверсном виде («0» заменяются на «1» и наоборот).

В частности для нашего примера мы получаем: [OK] 04 FB 44 BB, [VOLUP] 04 FB 02 FD, [VOLDN] 04 FB 03 FC. Интересно, что здесь второй байт адреса является инверсным для первого. Далее есть два варианта: зная адрес, составить строки для каждого из возможных значений команды и проверить их на устройстве — или поискать готовые команды в сети. Второй подход приводит нас на сайт Remote Central, где мы можем обнаружить документ производителя с подробным описанием команд управления телевизорами близких по году выпуска серий. Сравнение таблицы в нем с нашими записями показывает идеальное совпадение по записанным командам. Теперь нужно найти коды для требуемых нам операций и перекодировать их в обратном направлении в команды для iTach Flex. Например, из [POWERON] 04 FB C4 3B и [POWEROFF] 04 FB C5 3A мы получаем соответственно
«sendir,1:1,1,38004,1,1,341,171,22,21,22,21,22,65,22,21,22,21,22,21,22, 21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22,21,22, 65,22,21,22,21,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22, 21,22,21,22,1523,341,86,22,3800»
и
«sendir,1:1,1,38004,1,1,341,171,22,21,22,21,22,65,22,21,22,21,22,21,22, 21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22, 65,22,21,22,21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22, 21,22,21,22,1523,341,86,22,3800».

Заключительный этап — проверка работоспособности команд. Он также поможет, если в найденной таблице есть неоднозначное соответствие. Для этой задачи используем программу iTest.

Для удобства и ускорения процесса мы установили около ТВ IP-камеру, что позволило наблюдать за процессом прямо с экрана компьютера. Проверка показала, что задача была полностью выполнена. Результат, записанный в обычном текстовом формате, можно скачать здесь.

Отметим, что использование готовых баз могло и не дать результата. Например, в базе Global Cache для телевизоров LG представлено семь наборов команд, причем явных пунктов для переключения на заданный вход HDMI в них нет. Хотя, скорее всего, один из представленных вариантов выбора входа мог бы и сработать.

Комплект домашнего кинотеатра Onkyo HTX-22HD

Эта задача явно будет посложнее — модель достаточно старая и не очень популярная, особенно в «серьезных» инсталляциях. Однако со своей задачей многоканального ресивера для медиаплеера вполне справляется и сегодня. Как и с описанным выше телевизором здесь есть несколько задач — отдельные команды для включения и выключения питания, выбор конкретного входа и регулировка громкости. С последним проблемы нет — можно просто скопировать коды для этих кнопок. Но для управления питанием используется одна кнопка пульта, а для выбора входа — две кнопки для перехода к следующему и предыдущему входу. Также могут быть потенциально интересны функции выбора режима обработки многоканального звука.

Сначала стоит прояснить ситуацию со входами. В этом устройстве, как и на многих других в данном классе, физическому входу в настройках ресивера устанавливается соответствие подключенному оборудованию. Заводское состояние выглядит следующим образом:

Теперь, как и с телевизором, запишем некоторые или все команды существующего пульта через приемник в iTach Flex. Здесь мы тоже видим характерное начало в строках — «sendir,1:1,1,38095,1,1,» как параметры отправки пакета и «341,171,» как префикс. Далее идут знакомые тридцать две пары чисел протокола NEC, а вот суффиксы встречаются разные. Сложно понять, насколько это существенно, но, на всякий случай запишем и их в рабочую таблицу.

В случае Onkyo мы имеем два байта адреса и один байт команды, который повторяется в инвертированном виде четвертым байтом пакета. Адрес, вероятно, как-то связан с суффиксом, а всего на основных кнопках пульта мы смогли насчитать три адреса — D2 06, D2 07 и D2 08.

Вариант прямого перебора в подобных условиях явно требует слишком много времени. Так что попробуем снова обратиться к упомянутому выше сайту с информацией о кодах разных производителей, для телевизора это очень помогло. К сожалению, в найденных на этом ресурсе файлах не удалось найти упоминания именно нашей модели ресивера, да и похожих адресов в таблице на первый взгляд не было.

