28.06.2022
Декодирование сигналов инфракрасного пульта дистанционного управления. Замена ик диода в пульте увеличивает дальность управления Устройство пульта управления
Технологии не стоят на месте, и нам необходимо за ними следовать. ПДУ – одно из инновационных решений своего времени, которое остается актуальным до сих пор. Расскажем подробнее о том, что такое ПДУ. Пример вы можете увидеть на рисунке.
Общие сведения
В общем смысле ПДУ – это пульт дистанционного управления. С его помощью можно управлять тем, для чего он предназначен. Самым распространенным примером является пульт от телевизора или сигнализации автомобиля. В первом случае вы можете управлять громкостью, переключением каналов, настройками экрана и т.д. Во втором – включать и отключать сигнализацию, разблокировать машину и даже завести ее.
Все ПДУ подразделяются на несколько групп:
- по способу питания (от аккумулятора или по проводу);
- по способу передачи информации (механика, ультразвук, ИК);
- по функционалу (программируемый и с фиксированным набором команд);
- по степени мобильности.
На данный момент самым распространенным пультом дистанционного управления является носимый, автономный, с фиксированным набором команд с передачей посредством ИК. Его мы чаще всего используем в быту.
Принцип работы
Рассмотрим основной алгоритм работы пульта дистанционного управления как на картинке (ПДУ от кондиционера).
Принцип работы основан на дуплексном типе передачи информации. Данные поступают на ИК-приемники пульта и кондиционера. Это лучи света в невидимом глазу диапазоне. Двусторонняя связь имеет существенное преимущество перед односторонней. К примеру, на кондиционер подается команда, а от кондиционера к пульту – информация с датчиков, считывающих температуру в помещении.
Передача команды к устройству осуществляется следующим образом:
- система определяет, какая из кнопок была нажата (осуществляется замыканием конкретных запрограммированных контактов при нажатии на кнопку);
- поступающий сигнал кодируется, а затем поступает на ИК-передатчик;
- ИК-светодиод генерирует код;
- датчик на устройстве считывает его, а система преобразует в исполнение команды.
Важно знать! На данный момент существует масса программируемых пультов и устройств к ним. При желании вы можете запрограммировать устройство «Искра-М», к примеру, таким образом, чтобы диод принимал сигналы от любого пульта дистанционного управления.
Помните, как в мультфильме «трое из Простоквашино», мама дяди Федора сказала: «Я так устаю на работе, что даже телевизор смотреть не могу!» Видимо, эта фраза и является ответом на вопрос, почему вся современная бытовая аппаратура имеет инфракрасные пульты дистанционного управления (ПДУ) . Но, если разобраться, то все началось намного раньше.
ПДУ с проводами
Первыми работами по дистанционному управлению занимались немцы в конце 30-х годов двадцатого столетия, еще до начала Второй мировой войны. Объектом автоматизации был ламповый приемник. Пульт управления представлял собой отдельную металлическую панель с кнопками. Нажатие кнопки приводило к срабатыванию исполнительного механизма, - реле, электромагнита или двигателя. Соединение между таким ПДУ и приемником было выполнено многожильным кабелем, что все равно привязывало слушателя к определенному месту.
Подобные пульты были у советских ламповых телевизоров первого класса. Это была маленькая пластмассовая коробочка с регулятором громкости, соединенная с телевизором проводом. Кроме громкости такой пульт ничем управлять не мог. Но определенные удобства такой пульт, несомненно, создавал. Ведь тогда не было надоедливой рекламы и фильм приходилось смотреть от начала до конца.
Ультразвуковые ПДУ
Первый беспроводной пульт дистанционного управления обязан своим появлением на свет американцу Хассо Платтнеру. В 1972 году после ухода из IBM он организовал свою фирму и в целях налаживания деловых контактов и связей часто и много ездил по всему миру. На одной из встреч с руководством компании JVC произошел конфузный случай.
