ИК-пульт дистанционного управления

Автор: Sobiratel_sxem
Опубликовано 17.02.2025
Создано при помощи КотоРед.

     Добрый день, уважаемые радиолюбители.
     Продолжая разговор о конструкциях для начинающих, сегодня мы поговорим с вами о девятой конструкции – ИК-пульте дистанционного управления.
     Итак, рассматриваемый ИК-пульт, как и любой другой, состоит из двух отдельных частей: передающей и приёмной. Передающая часть реализована на микросхеме TX-2B (TX-2), а приёмная на микросхеме RX-2B (RX-2). В совокупности данные микросхемы, согласно технической документации, представляют из себя специализированную пару микросхем, предназначенных для построения пультов дистанционного управления электронными игрушками (машинами, танками и пр.) [3,4]. Рассмотрим кратко принцип работы каждой из них.
     Схема электрическая принципиальная передающей части и схема электрическая функциональная микросхемы DD1 типа TX-2B представлены на рисунках ниже.

     По представленным схемам хорошо видно, что в состав микросхемы входит опорный генератор (oscillator), тактовый генератор (timing generator), схема кодирования (encoding circuit), триггерная схема (latch circuit) и логический блок (logic).
     На вход триггерной схемы (выводы 1,4,5,6,14 микросхемы DD1) подключены кнопки управления S1-S5. Данные кнопки в совокупности с триггерной схемой определяют какая из команд будет закодирована в дальнейшем и передана по каналу связи. С выхода триггерной схемы информационный сигнал о нажатой кнопке поступает на кодирующее устройство. Одновременно с ним на кодирующее устройство поступает сигнал с тактового генератора. Частота выходного сигнала тактового генератора зависит от частоты сигнала, поступающего с опорного генератора, а та в свою очередь задаётся внешними резисторами R1-R2 (выводы 11, 12 микросхемы DD1). Кодирующее устройство формирует на выходе кодовую последовательность, уникальную для каждой нажатой кнопки либо их комбинации.
     С выхода кодирующего устройства кодовая последовательность поступает на логический блок, формирующий на своём выходе либо кодовую последовательность c несущей т.е. фактически модулированный сигнал (вывод 7 микросхемы DD1 - SC) для построения ИК-пультов, либо кодовую последовательность без несущей для построения пультов с радиоканалом (вывод 8 микросхемы DD1 - SO). Фактически на выводе 8 микросхемы DD1 кодовая последовательность аналогична таковой с кодирующего устройства.
     С выхода 7 микросхемы DD1 кодовая последовательность поступает на вход усилительного каскада, реализованного на транзисторе VT1. Нагрузкой каскада служит ИК-светодиод HL1 c токоограничивающим резистором R4.
     Конденсаторы С1, С2 – дополнительный фильтр питания передающей части пульта.
     Светодиод HL1, токоограничивающий резистор R3 – индикатор нажатия кнопок S1-S5.
     Формат кодирования рассматриваемой микросхемы относительно прост и показан на рисунках далее.

     По левому рисунку видно, что кодовая последовательность состоит из 4 стартовых кодов W2 с  коэффициентом заполнения 75% за которыми, в зависимости от нажатой кнопки, следует определённое число функциональных кодов W1 с коэффициентом заполнения 50%. Количество функциональных кодов в зависимости от нажатой кнопки либо их сочетания показано на правом рисунке. Комбинация стартовых и функциональных кодов называется словом.
     Рассмотрим, как это происходит на паре практических примеров. Итак, на осциллограмме далее показана кодовая последовательность на выводе 8 микросхемы DD1 (выводе SO – кодовая последовательность без несущей).

     По представленной осциллограмме видно 4 стартовых кода, а за ними 10 функциональных кодов. Таким образом, согласно ранее приведённым данным была нажата кнопка S4, подключенная к выводу 5 микросхемы DD1. На следующей осцилограмме показана ещё одна кодовая последовательность.

     В данном случае она состоит также из 4 стартовых кодов, но функциональных кодов уже 22. Согласно ранее представленным данным была нажата кнопка S5, подключенная к выводу 6 микросхемы DD1. Таким же образом кодируется нажатие и других кнопок либо их комбинаций.
     На осциллограммах ниже показаны эти же две кодовые последовательности, но уже на выводе 7 микросхемы DD1 т.е. с несущей.