Анализ данных показал, что если сравнивать только команды и не учитывать адрес, то можно найти сходство. Например, для увеличения громкости используется команда 02, для уменьшения — 03, а для отключения звука — 05. В таблице с теми же адресами, что и управление громкостью нашлась команда включения питания (04). Модификация оцифрованной строки [VOLUP] с адресом D2 06 на эту команду (нужно исправить всего пару чисел) показала, что мы на правильном пути — ресивер включался и не менял своего состояния при повторной отправке, будучи уже включенным. Команда выключения питания в документе имела другой адрес. Так что мы подставили команду 47 в строку команды [SETUP], имеющую адрес D2 07 и отличающийся суффикс. Это тоже сработало.

Таким образом, до нахождения команд перехода на нужный вход оставалось совсем немного. Однако, еще раз внимательно просмотрев найденный документ, на одном из листов была обнаружена таблица, указывающая на то, что приемник и пульт могут иметь альтернативные заменяемые списки адресов из определенных наборов. Сделано это, видимо, для возможности управления однотипными устройствами в одном помещении. Так что после замены наших адресов на D2 6D, D2 6C, D2 AC мы смогли проверить соответствие оцифрованным данным и найти все необходимые команды для переключения на нужный вход. После этого, с учетом разных суффиксов, была составлена таблица команд для данного устройства. Скачать ее можно по ссылке. Отметим, что логические названия входов в ней были заменены на физические исходя из заводских настроек.

Медиаплеер Dune HD

С учетом того, что данная серия плееров поддерживает управление по сети (на сайте производителя приводится информация о API), от ИК-пульта в данном случае могут потребоваться только функции раздельного включения и выключения. Здесь производитель сделал подарок, опубликовав с разделе поддержки соответствующий документ, добавив в него необходимые команды включения и выключения с кодами 00 BF 5F A0 и 00 BF 5F A1 соответственно. Заметим, что работа второй команды зависит от настройки режима выключения плеера. Устройство может или переходить в спящий режим (с сохранением работоспособности сетевых функций) или выключаться полностью (до подачи ИК-команды на включение).

После оцифровки нескольких кнопок пульта в iTach Flex можно получить требуемое «окружение» для наших кодов — приставку «sendir,1:1,1,38186,1,1,342,170,» и суффикс «22,1547,342,85,22,3800». Результат после добавления непосредственных команд можно посмотреть в отдельном текстовом файле.

Использование команд в iRiduim

После нахождения требуемых кодов, попробуем использовать их в проекте автоматизации. В первом примере мы взяли продукт iRidium. Несмотря на то, что он имеет встроенную базу кодов Global Cache, по описанным выше причинам рекомендуется использовать именно новые найденные и проверенные коды.

Для удобства работы с командами можно создать собственную (пользовательскую) базу данных для требуемых устройств. Это позволит использовать их в нескольких проектах. При создании устройств в новой базе вы указываете название, производителя, тип и комментарий. После этого можно запрограммировать для устройства любое число команд. При этом заносить в параметры нужно не весь код, а только основную часть после частоты, числа повторов и смещения. Эти параметры будут указываться уже в свойствах передатчика Global Cache. Отметим, что, несмотря на формально немного отличающуюся частоту, все три устройства успешно работали при указании общего значения 38000.

После составления дизайна проекта с кнопками и другими элементами можно приступить к программированию действий. Проще всего это делать перетаскиванием команды из дерева устройств проекта на кнопки. Для реализации функций непрерывной регулировки (например, громкости), нужно использовать не только действие «Press», но и «Hold». Заметим, что для ИК управления реализовать быструю установку уровня громкости слайдером не получится, поскольку обратной связи от управляемого устройства в системе нет, как и возможности в виде параметра указать нужный уровень. А вот для RS-232 подобный сценарий в некоторых случаях может быть реализуем.

В данном проекте мы использовали простейший вариант удаленного управления — каждая кнопка соответствует своей команде. Но система iRidium позволяет реализовать и более сложные сценарии, например можно назначить одной кнопке включение сценария «Просмотр кинофильма», включающий соответствующее управление светом, включение всех участвующих в сценарии устройств (и отключение мешающих), необходимую коммутацию входов и выходов, открытие всплывающего окна управления медиаплеером.

В качестве такого варианта используем загруженные с сайта iRidium образцы интерфейса и панелей управления плеером Dune. После их объедения в одном проекте, настроим вызов меню управления плеером с одной из основных страниц. Причем в скрипт запуска добавим соответствующие ИК-команды для включения и настройки аудио-видео оборудования.