При обсуждении какой-то проблемы Платтнер встал и двинулся к телевизору, чтобы пальцем показать какую-то деталь на экране. Но, до экрана не дошел, споткнувшись о кабель дистанционного управления. Пролил коктейль на костюм и в сердцах сказал: «Разве нельзя было сделать переключение каналов по радиоволне?», чем вогнал японских компаньонов в краску. А уже ровно через год появился первый пульт на ультразвуковых лучах.
Принцип его действия заключался в подаче своей частоты при нажатии на каждую кнопку. Ультразвук улавливался микрофоном и усиливался усилителем, в которым использовалось несколько параллельных каналов с резонансными контурами. На выходах этих каналов появлялись управляющие напряжения. При таком способе кодирования каналов получалось не очень много.
Дальнейшее развитие электроники, в частности появление микросхем фирмы INTEL, позволило отказаться от подобного многочастотного кодирования. На одной ультразвуковой частоте за счет различных способов модуляции стало возможным передавать намного больше команд, чем при много частотном кодировании. Одним из первых аппаратов оснащенных ультразвуковым ПДУ был телевизор фирмы RCA. Кодирование команд осуществлялось при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Эти пульты имели целый ряд недостатков. В первую очередь большие габариты и мощность потребления. Это было связано с тем, что ультразвуковое излучение охотно поглощается предметами обихода, - одеждой, мягкой мебелью, коврами. Поэтому мощность излучения требовалось увеличивать, что сокращало срок службы батарей.
Рис. 1. Первые пульты дистанционного управления
Специализированные микросхемы для ПДУ
Дело пошло лучше после того, как фирма INTEL разработала свой первый микропроцессор 8080. Эту новую разработку взяли за основу фирмы GRUNDIG и MAGNAVOX, которые сделали первый специализированный микропроцессор. В этом случае процессором генерируется нужный код цифровой команды под воздействием нажатой кнопки. Таким образом специализированная микросхема для ПДУ есть не что иное, как с уже прошитой программой. Такие ПДУ назывались TELEPILOT.
ПДУ на ИК-лучах
Первый цветной телевизор с микропроцессорным управлением и пультом дистанционного управления (ПДУ) на ИК лучах был выпущен совместно фирмами GRUNDIG и MAGNAVOX уже в 1974 году. Уже в этой модели в углу экрана показывался номер переключающегося канала (система OSD). Эта система команд получила название ITT. Это был первенец фирмы GRUNDIG.
В дальнейшем исследованиями в области ПДУ занялась фирма PHILIPS, которая разработала систему команд RC-5. Новая система позволяла кодировать 2048 команд, что в 4 раза превысило количество команд в системе ITT. Несущая частота была выбрана 36КГц, что не мешало передачам европейских радиовещательных станций и работе пультов с ультразвуковыми передатчиками с частотой 30 и 40КГц, а также обеспечивала достаточную дальность приема.
Но электронная техника не стояла на месте, а как говорил один киногерой, - шла вперед семимильными шагами. Совершенствовались телевизоры, появились видеомагнитофоны и музыкальные центры, спутниковые тюнеры, проигрыватели CD и DVD и многое другое.
Для управления новой техникой потребовались и новые ПДУ, а соответственно пришлось разрабатывать новые микросхемы. Такие микросхемы разработали фирмы SIEMENS и THOMSON. Несущая частота новых ПДУ была тоже 36КГц, но использовался другой метод модуляции сигнала, - двухфазная модуляция. При такой модуляции несущая частота была более стабильна, что обеспечило повышение дальности, увеличение помехозащищенности и надежности работы.
Дальнейший вклад в дело развития систем ПДУ снова внесла фирма PHILIPS. В начале 90 годов прошлого века она объединила все лучшее, что было в системах RC-5 и SIEMENS. Получившийся продукт получил название «Объединенная система команд». Суть ее в следующем. ПДУ такой системы имеют функции «MENU 1» и «MENU 2». В каждой из этих функций одна и та же кнопка выполняет разные команды, и получается, что меньшим количеством кнопок можно выполнить большее число команд.