     По приведённым осциллограммам наглядно видно, чем функционально отличаются между собой описанные выводы микросхемы DD1.
     Теперь перейдём к рассмотрению принципа работы приёмной части пульта. Схема электрическая принципиальная приёмной части и схема электрическая функциональная микросхемы приёмной части типа RX-2B представлены в подборке фото ниже.

     Микросхема DD1 приемной части состоит из опорного генератора (Oscillator), тактового генератора (Timing generator), схемы декодирования (Decoding circuit), триггерной схемы (Latch circuit), трёх усилителей (AMP), вычислителя (Computer), программируемой логической матрицы (PLA) и контрольно-логического блока (Control logic).
     Промодулированный кодовой последовательностью фотосигнал принимается фотодиодом HL1 и преобразуется на нагрузочном резисторе R1 в электрический сигнал. Далее сигнал предварительно усиливается составным транзистором Дарлингтона VT1-VT2 и поступает на вход (вывод 3) микросхемы приемной части DD1. Внутри микросхемы сигнал дополнительно усиливается встроенным усилителем сигнала и поступает на вход схемы декодирования. Туда же одновременно поступает сигнал с тактового генератора. Частота колебаний тактового генератора зависит от частоты колебаний опорного генератора, а та в свою очередь задаётся внешним резистором R9 (выводы 4 и 5 микросхемы DD1).
     В соответствии с полученным результатом декодирования принимается решение о принятой команде т.е. о нажатой кнопке либо сочетании кнопок. Информация о принятой команде поступает на триггерный блок, а с него на один из выходов микросхемы DD1 (выходы 6,7,10,11,12) в соответствии с нажатой кнопкой т.е. на одном из выходов устанавливается уровень логической «1».
     С выходов 6,7,10,11,12 микросхемы DD1 сигнал, через токоограничивающие резисторы R4-R8 поступает на светодиоды HL2-HL6. Таким образом при нажатии одной или нескольких кнопок на передающей части пульта зажигается один или несколько светодиодов на приемной части пульта, соответствующих нажатым кнопкам.
     Конденсаторы С1, С2 – дополнительный фильтр питания приёмной части пульта.
     Настройка пульта не представляет сложности. Для настройки необходимо вращением движка переменного резистора R1 передающей части добиться равенства частоты опорного генератора передающей части частоте опорного генератора приемной части.
     Следует отметить, что часть функционала микросхем передающей и приёмной части не используется в рассматриваемом пульте.
     На видео ниже [5] показан описанный пульт при проведении испытаний.

     По представленному видео хорошо видно, что пульт работает исправно, команды передаются и принимаются чётко.
     Все использованные детали указаны на схеме.
     В подборке фото ниже показан внешний вид собранного ИК-пульта при проведении испытаний.

     В подборке рисунков ниже представлены сборочные чертежи печатных узлов описываемых передающей и приёмной части ИК-пульта (на первом и четвёртом рисунках – с проводящим рисунком, на остальных рисунках указано только расположение компонентов схемы).

     Тут следует отметить, что компоненты устанавливаются с обратной стороны от проводящего рисунка. При этом сборочные чертежи выполнены так, если бы мы смотрели на печатный узел как раз со стороны проводящего рисунка. Это необходимо учитывать при установке микросхем, транзисторов, а также полярных конденсаторов. В файле 01.zip представлены сборочные чертежи печатных узлов в формате Sprint Layout 6, а также схемы электрические принципиальные в формате SPlan для возможности самостоятельного изготовления пульта.
     Основным недостатком описанного пульта является небольшой радиус действия, а также подверженность засветке ИК-фотодиода. В качестве усовершенствования можно предложить установить дополнительный светофильтр в приемную часть пульта, а также задействовать свободные встроенные усилители микросхемы приемной части для построения входного усилителя и схемы компенсации фоновой засветки [1,2].
     А на этом на сегодня всё. С уважением, Андрей.

 
Список использованной литературы:

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах/ Пер. с англ.: Б. Н. Бронина, И. И. Короткевич, А. И. Коротова и др. — Изд. 4-е, переработанное и дополненное. — М.: Мир, 1993

2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство / Перевод с нем. под ред. д-ра техн. наук А. Г. Алексенко. — М.: Мир, 1982. — 512 с.

3. RX-2B/TX-2B. Справочные данные

4. RX-2B/TX-2B. Справочные данные

5. ИК-пульт дистанционного управления

Файлы:
01.zip

Все вопросы в Форум.