Кроме того, учитывая, что звук у нас декодируется и выводится через ресивер, для удобства управления с одной страницы можно заменить команды управления громкостью с плеера на ресивер. Как мы писали выше, обратной связи здесь нет, так что остается только относительное управление кнопками «громче» и «тише».

Заключение

Использование ИК-канала для управления аудио/видеотехникой и другим оборудованием может являться единственным способом автоматизировать работу с ним, особенно в недорогом сегменте. Несмотря на очевидные недостатки этого метода, основным из которых в данном случае является отсутствие обратной связи, данный метод вполне работоспособен и позволяет реализовать достаточно гибкие сценарии. В целом, никаких сложностей в реализации описанных вариантов, не считая поиска требуемых кодов, мы не встретили.

Процесс поиска и составления требуемых команд способен превратиться в запутанный исследовательский процесс. Существенную помощь здесь оказывают интернет-ресурсы, на которых собирается информация об используемых ИК-кодах. Анализ представленных данных и поиск аналогий часто позволяет с относительно небольшими затратами найти необходимые для реализации проекта команды.

В качестве управляющего адаптера можно использовать как упомянутые в материале готовые устройства Global Cache, так и другие аналогичные модели, например собранные самостоятельно на основе микроконтроллеров, проекты для которых широко представлены в интернете. Что касается интеграции в систему управления, то наиболее удобным представляется вариант работы по компьютерной сети, но в некоторых ситуациях будет достаточно и локальных подключений через USB или последовательный порт. Сетевой вариант, в частности, интересен тем, что может быть использован с различным программным обеспечением, например в составе решений Fibaro и через интернет.

Источник

Lfn ик приемник для чего

Обычно мы рассматриваем светодиоды как эффективные визуальные элементы. Однако стоит помнить, что с помощью света также можно передавать информацию на расстояние.

В этой статье мы обсудим назначение инфракрасных светодиодов. Однако в ходе практических экспериментов, мы сосредоточимся на встроенном инфракрасном приемнике, благодаря которому, мы построим тестер для дистанционного управления RTV.

Что нужно знать об инфракрасном спектре?

Инфракрасный спектр — это небольшая часть электромагнитного излучения, которую, к сожалению, наш глаз не может увидеть. Длина волны инфракрасного излучения больше длины волны красного света, т.е., имеет более низкую частоту.

Электромагнитный спектр — деление по длине волны

Инфракрасные волны находятся между микроволнами и видимым светом, а это очень широкий диапазон. По этой причине они были разделены на три основные группы:

В ближней и средней инфракрасной области, оптические волокна используются для передачи данных на большие расстояния. Длинное инфракрасное излучение и дальняя его часть, используются для «отдачи тепла» — такой свет используется, например, в инфракрасных обогревателях.

ИК-связь

Для связи можно использовать инфракрасный порт. В связи с этим стоит пояснить еще одну концепцию, которая может быть для некоторых новой. Передача в контексте коммуникации — это передача информации между двумя устройствами. Чаще всего это сообщение представляет собой последовательность нулей и единиц, понятную получателю.

Пример трансляции — управление телевизором с помощью специального пульта ДУ. После нажатия кнопки, пульт передает на телевизор последовательность из нескольких битов (нулей и единиц). Приемник обнаруживает соответствующую последовательность импульсов, интерпретирует ее и выполняет запрошенную задачу.

Этот стандарт связи чрезвычайно удобен, поэтому он также очень активно используется любителями электроники. Обычный пульт от телевизора может быстро стать, например, контроллером для нашего робота, созданного на основе Arduino.

Что может служить ИК-передатчиком?

Чаще всего, для передачи, используются специальные светодиоды или лазеры. Для наших задач, то есть передачи по воздуху на короткие расстояния, используются ИК-светодиоды, то есть те, которые излучают инфракрасный свет. Они дешевы, компактны и просты в использовании.

ИК-светодиоды чаще всего выпускаются в двух вариантах: с прозрачной или темной (черный / темно-синий) линзой. Цвет линзы совершенно не имеет значения, темная линза не является препятствием для инфракрасного излучения. Кроме того, как и обычные светодиоды, они выпускаются в корпусах разного диаметра, например 3 и 5 мм.