Впоследствии пульты управления проникли во многие другие области бытовой техники. ИК излучением в настоящее время управляются кондиционеры, вентиляторы, настенные тепловентиляторы, . Даже некоторые модели автомагнитол и цифровых фотоаппаратов имеют ПДУ.
При всем многообразии пультов и управляемых ими устройств, все они работают практически одинаково: инфракрасный светодиод ПДУ при нажатии кнопок излучает пачки инфракрасных импульсов (вспышек), которые принимаются фотоприемником («глазом») телевизора или другого устройства. Современный интегральный фотоприемник представляет собой устройство достаточно сложное, хотя по внешнему его виду этого не скажешь. Внешний вид фотоприемника показан на рисунке 2.
Рисунок 2. Фотоприемник
Приемник настроен на прием импульсов с несущей частотой 36КГц, что соответствует протоколу RC-5. Если вблизи фотоприемника просто включить, например, от батарейки, ИК светодиод, то его немигающее свечение на «глаз» никакого воздействия не окажет, даже если этот светодиод поднести вплотную к фотоприемнику. Также не оказывает воздействия дневной и искусственный свет. Такая избирательность обусловлена тем, что в цепи усиления сигнала фотоприемника имеется полосовой фильтр. Структурная схема фотоприемника показана на рисунке 3.
Рисунок 3. Структурная схема фотоприемника
Здесь не будет объясняться подробно протокол RC-5, поскольку на дальнейший рассказ, да собственно и на ремонт ПДУ, это незнание никак не повлияет. Желающие познакомиться с протоколом RC-5 более подробно могут найти его описание в интернете. Это уже тема для отдельной статьи.
Устройство ПДУ
При всем многообразии современных ПДУ все модели устроены практически одинаково. Основное различие чаще всего во внешнем виде, в дизайне устройства. Как было сказано в первой части статьи, основой современного ПДУ является специализированный микроконтроллер. Программа в МК записывается в процессе изготовления на заводе и в дальнейшем изменена быть не может. При включении в схему для такого МК требуется минимальное количество навесных деталей. Схема современного ПДУ показана на рисунке 4.
Рисунок 4. Схема современного пульта дистанционного управления
Основой всего устройства является микросхема U1типа SAA3010P. Хотя буквы могут быть и другими, что говорит о другой фирме производителе микросхемы. Но цифры все равно остаются 3010.
Как было сказано выше, навесных деталей практически нет. Прежде всего, это , хотя это не совсем точно. Его назначение - синхронизация внутреннего генератора микросхемы, что обеспечивает требуемые временные характеристики выходного сигнала.
В нижнем правом углу схемы показана матрица клавиш (KEY MATRIX). Ее строки подсоединены к выводам DR0…DR7, а столбцы, соответственно, к выводам X0…X7. При нажатии на любую кнопку замыкается одна пара столбец - строка, и на выходе микросхемы возникает импульсная последовательность соответствующая нажатой кнопке. Каждая кнопка выдает свою последовательность и никакую другую! Всего возможно подключить 8*8=64 кнопки, хотя практически может быть и меньше.
Выходной сигнал в виде импульсов напряжения поступает на затвор полевого транзистора VT1, который в свою очередь управляет работой ИК светодиода VD1. Алгоритм управления в данном случае очень простой: открылся транзистор - засветился светодиод, транзистор закрыт, - светодиод погас. В таком случае говорят, что транзистор работает в ключевом режиме. В результате таких вспышек формируются пакеты импульсов, соответствующие протоколу управления RC-5.
Питание схемы производится от двух гальванических элементов типа AA, энергии которых хватает не менее чем на год. Параллельно батарейкам стоит электролитический конденсатор C1, который шунтируя внутренне сопротивление батареек, продлевает срок их службы и обеспечивает нормальную работу ПДУ при несколько «подсевших» батарейках. Светодиод в импульсном режиме может потреблять ток до 1А.
