Dekódování signálů infračerveného dálkového ovládání. Výměna IR diody v dálkovém ovladači zvyšuje dosah ovládání.Provedení ovládacího panelu

Technologie nestojí na místě a my je musíme následovat. Dálkové ovládání je jedním z inovativních řešení své doby, které je aktuální dodnes. Promluvme si podrobněji o tom, co je systém dálkového ovládání. Příklad můžete vidět na obrázku.

Obecná informace

V obecném smyslu je dálkový ovladač dálkovým ovladačem dálkové ovládání. S jeho pomocí můžete ovládat, k čemu je určen. Nejčastějším příkladem je dálkový ovladač k televizi nebo autoalarm. V prvním případě můžete ovládat hlasitost, přepínání kanálů, nastavení obrazovky atd. Ve druhém - zapnout a vypnout alarm, odemknout auto a dokonce ho nastartovat.

Všechny jednotky dálkového ovládání jsou rozděleny do několika skupin:

• metodou napájení (baterie nebo drát);
• metodou přenosu informace (mechanika, ultrazvuk, IR);
• podle funkčnosti (programovatelné a s pevnou sadou příkazů);
• podle stupně pohyblivosti.

V současnosti je nejběžnějším dálkovým ovladačem nositelný, autonomní ovladač s pevnou sadou příkazů přenášených přes IR. Nejčastěji jej využíváme v běžném životě.

Princip činnosti

Uvažujme základní algoritmus pro ovládání dálkového ovladače jako na obrázku (dálkový ovladač pro klimatizaci).

Princip fungování je založen na duplexním typu přenosu informací. Data jsou odesílána do IR přijímačů dálkového ovládání a klimatizace. Jsou to paprsky světla v rozsahu neviditelném pro oko. Obousměrná komunikace má značnou výhodu oproti jednostranné. Například je odeslán příkaz do klimatizace a informace ze senzorů, které snímají teplotu v místnosti, jsou odeslány z klimatizace do dálkového ovládání.

Příkaz je odeslán do zařízení takto:

• systém určí, které tlačítko bylo stisknuto (sepnutím konkrétních naprogramovaných kontaktů při stisknutí tlačítka);
• příchozí signál je zakódován a poté odeslán do IR vysílače;
• IR LED generuje kód;
• snímač na zařízení jej přečte a systém jej převede na provedení příkazu.

Je důležité vědět! V současné době existuje pro ně spousta programovatelných dálkových ovladačů a zařízení. Pokud chcete, můžete zařízení Iskra-M naprogramovat například tak, že dioda přijímá signály z libovolného dálkového ovladače.

Vzpomeňte si, jak v karikatuře „Tři z Prostokvashina“ řekla matka strýce Fjodora: „Jsem v práci tak unavená, že se nemůžu ani dívat na televizi! Zřejmě je tato fráze odpovědí na otázku, proč všechno moderní vybavení domácnosti má infračervené dálkové ovladače (RC). Ale když se na to podíváte, všechno to začalo mnohem dříve.

Dálkové ovládání s dráty

První práce na dálkovém ovládání provedli Němci koncem 30. let dvacátého století, ještě před začátkem druhé světové války. Předmětem automatizace byl elektronkový přijímač. Ovládací panel byl samostatný kovový panel s tlačítky. Stisk tlačítka vedlo k aktivaci aktoru - relé, elektromagnetu nebo motoru. Propojení mezi takovým dálkovým ovladačem a přijímačem bylo provedeno vícežilovým kabelem, který stále připoutal posluchače ke konkrétnímu místu.

Sovětské prvotřídní elektronkové televizory měly podobné dálkové ovladače. Jednalo se o malou plastovou krabičku s ovládáním hlasitosti, připojenou drátem k televizi. Kromě hlasitosti takový dálkový ovladač neuměl nic ovládat. Takové dálkové ovládání ale nepochybně vytvářelo určité vymoženosti. Ostatně tenkrát nebyly žádné otravné reklamy a člověk se musel dívat na film od začátku do konce.

Ultrazvukové dálkové ovládání

První bezdrátový dálkový ovladač vděčí za svůj vzhled Američanu Hasso Plattnerovi. V roce 1972, po odchodu z IBM, zorganizoval vlastní společnost a za účelem navázání obchodních kontaktů a spojení často cestoval po celém světě. Na jedné ze schůzek s vedením JVC došlo k trapnému incidentu.

Zatímco probíral nějaký problém, Plattner vstal a přistoupil k televizi, aby prstem ukázal na nějaký detail na obrazovce. Nedosáhl však na obrazovku a zakopl o kabel dálkového ovládání. Vylil si koktejl na oblek a vztekle řekl: „Nebylo možné přepnout kanály přes rádiové vlny?“, při čemž se japonskí společníci červenali. A přesně o rok později se objevilo první dálkové ovládání využívající ultrazvukové paprsky.