Различные цвета линз ИК-светодиодов

Конкретная информация об ИК-диоде содержится в документации производителя, которую можно найти по символу диода — к сожалению, он нигде не отмечен на корпусе. Обозначение стоит поискать на сайте продавца, хотя оно не всегда указано.

В случае светодиодов этого типа стоит проверить такие параметры, как:

Практическое использование передающих диодов отличается от светодиодов тем, что они обычно имеют импульсное питание. Передача происходит миганием с частотой несколько десятков килогерцовых импульсов с заполнением всего на несколько процентов. Проще говоря, вместо того, чтобы постоянно гореть, мы мигаем диодом очень быстро — таким образом, чтобы время свечения было намного короче, чем при выключенном диоде.

Благодаря этому, этот элемент не успеет перегреться при питании от более высокого тока. На практике мы получаем короткие, но очень сильные световые импульсы, которых достаточно для передачи данных на расстояние. Вот почему пульт от телевизора имеет такой хороший диапазон — сильный луч света легко отражается, например, от стен и потолка и попадает в приемник.

Пример управления ИК-диодом

Параметры примерного ИК-диода могут выглядеть так:

Исходя из информации в статье описывающей, что такое мощность, можно быстро подсчитать, что подключение диода к источнику постоянного питания позволит току проходить через него не более чем:

I макс = P макс / U f = 100 мВт / 1,6 В = 62,5 мА

Однако это теоретические значения, потому что в этом случае 100 мВт — это максимальная мощность, которая может излучаться на этом диоде (с учетом, например, прочности ножек, структуры диода и его соединений). Он не обязательно должен совпадать с другими максимальными параметрами диода. Вы всегда должны внимательно изучать каталожные заметки о том или ином элементе.

Как мы уже упоминали, передающие диоды рассчитаны на импульсный режим работы, в отличие от рассмотренных ранее диодов, которые обычно работают в непрерывном режиме. Предположим, что рабочий цикл составляет 10%, что является обычным значением.

Тогда допустимый ток в импульсе будет:

I max_imp = P max / (U f ⋅ k f ) = 100 мВт / (1,6 В 10%) = 625 мА

Более сильный ток означает большую интенсивность света. Мы хотим, чтобы наш пульт от телевизора работал практически из любой точки комнаты.

Такие расчеты следует рассматривать как приблизительные, поскольку для точных расчетов, необходима вольт-амперная характеристика, которую немногие производители предоставляют в своей документации. Тем не менее, на практике, такой оценки очень часто бывает достаточно.

Практический тест ИК-диода?

Мы рассмотрим использование ИК-диода в одной из следующих наших статей, потому что для того, чтобы сделать это правильно, нам нужно собрать определенную схему. Однако в рамках данного теста вы можете подключить такой диод к источнику питания — как обычный светодиод, например, через резистор 1 кОм.

Схема простого тестера ИК-диодов

На практике такая система может выглядеть так:

Схема на макетной плате	ИК-диод на практике

Если схема правильно собрана, то после включения питания… ничего не произойдет. То есть, диод будет светить, но невооруженным глазом мы этого не увидим. Однако мы можем видеть, что диод горит, когда мы посмотрим на него, например, используя цифровую камеру на телефоне или веб-камеру, встроенную в ноутбук.

ИК-светодиод светит — видно через цифровую камеру	Не видно свечение ИК-светодиода через цифровую камеру с установленным фильтром

Направив объектив телефона прямо на диод, вы должны увидеть, что светодиод светится фиолетовым светом. Камера видит инфракрасный свет, в отличие от человеческого глаза.

Как было сказано ранее, мы еще вернемся к теме использования ИК-светодиодов. Однако сначала нам нужно узнать, среди прочего, про интегрированные инфракрасные приемники.

Интегрированные инфракрасные приемники

В продаже есть две основные группы элементов, чувствительных к инфракрасным лучам: фотодиоды и фототранзисторы. Интересно то, что оба этих элемента обычно выглядят так же, как обычные светодиоды. Так что будьте осторожны, не перепутайте их, так как визуально отличить их практически невозможно.

