Система ИК ДУ с кодированием
Усовершенствованные системы дистанционного управления (ДУ) используют сообщения в двоичном коде, состоящие из битов, принимающих одно из двух значений: 0 и 1. Например, с помощью шести таких битов информации можно передать до 64 цифровых значений.
Проблема с использованием немодулированного двоичного кода заключается в том, что выдача бита 0 может быть спутана с полным отсутствием всякой передачи. Поэтому необходимо чуть более сложное кодирование.
Из всего множества вариантов кодирования первоначального «импульсного» цифрового сигнала, состоящего из последовательности О или 1 (рис. 10.1а), на рис. 10.16—г показаны лишь три. При помощи этого сигнала пытаются получить модуляцию несущей, которая, в свою очередь, будет модулировать излучение ИК диапазона (или радиодиапазона) передатчика.
На рис. 10.16 показан метод модуляции длительности. Для получения логической 1 предусматривается последовательность импульсов (несущей или поднесущей) в два раза более длинная, чем для 0.
Рис. 10.1в соответствует частотной модуляции. При этом работа ведется с двумя частотами несущей (или поднесущей); одна соответствует 1, а другая - 0. Этот метод требует двух избирательных цепей в схеме приема.
На рис. 10.1 г представлен метод двухфазной модуляции. В течение периода, предназначенного для каждого бита (для описанной системы приблизительно 1 мс), выдается последовательность импульсов (для 0) или наблюдается их отсутствие (для 1). В первом случае перед последовательностью импульсов той же длительности предусмотрен разрыв в 500 мкс. В схеме приема эту модуляцию можно интерпретировать, либо наблюдая за сигналом в зависимости от времени, либо отмечая различие в длительности сигналов, так как длинный сигнал обозначает последовательность 1-0, а длинный разрыв- 0—1. Такой код обеспечивает высокую безопасность работы; именно поэтому Siemens выбрал его для своей системы ДУ IR60.
Передачтик
На рис. 10.2 показано, что схема передачи SAB 3210 содержит генератор, который одновременно служит тактовым генератором для процессора, а после деления частоты в два раза - генератором поднесущей. В режиме покоя схеме требуется не больше 5 мкА (питание обеспечивается от батарейки).
При нажатии на клавишу запускается триггер «команда включения», который, в свою очередь, устанавливает основное питание.
Из рис. 10.3 видно, что это происходит благодаря транзистору Т,, база которого управляется выходом ЕТА. В схеме, представленной на рис. 10.3, модуль передатчика содержит 32 клавиши, расположенные в четыре столбца (от Sa до Sd) и 8 строк (от Z, до Z8). Как показано на рис. 10.4, при помощи 14 коммутационных диодов можно создать 7 дополнительных строк (так называемых фантомов), увеличив общее число клавиш до 60.
Диоды И К диапазона LD 271 управляются при помощи транзистора п-р-п типа, который требует достаточно высокой частоты импульсов от батареи питания, в результате чего возникает необходимость развязать его с помощью конденсатора на 2000 мкФ, служащего сглаживающим фильтром. Частота тактового генератора определяется катушкой индуктивности на 20 мГн и двумя конденсаторами на 650 пФ. Она должна соответствовать частоте настройки приемника с точностью до 2%, но может быть выбрана и с некоторым отклонением от номинального значения, указанного производителем и составляющего 64 кГц.
Во избежание эффекта «дребезга контактов» схема при каждом нажатии клавиши вводит временную задержку в 20 мс, по истечении которых выдается предупреждающий сигнал, а спустя 3 мс отправляется собственно сообщение, которое всегда начинается со старт-бита. Рис. 10.5 показывает, что передача происходит синхронно с сигналами контроля клавиш Sa-Sd.
Повторение цикла передачи имеет место каждые 128 мс, но это продолжается не до бесконечности, поскольку при слишком длительном нажатии клавиши устройство отключается. Однако в момент отпускания клавиши, после которого начинается новый цикл, оно переходит к автоматической выдаче сигнала «конец сообщения» (рис. 10.6), заменяющего сообщение в цикле опроса каждые 128 мс, то есть отправляющегося всего один раз в начале цикла.
На рис. 10.5 и 10.6 старт-бит всегда равен логической 1. Можно также изготовить схемы передачи таким образом, чтобы этот бит был постоянно в состоянии 0. Это послужит способом для различения во время приема двух передатчиков, работающих в одной комнате, либо в независимом режиме, либо синхронно. В последнем случае можно приблизиться к общему числу 60 х 60 = 3600 команд в течение последовательного нажатия двух клавиш.
Табл. 10.1 показывает, что во время передачи совершенно не учитывается, как человек будет использовать различные команды. Считается, что достаточно пронумеровать их и присвоить им код клавиши, который образуется из сочетания строк и столбцов рис. 10.3 и 10.4. Поэтому при приеме только посредством декодирования можно дать клавишам такие названия, как «канал», «громкость», «яркость» и т.д.
Приемник
При приеме декодирование команд возможно только в случае, если имеется сигнал достаточной мощности, амплитуда которого очень мало зависит от условий передачи (расстояния, ориентации и т.д.). Поэтому необходимо иметь предусилитель с автоматической регулировкой усиления.
На рис. 10.7 показана схема, разработанная Siemens для этой цели.
В отличие от других модулей системы, где применяются полевые МОП транзисторы, в данной схеме используются биполярные транзисторы.