Princip jeho fungování spočíval v dodávání vlastní frekvence při stisku každého tlačítka. Ultrazvuk byl zachycen mikrofonem a zesílen zesilovačem, který využíval několik paralelních kanálů s rezonančními obvody. Na výstupech těchto kanálů se objevila řídicí napětí. S touto metodou kódování kanálů se toho moc nezískalo.

Další vývoj elektroniky, zejména vznik mikroobvodů INTEL, umožnil opustit takové vícefrekvenční kódování. Při jedné ultrazvukové frekvenci bylo díky různým modulačním metodám možné přenášet mnohem více příkazů než při vícefrekvenčním kódování. Jedním z prvních zařízení vybavených ultrazvukovým dálkovým ovládáním byl televizor od RCA. Příkazy byly zakódovány pomocí pulzní šířková modulace(PWM).

Tyto dálkové ovladače měly řadu nedostatků. V první řadě velké rozměry a spotřeba. To bylo způsobeno tím, že ultrazvukové záření je snadno absorbováno předměty pro domácnost - oděvy, čalouněný nábytek, koberce. Proto se musel zvýšit výkon záření, což zkrátilo životnost baterie.

Rýže. 1. První dálkové ovladače

Specializované mikroobvody pro dálkové ovládání

Situace se zlepšila poté, co INTEL vyvinul svůj první mikroprocesor, 8080. Tento nový vývoj vzaly za základ společnosti GRUNDIG a MAGNAVOX, které vyrobily první specializovaný mikroprocesor. V tomto případě generuje procesor požadovaný kód digitální příkaz pod vlivem stisknutého tlačítka. Tím pádem specializovaný čip pro dálkové ovládání není nic jiného než již naflashovaný program. Takové jednotky dálkového ovládání se nazývaly TELEPILOT.

IR dálkové ovládání

První barevný televizor s mikroprocesorovým ovládáním a infračerveným dálkovým ovládáním vydaly společnosti GRUNDIG a MAGNAVOX společně již v roce 1974. Již u tohoto modelu bylo číslo spínacího kanálu zobrazeno v rohu obrazovky (systém OSD). Tento příkazový systém se nazývá ITT. To byl prvorozený z firmy GRUNDIG.

Následně výzkum v oblasti dálkového ovládání prováděl společnost PHILIPS, která vyvinula povelový systém RC-5. Nový systém umožnilo kódování 2048 příkazů, což byl 4násobek počtu příkazů v systému ITT. Nosná frekvence byla zvolena 36KHz, což nerušilo vysílání evropských vysílacích stanic a provoz dálkových ovladačů s ultrazvukovými vysílači o frekvenci 30 a 40KHz a také zajišťovalo dostatečný dosah příjmu.

Ale elektronická technologie nezůstala stát, ale jak řekla jedna filmová postava, posunula se kupředu mílovými kroky. Vylepšeny byly televize, objevily se videorekordéry a stereo, satelitní tunery, CD a DVD přehrávače a mnoho dalšího.

K ovládání nového zařízení byly také zapotřebí nové dálkové ovladače a v souladu s tím musely být vyvinuty nové mikroobvody. Takové mikroobvody byly vyvinuty společnostmi SIEMENS a THOMSON. Nosná frekvence nového dálkového ovladače byla rovněž 36 KHz, ale byl použit jiný způsob modulace signálu - dvoufázová modulace. Při této modulaci byla nosná frekvence stabilnější, což zajistilo zvýšený dosah, zvýšenou odolnost proti rušení a provozní spolehlivost.

Společnost PHILIPS opět přispěla k vývoji systémů dálkového ovládání. Počátkem 90. let minulého století spojila vše nejlepší, co v systémech RC-5 a SIEMENS bylo. Výsledný produkt byl nazván „Unified Command System“. Jeho podstata je následující. Dálkové ovládání takového systému má funkce „MENU 1“ a „MENU 2“. V každé z těchto funkcí provádí stejné tlačítko různé příkazy a ukazuje se, že s menším počtem tlačítek lze provést více příkazů.

Následně ovládací panely pronikly do mnoha dalších oblastí domácích spotřebičů. IR záření se v současnosti používá k ovládání klimatizací, ventilátorů, nástěnných topidel atd. Dokonce i některé modely autorádií a digitální fotoaparáty mít dálkové ovladače.

Se všemi různými dálkovými ovladači a zařízeními, která ovládají, všechny fungují téměř stejně: když stisknete tlačítka, infračervená LED na dálkovém ovladači vysílá balíčky infračervených pulsů (záblesků), které jsou přijímány fotodetektorem („oko “) televizoru nebo jiného zařízení. Moderní integrovaný fotodetektor je poměrně složité zařízení, i když to na jeho vzhledu není poznat. Vzhled fotodetektoru je znázorněn na obrázku 2.