После рассмотрения схемы ПДУ, кажется, можно сказать, что ломаться при таком простом устройстве абсолютно нечему, но это не так. Именно ПДУ чаще всего доставляет неприятности владельцу телевизора. О том, как отремонтировать ПДУ, какие его основные «болезни», а также, чем и как их вылечить будет рассказано во второй части статьи.
В наше время телевидение достигло апогея развития. Многие люди смотрят телевизор по несколько раз день и пульт в данном случае является неотъемлемой частью телевизора. Взрослые люди с грустью вспоминают те времена, когда им приходилось вставать каждый раз с дивана или кресла, чтобы переключить канал. Теперь же все гораздо проще – достаточно нажать всего одну кнопку на этой «волшебной палочке» и вы смотрите уже другой канал. Но как же работает пульт? Давайте заглянем внутрь. Принцип работы дистанционного управления заключается в том, что для его действия необходимо нажать кнопку, которая отвечает за ту или иную функцию. Это нажатие затем превратится в инфракрасный сигнал света, который получит телевизор. Если снять заднюю крышку пульта, то вы увидите всего одну деталь – печатную плату с множеством точечек и линий. Практически во всех устройствах дистанционного управления используется типичный набор компонентов. Во-первых, это интегральная схема (также называемая чипом) с серийным номером "TA11835". С правой стороны чипа проходит диод, транзистор (черный), резонатор (желтый), два резистора (зеленые) и конденсатор (темно синий). Рядом с контактами батареи есть резистор (зеленый) и конденсатор (коричневый диск). С помощью этой схемы чип определяет, какая была нажата кнопка. Затем он переводит «нажатую кнопку» в некую последовательность символов, своего рода азбуку Морзе, поскольку каждая кнопка имеет свой код. Затем чип отсылает этот закодированный сигнал на транзистор, который его усиливает.
Печатная схема
Если раскрутить печатную схему и вытащить ее из пульта, то можно заметить, что она представляет собой тонкую пластинку из стекловолокна, на поверхности которой выгравированы тонкие медные "полосы". На печатной плате собраны различные электронные части. «Печатанье» медных полос на листе из стекловолокна довольно недорогостоящий процесс. К тому же в наше время не составляет большой сложности установить детали (например, чипы, транзисторы и т.д.) на пластину из стекловолокна, а затем припаять все это медными проводами.
Если посмотреть на схему, то можно увидеть набор точек контакта, которые соответствуют каждой отдельной кнопке. Сами кнопки сделаны из тонкого эластичного материала. Каждой кнопке соответствует крошечный проводящий диск. Когда диск соприкасается с контактами на печатной схеме, происходит соединение и чип улавливает сигнал об их соединении. На конце печатной схемы находится инфракрасный светодиод, также называемый светоизлучающим диодом. Многие светоизлучающие диоды производят видимый свет, но те диоды, которые устанавливаются в пульты дистанционного управления, излучают невидимый для человеческого глаза свет. Но если у вас есть видеокамера, то вы можете увидеть этот свет через видеоискатель. Для этого вам необходимо навести пульт на камеру и нажать любую кнопку. Инфракрасный свет отразится в видеоискателе.
В сущности, основной принцип работы всех устройств дистанционного управления состоит в следующем: вы нажимаете на кнопку и главный чип улавливает соприкосновение кнопки с платой и определяет какая была нажата кнопка. Тогда он воспроизводит кодированный сигнал этой кнопки и отсылает его на светоизлучающий диод, который перерабатывает сигнал в инфракрасный свет. Датчик в телевизоре улавливает этот сигнал и выполняет заданную ему команду.
Прошли те времена, когда для того чтобы переключить телевизионные каналы на телевизоре, добавить звук на магнитофоне или перемотать кассету надо было подниматься с дивана и подходить собственно к ручкам и переключателям на электронном устройстве. Конечно же, в этом ничего плохого не было – лишний раз поднять свою «пятую точку» очень даже полезно для здоровья, но все же технический прогресс неумолим и благодаря ему появился пульт дистанционного управления, без которого собственно сейчас не обходится управление не одним из современных электронных устройств.
