电磁学论文电磁波遥控技术

探索·发现之电磁波遥控技术

2014年12月

摘要：

快捷方便的生活是现代社会每个人都追求的，于是遥控行业应运而生。红外遥控由于其发射和接收方便、结构简单、成本低、可靠性较高, 因而早已在家用电器中得到广泛应用。目前在智能仪器和工业控制系统中的应用也越来越广泛。我与新生研讨课小组找到这个方向，先学习红外遥控知识，“知己知彼，方能百战不殆”，了解了相关的电路理论知识和前人所作的工作，确定了实验电路图。之后又购买了相应的零件，亲自动手焊接了电路，进行了红外遥控的实验。本文主要研究了红外遥控的原理，介绍了我和小组成员制作遥控灯的具体过程。

关键字：红外遥控、电路焊接、发射接收

1.引言

现代社会是一个追求快捷便利的社会，红外遥控灯有着易操作、应用范围广等特点，于是遥控灯在强大的市场需求下应运而生。

我于我们小组在自2013年11月份以来的为期半年多的研究时间内，了解了红外遥控技术的有关原理和相关技术，进行了多次实验操作，发现了其中的不足并提出了相关的解决措施。希望能对后续研究者有所帮助。本文以我的研究历程为主线展开，介绍了我和其他组员所做的工作和所学到的相关知识，以及最后得到的结论与提出的设想。

2.红外遥控的理论知识背景

2.1红外概述

从光学的角度而言，红外在频率低于红色光的不可见光的无线光谱的整个频率中占有很小一个频率段，波长为0.75—100微米之间，其中0.75—3微米

之间的红外光称为近红外，3—30微米之间的红外光称为中红外，30—100微米之间的称为远红外。红外光就其性质而言很简单，与普通光线的频率特性没有很大的区别，但是，由于任何有热量的物体均有能量产生，所以红外的利用非常广泛，而且不可取代，能否检测红外、能测到多少红外或者红外检测的技术是否可以应用于任何自然的或想象的场合是红外应用技术的关键。

当今红外技术的一个重要分支是红外通信技术的应用，这个应用的发展非常迅速，尤其是红外通信应用于计算机设备中，近几年的发展已经表现出其非常成熟的特性。

2.2红外遥控技术的原理基础

红外遥控的发射电路是采用红外发光二极管来发出经过调制的红外光波；红外接收电路由红外接收二极管、三极管或硅光电池组成，它们将红外发射器发射的红外光转换为相应的电信号，再送后置放大器。

发射机一般由指令键(或操作杆)、指令编码系统、调制电路、驱动电路、发射电路等几部分组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生所需的指令编码信号，指令编码信号对载波进行调制，再由驱动电路进行功率放大后由发射电路向外发射经调制的指令编码信号。

接收电路一般由接收电路、放大电路、调制电路、指令译码电路、驱动电路、执行电路(机构)等几部分组成。接收电路将发射器发出的已调制的编码指令信号接收下来，并进行放大后送解调电路，解调电路将已调制的指令编码信号解调出来，即还原为编码信号。指令译码器将编码指令信号进行译码，最后由驱动电路来驱动执行电路实现各种指令的操作控制（机构）。

2.3 选择红外遥控的原因

无线遥控方式可分为无线电波式、声控式、超声波式和红外线式。由于无线电式容易对其它电视机和无线电通讯设备造成干扰，而且，系统本身的抗干扰性能也很差，误动作多，所以未能大量使用。超声波式频带较窄，易受噪声干扰，系统抗干扰能力差以及声控式识别正确率低，难度大而未能大量采用。红外遥控方式是以红外线作为载体来传送控制信息的，同时随着电子技术的发展，单片机的出现，催生了数字编码方式的红外遥控系统的快速发展。另外，红外遥控具有很多的优点，例如红外线发射装置采用红外发光二极管，遥控发射器易于小型化且价格低廉；采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，增加遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，减少误动作，而且功率消耗低；红外线不会向室外泄露，不会产生信号串扰；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。所以现在很多无线遥控方式都采用红外遥控方式。[4]

2.4红外线遥控的应用范围

红外光波的特点和特性决定了红外线遥控有广泛的应用范围。由于红外线为不可见光,因此对环境影响很小。再由红外光波的波长远小于无线电波的波长, 所以红外线遥控不会影响其它家用电器,也不会影响邻近的无线电设备。另外，波长小于 1. 5μm 的近红外光,在透明大气中的传输特性要比可见光好得多,而且由于它靠近可见光的红光边缘,其直线传播、反射、折射和被物质吸收等物理特性与可见光非常相似。因此,它可以使用与可见光类似的聚焦透镜等光学装置。由于红外线遥控不具有像无线电遥控那样穿过障碍物去控制被控制对象的能力,

所以,在设计家用电器的红外线遥控器时,不必要像无线电遥控那样,每一套(发射器和接收器)要有不同的遥控频率或编码(否则,就会隔墙控制或干扰邻居的家用电器),所有同类产品的红外线遥控器,可以有相同的遥控频率或编码,而不会出现遥控信号串门的情况。这对于大批量生产以及在家用电器上普及红外线遥控提供了极大的方便。红外线为不可见光线,具有很强的隐蔽性和保密性,因此,在防盗、警戒等安全保卫装置中也得到了广泛地应用。

3.红外遥控灯的设计

3.1红外遥控灯的原理

当发射机上有按键按下时，发射机会对按键信号编码，调制，然后通过无线电波发射出去；接收机用来接收发射机上发出的无线电信号，通过解码，得到控制信息，使相应的引脚发生变化，致使继电器动作（继电器相当于电开关，用来控制后面的220v交流回路），灯泡所在的电路构成回路，从而发光。

本次制作的红外遥控灯，可使用电视机、影碟机、录像机等家电的遥控器控制其开与关，而不需专用配套的遥控器。

3.2原理图

元器件选择R1～R5选用1／4W碳膜电阻器或金属膜电阻器。C1选用耐压值为400V以上的涤纶电容器或CBB电容器；C2～C4均选用耐压值为16V的铝电解电容器。VD选用1N4007型硅整流二极管。VS选用1／2W、6.2V硅稳压二极管。V选用S9015或S8550、C8550型硅PNP晶体管。VT选用3A、400V 双向晶闸管。IC1选用电视机用微型一体化封装红外接收头(使用时加罩或加半透