Номинальная чувствительность схемы TDA 4050 составляет 5 мкВ при потреблении 9 мА источника питания 12 В. АРУ работает так, что К может варьироваться от 1 до 10 000 (77 дБ) в зависимости от входной амплитуды. Выходной ток предусилителя может достигать 2 мА при входном сопротивлении 1,8 кОм.
В схеме, представленной на рис. 10.7, фильтр состоит из катушки индуктивности на 100 мГн и конденсатора емкостью 180 пФ. В принципе эту цепь можно заменить RC- или активным фильтром, но в этом случае избирательность и точность по частоте будут ниже.
В любом случае следует предусмотреть средство настройки, позволяющее настроить входную схему приемника на частоту модуляции передатчика.
Декодер
Поскольку передатчик работает в одном из простых кодов, можно использовать большое число способов декодирования. Ниже приведена одна из схем декодирования, выпущенных Siemens, а именно SAB 4209.
На рис. 10.8 представлена схема декодера, перед которой стоят пред-усилитель TDA 4050 и генерирующая LC-цепь для тактового генератора.
Схема SAB 4209 непосредственно декодирует 32 команды (с точностью до одной резервной), которые осуществляются при помощи схемы, представленной на рис. 10.3, и соответствуют позициям 0-31 в табл. 10.1. Для команд более высокого уровня (32-60) SAB 4209 применяет только передающий элемент в зависимости от условий, которые будут рассмотрены ниже.
Рис. 10.8. Декодер схемы приема SA8 4209 может выполнять цифровые функции и аналоговые команды
Полученные команды могут использоваться как для безусловных (смена канала), так и для плавных изменений (повышение или понижение яркости). Для смены канала SAB 4209 обладает четырьмя выходами - от PRGA до PRGD, - которые, с одной стороны, отвечают за цифровую индикацию (посредством декодера-драйвера индикации SAB 3211, не приведенной на рис. 10.8), а с другой - за запоминание программ. Речь идет о декодере типа «1 из 16», к 16 выходам которого подключают столько же потенциометров; они обеспечивают напряжения подстройки для варикапов тюнера, с помощью которых пользователь может настроить его на любой из 16 каналов приема. Декодирование полученных сигналов производится таким образом, что именно клавиши 16-31 передатчика (рис. 10.3 или 10.4) связаны с этими 16 каналами. Табл. 10.2 показывает, как команды запускают четыре выхода PRG схемы.
Но вместо того чтобы вызывать каждую программу по отдельности, можно при желании просматривать их одну за другой, нажимая несколько раз подряд на клавишу 4 - «переход к следующему каналу». Клавиша 5 - «переход к предыдущему каналу» - позволяет вести отсчет в обратном порядке.
При каждом переключении канала выход PC (вывод 8 SAB 4209, рис. 10.8) выдает положительный импульс, который можно использовать, в частности, для индикации яркости, но который всегда применяется для кратковременного обнуления уровня НЧ (громкости). Длительность этой «команды тишины» зависит от емкости конденсатора, подсоединенного к выходу PC. На самом деле этот выход является также и входом, куда можно подключить клавишу, непосредственно (без помощи устройства дистанционного управления) переключающую каналы с одного на другой.
Табл. 10.3 показывает, что существуют и другие импульсные команды. «Возврат в начальное положение» означает, что можно перевести все аналоговые команды, речь о которых пойдет ниже, в «нормальное» положение, то есть соответствующее 30% от максимума громкости звука и 50% от хода настройки других команд.
С помощью команды «мгновенная тишина» звук прерывается очень быстро, а при команде «переход на резервное питание» (Standby) происходит переход к режиму ожидания, при этом изменяется состояние выхода ВКЛ/ВЫКЛ (ON/OFF) схемы, что влечет за собой выключение основного источника питания телевизора посредством транзистора, нагрузкой которого является реле или симистор. С этого момента питание поступает только на приемник устройства ДУ; следовательно, телевизор снова можно включить, пользуясь передатчиком (клавиша 6), что, однако, не мешает включению телевизора без устройства дистанционного управления, поскольку выход ON/OFF может использоваться также в качестве входа. Если на короткое время подвести к нему потенциал 0 В с помощью определенной клавиши, то можно установить ключ команды в положение «ВКЛ» («ON»).
И наконец, существует команда TUS (клавиша 7), определяющая на приеме изменение чередующегося состояния триггера, выход которого соответствует соединению TUS на рис. 10.8. Это можно использовать в самых разнообразных приложениях, например для управления освещением, которое включают одним нажатием на клавишу и выключают повторным. Однако команда 7 на самом деле предназначена для «изменения функции». При получении ее в первый раз схема учитывает только команды 2 (Standby) и 7 (TUS), направляя все остальные на свой дополнительный выход. Таким образом, речь идет о команде обратного переключения, позволяющей менять
функции целого ряда клавиш и напоминающей ту, что используется в некоторых карманных калькуляторах. Так, можно подключить вторую схему SAB 4209 к добавочным выходам первой, чтобы получить большее количество команд без увеличения числа клавиш. Аналогичным образом можно подключить и другую схему, адаптированную, например, к функции телетекста, видеоиграм, дистанционному управлению видеомагнитофоном и т.д.
Литература: 2003 · Инфракрасные лучи в электронике. Шрайбер Г