Рассмотрим, как же работает это чудо техники. На самом деле все достаточно просто, если не вдаваться в детали. Пульт дистанционного управления, например пульт триколор тв сам по себе никакой функционально законченной задачи не выполняет. Он работает только в паре с тем устройством (телевизором, магнитофоном, кондиционером) с которым он изначально идет в комплекте либо же для которого предназначен.
В самом пульте находится микросхема , которая преобразует информацию о нажатой клавише в последовательность электрических импульсов, которые подаются на излучатель (обычно инфракрасный светодиод). В свою очередь излучатель передает уже визуально преобразованный сигнал на фотоприемник, который находится в самом электронном устройстве (телевизоре, магнитофоне или кондиционере). Приняв информацию в визуальном виде, фотоприемник преобразует ее в последовательность электрических импульсов, которые поступают на микросхему блока управления устройства. А она в свою очередь уже формирует сигналы для управления функциями телевизора, магнитофона или кондиционера.
То есть после того как вы нажали одну из кнопок пульта дистанционного управления, сначала сигнал преобразуется в световую форму, а затем обратно в электрический сигнал. Удобство такой системы в том, что при помощи последовательности импульсов (электрического сигнала) можно записать очень большое количество информации. Это позволяет не только придавать дистанционному управлению большую функциональную наполненность, но и использовать практически для каждого электронного устройства свой уникальный код, чтобы не вызывать ложные срабатывания других электронных устройств, управлять которыми в данный момент не требуется.
В основном для управления бытовыми электрическими приборами используется инфракрасный пульт дистанционного 
управления. Это означает, что передача информационного сигнала от излучателя к приемнику осуществляется в инфракрасном световом диапазоне. Человеческий глаз не может видеть в этом диапазоне, поэтому физически мы не замечаем мигание излучателя. С одной стороны это очень хорошо – сигналы управления не мешают, к примеру, просмотру телепередачи. Однако с другой стороны мы не можем визуально увидеть, работает пульт или сломался. Но это не такая уж и большая проблема. Чтобы проверить работоспособность пульта достаточно иметь под рукой мобильный телефон с камерой. Включите его в режим фотоаппарата и направьте камеру на светодиод пульта. При нажатии на любую из клавиш рабочий пульт будет выдавать периодические вспышки, которые хорошо видны на экране мобильного. Вот и все.
Порой, чтобы сделать какие-то переключения пультом, необходимо вставать и почти вплотную подходить к управляемому устройству. А иногда, приходится вращать пульт и судорожно, нажимая кнопки, пытаться, как стрелок попасть в приемник инфракрасного излучения прибора.
В таких случаях хочется запустить пульт куда подальше, и вручную переключить нужный режим.
Почему так происходит?
Дело в том, что раньше в бытовой технике применяли более качественные электронные компоненты. Сейчас же пытаются на всём сэкономить, применяя детали, по более низкой цене. Именно применение дешёвого инфракрасного светодиода с малой мощностью излучения и некачественной линзой, приводят к вышесказанным проблемам.Что можно предпринять в случаях, когда пульт совсем не функционирует или работает с близкого расстояния?
Ниже в статье, будет описан способ ремонта и увеличения дальности действия пульта дистанционного управления. Он не займет много времени, и тем более денежных средств.
Диагностика пульта ДУ
Проверить, работает пульт или нет, можно простым способом.Для этого, во-первых, необходимо вставить в него новые батарейки. Во-вторых, включить камеру телефона и направив на нее пульт, нажать кнопку «ВКЛ». На экране телефона должно быть видно, как засветиться инфракрасный диод.
Человеческий глаз не видит этого спектра излучения, а камера телефона фиксирует его, и на дисплее это свечение похоже на индикацию обычного светодиода.
Если этого не произошло, значит пульт неисправен.
В таких случаях может помочь замена инфракрасного диода.
Метод ремонта и модернизации пульта – аналогичны, поэтому ниже будет описана именно модернизация.
Для примера взята приставка цифрового телевидения Т2, управляемая пультом дистанционного управления.