Однако использование этих основных элементов, при реализации тракта передачи, довольно затруднительно из-за помех со стороны окружающей среды. Поэтому производители электронных компонентов создали так называемые интегрированные инфракрасные приемники. Семейство приемников TSOP — это элементы, с которыми сталкивался почти каждый инженер- электронщик. Один из них находится в микросхеме TSOP31236.

TSOP31236 — инфракрасный приемник

Интегрированные инфракрасные приемники имеют специальные, полностью закрытые непрозрачные корпуса, но инфракрасное излучение без проблем проникает через такой корпус. Это одна из обработок, которые делают этот элемент устойчивым к помехам.

Внутри этого инфракрасного приемника находится довольно сложная схема, отвечающая за прием, фильтрацию и декодирование сигнала. Ниже приведена блок-схема из технической документации, показывающая (более или менее), что содержится в этом элементе.

Блок-схема TSOP31236

К счастью, нам не нужно вдаваться в подробности его структуры — любознательный найдет описание этих блоков позже в этой статье. Теперь стоит отметить, что внутри у нас есть приемный диод (который обозначен стрелками, ведущими к диоду, а не снаружи, как в случае светоизлучающих диодов), транзистор и ряд «схем», которые декодируют сигнал и проверяет его правильность.

Инфракрасный приемник на практике

На этот раз мы построим простую схему, которая позволит вам протестировать большинство пультов RTV. Цель этой практической работы — построить устройство, которое будет светить (мигать) светодиодом «в ритме» принимаемого сигнала от пульта ДУ телевизора или другого домашнего оборудования.

Предметы, необходимые для выполнения этой работы:

Перед началом работы с новой схемой всегда проверяйте описание выходов (ножек), которое можно найти в примечании к каталогу (и примечание можно легко найти, введя «TSOP31236 datasheet» в поисковой строке Google). Как видно на скриншоте, интересующие нас данные находятся в самом начале этого документа.

Выдержка из спецификации инфракрасного приемника TSOP31236

Если смотреть спереди: слева сначала земля, средняя ножка — это положительный источник питания, а крайний правый вывод — это выход нашего приемника.

Соединяем все элементы согласно схеме ниже. Конечно, не забудьте правильно подключить электролитический конденсатор, диод и ТСОП. Диод D1 и резистор R1 тоже могут быть незначительной неожиданностью — задумайтесь на мгновение об их задаче, и ответ можно найти под фотографией готовой схемы.

Схема тестера ДУ телевизора на базе TSOP

Эта схема в собранном виде может выглядеть так:

Схема ДУ телевизора на макетной плате	Схема TSOP31236 на практике

Для чего нужен диод 1N4148?

Для чего нужен дополнительный резистор?

В свою очередь, резистор R1 (10 кОм) обеспечивает постоянный ток через выпрямительный диод, так что напряжение, подаваемое на приемник, не зависит в значительной степени от тока, потребляемого схемой. Ток, потребляемый этой схемой, сильно различается. Если светодиод не горит, TSOP31236 потребляет менее 1 мА. При включенном светодиоде потребление увеличивается на

4 мА (немного, но все равно в 4 раза больше).

Диод D1 использовался в качестве редуктора напряжения питания, но для того, чтобы действовать в этой роли, через него должен протекать «значительный» ток, чтобы на нем могло образоваться напряжение

0,7 В. Важно отметить, что он должен выполнять эту функцию должным образом (все время работы), даже когда TSOP ожидает ИК-сигнала, то есть при низком энергопотреблении.

Что такое «значительный ток»? Это спорный вопрос. Он нигде не определен и зависит в основном от параметров кремниевого диода и температуры окружающей среды. Здесь мы предположили, что дополнительная нагрузка диода с током около 0,5 мА от резистора R1 будет постоянно обеспечивать «значительный ток». В результате на D1 всегда будет требоваться падение напряжения около 0,7 Вольт.

Работа пульта-тестера на практике

Пришло время протестировать наш пульт-тестер. Включаем питание, берем пульт от телевизора и наводим его прямо на TSOP, а именно на выпуклую часть корпуса. Для некоторых пультов приемник будет очень чувствительным (он будет принимать передачу с большого расстояния). Иногда может возникнуть необходимость переместить пульт дистанционного управления на небольшое расстояние — это связано с созданием определенного стандарта дистанционного управления и связи.