Obrázek 2. Fotodetektor

Přijímač je konfigurován pro příjem pulzů s nosnou frekvencí 36 KHz, což odpovídá protokolu RC-5. Pokud jednoduše rozsvítíte IR LED v blízkosti fotodetektoru, například z baterie, pak její neblikající záře nebude mít žádný vliv na „oko“, i když tuto LED přiblížíte k fotodetektoru. Také není ovlivněn denním a umělým světlem. Tato selektivita je způsobena skutečností, že v obvodu zesílení signálu fotodetektoru existuje pásmovým filtrem. Blokové schéma fotodetektoru je na obrázku 3.

Obrázek 3. Blokové schéma fotodetektoru

Protokol RC-5 zde nebude podrobně vysvětlován, protože tato neznalost neovlivní další příběh a vlastně ani opravu dálkového ovládání. Kdo se chce s protokolem RC-5 seznámit podrobněji, najde jeho popis na internetu. Toto je téma na samostatný článek.

Zařízení na dálkové ovládání

Díky celé řadě moderních dálkových ovladačů jsou všechny modely navrženy téměř identicky. Hlavní rozdíl je nejčastěji vzhled,v konstrukci zařízení. Jak bylo řečeno v první části článku, základem moderního dálkového ovládání je specializovaný mikrokontrolér. Program v MK je zapsán během výrobního procesu v továrně a nelze jej později změnit. Když je takový mikrokontrolér součástí obvodu, vyžaduje minimální počet příloh. Schéma moderního dálkového ovládání je na obrázku 4.

Obrázek 4. Schéma moderního dálkového ovládání

Základem celého zařízení je čip SAA3010P typu U1. I když se písmena mohou lišit, což značí jiného výrobce čipu. Ale čísla stále zůstávají 3010.

Jak bylo uvedeno výše, prakticky neexistují žádné přílohy. Za prvé, je to tak, i když to není úplně přesné. Jeho účelem je synchronizace vnitřního oscilátoru mikroobvodu, který zajišťuje požadovanou časovou charakteristiku výstupního signálu.

V pravém dolním rohu diagramu je zobrazena klíčová matice (KEY MATRIX). Jeho řady jsou připojeny k vývodům DR0...DR7 a sloupce k vývodům X0...X7. Když stisknete libovolné tlačítko, jeden pár sloupec-řada se uzavře a na výstupu mikroobvodu se objeví sekvence impulzů odpovídající stisknutému tlačítku. Každé tlačítko vytváří svou vlastní sekvenci a žádnou jinou! Celkem je možné připojit 8*8=64 tlačítek, i když v praxi to může být méně.

Výstupní signál ve formě napěťových impulsů je posílán do brány tranzistor s efektem pole VT1, který zase řídí činnost IR LED VD1. Algoritmus řízení je v tomto případě velmi jednoduchý: tranzistor se otevře - LED se rozsvítí, tranzistor se zavře - LED zhasne. V tomto případě říkají, že tranzistor pracuje ve spínacím režimu. V důsledku takových záblesků se vytvářejí pulzní pakety, které odpovídají řídicímu protokolu RC-5.

Obvod je napájen dvěma galvanickými články typu AA, jejichž energie vydrží minimálně rok. Paralelně s bateriemi je umístěn elektrolytický kondenzátor C1, který obchází vnitřní odpor baterií, prodlužuje jejich životnost a zajišťuje normální práce Dálkové ovládání s mírně vybitými bateriemi. LED v pulzním režimu může odebírat proud až 1A.

Po zvážení schématu zapojení dálkového ovládání se zdá, že můžeme říci, že se s takovým porouchá jednoduché zařízení absolutně nic, ale není to pravda. Právě dálkové ovládání dělá majiteli televizoru nejčastěji potíže. Jak opravit dálkové ovládání, jaké jsou jeho hlavní „nemoci“ a jak a jak je vyléčit, bude projednáno ve druhé části článku.

Plošný spoj

Pokud tištěný spoj odšroubujete a vytáhnete z dálkového ovladače, všimnete si, že se jedná o tenkou destičku ze skelného vlákna, na jejímž povrchu jsou vyryty tenké měděné „proužky“. Na desce s plošnými spoji jsou sestaveny různé elektronické části. "Tisk" měděných pásků na skleněné desky je poměrně levný proces. V dnešní době navíc není příliš složité osadit díly (například čipy, tranzistory atd.) na sklolaminátovou desku a to vše pak připájet měděnými dráty.