Сама приставка по своей работе не имеет никаких нареканий, но вот пульт управления, оставляет желать лучшего. Даже при новых батарейках питания, человеку, желающему сделать какие-то переключения, необходимо подходить к устройству, на расстояние меньше двух метров, что не совсем удобно. Если находиться дальше этого расстояния, то пульт становится просто невидимым, и управлять им невозможно.
Модернизация - ремонт
Сама модернизация заключается в том, чтобы заменить инфракрасный светодиод на другой, более мощный.Взять такой светодиод можно из пульта дистанционного управления от старого видеомагнитофона, неисправного DVD-плеера, кондиционера или музыкального центра.
Если такового нет дома, то аналогичный пульт можно приобрести на блошиных рынках за копейки. Главное, чтобы он был рабочий и питался от двух батареек с общим напряжением три вольта.
Идя на рынок, нужно взять две пальчиковые батарейки, для проверки пульта, и мобильный телефон, который в принципе и так должен быть всегда рядом.
Найдя подходящий пульт, вставляем в него батарейки, и включаем камеру телефона. Направляем на неё светодиод пульта, и нажимаем на любую кнопку. Исправный пульт должен излучать инфракрасный свет, который будет виден на экране телефона, в виде пачки импульсов.
Если такового не будет видно, значит пульт, скорее всего неисправный, и покупать такой нет смысла.
На фото пульт, то ли от кондиционера, то ли от калорифера – неизвестно, но он точно рабочий, и с мощным инфракрасным диодом. Самого кондиционера уже давным-давно нет, он сломался и ремонту не подлежал. Он и будет донором.
Обычно две половины корпуса пульта скрепляются на защелке, но бывают случаи, когда ещё есть крепежный винт, который находится под батарейками, в отсеке для элементов питания. Если такой имеется, то откручиваем его, а после, подковырнув ножом место соединения двух частей – разделяем их.
Когда корпус будет разобран, внутри его обнаруживаем плату управления, на которой находятся электронные компоненты, площадка кнопок и сам инфракрасный светодиод.
Далее, отставляем старый пульт в сторону и разбираем тот, который хотим модернизировать. В нашем случае, это пульт от приставки Т2.
Принцип разборки такой же, как и в первом случае. Выкручиваем винт крепления – если он есть, и ножом или отверткой, разделяем половинки корпуса.
На фото, плата с инфракрасным диодом.
Далее, берем паяльник на 25 или 40 Вт, и выпаиваем диод с платы донора.
Очень важно не перегреть прибор паяльником, потому, что полупроводниковые приборы нужно паять не более двух секунд, иначе они могут разрушиться. Так же, нужно быть осторожным с ножками диода, чтобы лишний раз не изгибать, и не сломать их.
Перед тем, как впаивать диод, нужно определить полярность – где анод, а где катод, или плюсовой и минусовой выводы.
Бывает, что на плате указана полярность, но чаще всего маркировка отсутствует, поэтому сразу следует определить, где положительный вывод и пометить его на плате.
Определить вывод можно простым способом. Нужно внимательно посмотреть на диод с помощью лупы, и тот вывод в корпусе, который короче – анод (плюс), а тот, который больше и шире – катод или минус.
Определив на плате пульта Т2, где плюсовой вывод – делаем пометку, нацарапав её чем-нибудь острым, например шилом.
Теперь можно выпаивать диод из платы.
Так, как у выпаянного донорского диода ножки короче, чем у того, который следует заменить, то выпаивать диод с платы Т2 не нужно. Его необходимо откусить кусачками, оставив небольшие выводы. К ним и подпаяем диод-донор. Таким образом, длины должно быть достаточно, чтобы линза диода выходила за закрытый корпус.
Залуживаем выводы на диоде, и концы на плате, и аккуратно – соблюдая полярность – припаиваем их друг к другу.
Проверяем прочность пайки, подергиванием за диод.
Вставляем плату в нижнюю часть корпуса и защелкиваем верхней.