Кстати, стоит обратить внимание на фиолетовую точку на корпусе пульта ДУ — это ИК-диод, свечение которого зафиксировала цифровая камера (включите камеру). Красный светодиод загорается только при нажатии кнопки на пульте дистанционного управления. Обратите внимание, дальность действия нашего пульта дистанционного управления настолько велика, что приемник заметит передачу, даже если мы его спрячем за своей спиной. Свет, излучаемый ИК-диодом, выходит из пульта дистанционного управления, отражается от препятствий и возвращается к приемнику.

Работа пульта-тестера

Принцип работы TSOP31236

Как ранее и обещали, мы возвращаемся к блок-схеме нашего интегрированного ИК-приемника, то есть к микросхеме TSOP31236 — на этот раз мы сосредоточимся на каждом элементе.

Слева: принимающий элемент — это так называемый PIN-фотодиод, т.е. полупроводниковый диод соответствующей конструкции с открытой структурой. Получается поляризованный барьер, поэтому ток через него не течет. Падающий свет (фотоны) попадает в его структуру и генерирует носители электрического тока, позволяя току течь лишь на мгновение.

Эти крошечные импульсы тока, с фотодиода, улавливаются предусилителем. На его выходе усиливается электрический сигнал, пропорциональный интенсивности принимаемого света.

Блок-схема TSOP31236

Предварительно усиленный сигнал поступает в блок АРУ (автоматическая регулировка усиления), то есть на усилитель с автоматически регулируемым усилением. Затем сигнал поступает на фильтр, который вырезает из него только частоту, для которой построена схема. В данном случае это 36 кГц. Этот фильтр называется полосовым фильтром.

Повторно усиленный и отфильтрованный сигнал сначала попадает в демодулятор, в котором импульсы нужной частоты преобразуются в непрерывный постоянный сигнал. Поэтому, если мы хотим получить 1-секундный импульс, мы должны отправить его в виде односекундной последовательности импульсов с частотой 36 кГц. Демодуляция — это обратный процесс, который позволяет воссоздать исходную форму сигнала.

Далее, амплитуда сигнала, поступающего из фильтра сигналов, сообщает регулируемому усилителю, какой коэффициент усиления следует установить. Это макет с так называемой отрицательной обратной связью — при слишком сильном выходном сигнале коэффициент усиления уменьшается; если он слабый, усиление увеличивается. Это позволяет приемнику работать как со светящимся прямо на него излучающим диодом, так и со светом, отраженным, например, от стены.

Основные параметры ресивера:

К сожалению или к счастью, ни один элемент не идеален. Каждый интегрированный приемник будет реагировать на разную длину волны света и разную частоту, но его чувствительность будет ниже. Это представлено в таблицах, взятых из примечания к каталогу.

Связь между чувствительностью и частотой несущей волны	Связь между чувствительностью и длиной волны света

Большинство встроенных приемников требуют фильтрации питающего напряжения. Следующую диаграмму можно найти в примечании к каталогу. Некоторые убеждены, что если применить хорошую стабилизацию и фильтрацию напряжения, питающего всю схему, об этих дополнительных элементах можно смело забыть.

Типовая схема применения интегрированного инфракрасного приемника

Также стоит помнить, что производители предлагают два типа интегрированных приемников. Один из таких, как TSOP31236, обсуждаемый здесь, то есть схема, которая сигнализирует на своем выходе о факте приема волны с заданной частотой, пока она длится. Второй тип способен излучать импульс длительностью несколько миллисекунд, даже если передающий диод работает во много раз дольше. Следующий импульс произойдет после выключения и повторного включения передачи.

Вывод

Инфракрасный порт, несмотря на простоту использования и невысокую стоимость компонентов приемопередатчика, имеет серьезный недостаток: он требует, чтобы передатчик и приемник были видны (невозможно передать информацию, например, через стену). Это одна из причин отказа от инфракрасной схемы передачи данных IrDA. На смену ему пришли технологии, использующие радиоволны (включая Bluetooth и Wi-Fi).

Тем не менее, когда нет препятствий, инфракрасный порт по-прежнему имеет множество применений, так что знайте это! Более того, одно из его преимуществ — способность отскакивать от стен. Благодаря этому свойству, инфракрасный порт можно использовать, например, для построения датчика препятствий.

Источник