Pokud se podíváte na diagram, můžete vidět sadu kontaktních bodů, které odpovídají každému jednotlivému tlačítku. Samotné knoflíky jsou vyrobeny z tenkého elastického materiálu. Každé tlačítko má malý vodivý kotouč. Při kontaktu disku s kontakty na tištěném spoji dojde ke spojení a čip zachytí signál, že jsou spojeny. Na konci tištěného spoje je infračervená LED, nazývaná také světelná dioda. Mnoho světelných diod produkuje viditelné světlo, ale ty, které se nacházejí v dálkových ovladačích, vyzařují světlo, které je pro lidské oko neviditelné. Ale pokud máte videokameru, můžete toto světlo vidět přes videohledač. Chcete-li to provést, musíte namířit dálkové ovládání na fotoaparát a stisknout libovolné tlačítko. Infračervené světlo se bude odrážet v hledáčku videa.

Základní princip fungování všech zařízení s dálkovým ovládáním je v podstatě tento: stisknete tlačítko a hlavní čip detekuje kontakt tlačítka s obvodovou deskou a určí, které tlačítko bylo stisknuto. Poté přehraje zakódovaný signál z tohoto tlačítka a odešle jej do světelné diody, která signál převede na infračervené světlo. Senzor v televizoru zachytí tento signál a provede příkaz, který mu byl zadán.

Pryč jsou doby, kdy bylo nutné vstát z pohovky a přejít přímo k ovladačům a spínačům na elektronickém zařízení, abyste mohli přepínat televizní kanály na televizi, přidat zvuk na magnetofonu nebo přetočit kazetu. Na tom samozřejmě nebylo nic špatného - opět zvedání „hýždí“ je zdraví velmi dobré, ale přesto je technologický pokrok neúprosný a díky němu se objevilo dálkové ovládání, bez kterého nyní nelze ovládat žádný z moderní elektronická zařízení.

Pojďme se podívat, jak tento zázrak techniky funguje. Ve skutečnosti je vše docela jednoduché, pokud nejdete do detailů. Dálkový ovladač, například tříbarevný ovladač televizoru, sám o sobě neplní žádnou funkčně úplnou úlohu. Funguje pouze v tandemu se zařízením (TV, magnetofon, klimatizace), se kterým byl původně součástí nebo pro které byl určen.

Samotné dálkové ovládání obsahuje mikroobvod, který převádí informace o stisknuté klávese na sekvenci elektrických impulsů, které jsou vysílány do vysílače (obvykle infračervená LED). Zářič zase přenáší vizuálně převedený signál do fotodetektoru, který je umístěn v samotném elektronickém zařízení (televizor, magnetofon nebo klimatizace). Po obdržení informací ve vizuální podobě je fotopřijímač převede na sekvenci elektrických impulzů, které jsou odeslány do mikroobvodu řídicí jednotky zařízení. A ta zase generuje signály pro ovládání funkcí televizoru, magnetofonu nebo klimatizace.

To znamená, že po stisknutí jednoho z tlačítek na dálkovém ovladači se signál nejprve převede na světelnou formu a poté zpět na elektrický signál. Výhodou takového systému je, že pomocí sekvence pulsů (elektrického signálu) lze zaznamenat velmi velké množství informací. To umožňuje nejen poskytnout dálkovému ovladači větší funkčnost, ale také používat jeho vlastní unikátní kód pro téměř každé elektronické zařízení, aby nedocházelo k falešným poplachům jiných elektronických zařízení, která v současné době není nutné ovládat.

Infračervené dálkové ovládání slouží především k ovládání domácích elektrospotřebičů. řízení. To znamená, že přenos informačního signálu z vysílače do přijímače probíhá v oblasti infračerveného světla. Lidské oko v tomto rozsahu nevidí, takže mrkání zářiče fyzicky nezaznamenáme. To je na jednu stranu velmi dobré – řídicí signály neruší například sledování televizního pořadu. Na druhou stranu však vizuálně nevidíme, zda je dálkový ovladač funkční nebo rozbitý. To ale není tak velký problém. Pro kontrolu funkčnosti dálkového ovladače jej stačí mít po ruce mobilní telefon s kamerou. Přepněte jej do režimu fotoaparátu a namiřte fotoaparát na LED diodu dálkového ovládání. Když stisknete kterékoli z tlačítek, dálkový ovladač bude vydávat periodické blikání, které je jasně viditelné na obrazovce mobilu. To je vše.

Někdy, abyste mohli provést nějaké spínače pomocí dálkového ovladače, musíte vstát a přiblížit se téměř k ovládanému zařízení. A někdy musíte otáčet dálkovým ovladačem a zběsile mačkat tlačítka, snažit se jako střelec dostat do přijímače infračerveného záření zařízení.
V takových případech chcete pustit dálkový ovladač do pekla a ručně přepnout požadovaný režim.

Proč se tohle děje?

Diagnostika dálkového ovládání

Modernizace - oprava