В телевизорах переключение программ осуществляется без прикосновения к телевизору. Как при этом используется инфракрасное излучение?
Лучший ответ
Есть излучатель в устройстве управления и инфракрасный фотоприемник в телевизоре. Электрические импульсы от управляющего устройства преобразуются в импульсы инфракрасного света, передаются в фотоприемник и преобразуются опять в электрические импульсы.
Остальные ответы
Как переносчик информации. Пульт посылает короткие вспышки, телевизор их принимает. Взависимости от длительности этих посылок, их частоты и количества, выбирается действие. Единого стандарта нет.
Принцип работы относительно прост — пульт передает на приемник сигнал инфракраснго излучения определенной частоты. Затем происходит демодуляция сигнала с последующим действием. В качестве источника ИК излучения служит ИК светодиод.
Источник: otvet.mail.ru
Как проверить инфракрасный фотоприемник
Всё об ИК-приёмнике «TSOP»
Наверняка, многие уже слышали о так называемых TSOP-сенсорах. Давайте попробуем поближе познакомиться с ними, разобраться как их подключать и как использовать.
Для начала внесём немного ясности в названия.
Аббревиатура TSOP в электронике может обозначать тип корпуса микросхем (Рис. 1 «1»). (TSOP — Thin Small-Outline Package)
А так же TSOP — это название семейства сенсоров для приёма инфракрасных сигналов (Рис. 1 «2»). Именно этот приёмник инфракрасного излучения мы и будем далее иметь ввиду под понятием TSOP. (TSOP — Temic Semiconductors Opto Electronics Photo Modules) .
Немного истории.
Уже в 1960-ых годах начали появляться первые бытовые приборы, телевизоры и радиоприёмники, с управлением на расстоянии. Сначала управление происходило по проводам, затем появлялись пульты со световым или ультразвуковым управлением. Это были уже первые «настоящие» беспроводные пульты дистаннционного управления. Но из-за звуковых или световых помех телевизор мог сам включаться или переключать каналы.
С появлением недорогих светодиодов Инфра-Красного излучения в 1970-ых годах появлиась возможность передавать сигналы с помощью невидимого для человека инфра-красного (ИК) света. А использование модулированных ИК-сигналов позволило достичь очень выскокой помехозащищённости и увеличить количество передаваемых команд.
| Модуляция сигнала — процесс изменения одного сигнала (несущщего) в соответствии с формой другого сигнала (исходного). |
В качестве принимающего элемента ИК-излучения применяется обычно ИК-фотодиод или ИК-фототранзистор. Сигнал с такого фотоэлемента необходимо усилить и демодулировать.
| Демодуляция сигнала — процесс выделения исходного сигнала на фоне несущщего. |
Фотоприемник и его особенности. Простая схема …
Так как фотодиод, усилитель и демодулятор являются неотъемлимой частью ИК-приёмника, эти детали стали объединять в одном корпусе. Сам корпус изготавливают из пластмассы, которая пропускает ИК-лучи. Так со времением получился хорошо всем известный TSOP приёмник инфракрасных сигналов, который применяется в 99% всей бытовой аппаратуры для дистанционного управления.
Разновидности TSOP-приёмников.
Так как интегральные ИК-приёмники выпускались в разные «эпохи» и разными фирмами, существует и множество их внешних видов. Основные типы корпусов изображены на Рис. 2.
Рис. 2. Типы корпусов ИК-приёмников.
1) ИК-приёмник фирмы SHARP. Обозначение GP1Uxxx. Внутри жестяной оболочки находится небольшая печатная плата с ИК-фотодиодом и микросхемой. Такой фотоприёмник можно встретить на платах старых телевизоров и видеомагнитофонов.
2) В этом корпусе ИК-приёмники встречается наиболее часто. Выпускались ещё в середине 199x годах фирмой Telefunken с обозначением TFMSxxx. Сейчас выпускаются среди прочих фиромой Vishai и имеют обозначение TSOP1xxx.
3) ИК-приёмник в уменьшенном корпусе. Маркируется как TSOP48xx, ILOP48xx, TK18xx.
4) Очень редко встречающийся корпус ИК-приёмника. Ранее выпускался фирмой Sanyo. Обозначается как SPS440-x.
5) ИК-фотоприёмник в SMD корпусе фирмы Vishai. Обозначение: TSOP62xx.
( «x» в обозначениях означает цифру или букву. )
Рис. 3. Распиновка, вид снизу.
Распиновку каждого типа TSOP, как обычно, можно посмотреть в соответствующей документации на конкретную марку ИК-приёмника. Обратите внимание, что ИК-приёмники под номерами 2 и 3 имеют разную распиновку! (Рис. 3):
Vo — ножка выхода ИК-приёмника.
GND — общий вывод (минус источника питания).
Vs — вывод плюса напряжения питания, обычно от 4,5 до 5,5 вольт.
Принцип работы.
Рис. 4. Блок-схема TSOP.
Упрощённая блок-схема TSOP-приёмника приведена на Рис. 4. В качестве выходного элемента внутри TSOP используется обычный N-P-N транзистор. В неактивном состоянии транзистор закрыт, и на ножке Vo присутствует слабый уровень высокого напряжения (лог. «1»). При появлении в чувствительной зоне TSOP инфракрасного излучения с «основной» частотой этот транзистор открывается и выходная ножка Vo принимает низкий уровень сигнала (лог. «0»).
«Основная» частота — это частота импульсов инфра-красного излучения (света), которую отфильтровывает внутренний демодулятор TSOP. Эта частота обычно равна 36, 38, 40 кГц, но может быть и другой, об этом необходимо справиться в даташите на конкретный тип TSOP-приёмника. Для повышения помехоустойчивости ИК-канала связи, применяется модулированная передача ИК-света. Временные харрактеристики модуляции для помехозащитной передачи приведены в даташите на конкретный TSOP-приёмник. Но в большинстве случаев достаточно придерживаться простых правил:
Рис. 5. Принцип передачи импульсов.
1) минимальное количество импульсов в пачке — 15
2) максимальное количество импульсов в пачке — 50
3) минимальное время между пачками — 15*T
4) частота импульсов в пачке должна соответствовать основной частоте TSOP-приёмника
5) светодиод должен быть с длиной волны = 950 nm.
«T» — период «основной» частоты TSOP-приёмника.
Регулируя в некоторых пределах длину пачки импульсов, можно передавать двоичные сигналы. Длинный импульс на выходе TSOP-приёмника может означать «единицу», а короткий — «нуль» (Рис. 5). Таким образом при соблюдении правил модуляции дальность передачи цифровых сигналов на прямой видимости между светодиодом и TSOP-приёмником может достигать 10-20 метров. Скорость передачи не большая, около 1200 бит в секунду, в зависимости от применённого TSOP-приёмника.
Использование TSOP в качестве сенсора.
TSOP-приёмники можно использовать в качестве друх типов сенсоров:
Сенсор «на просвет»
Предмет препятствует ИК-лучам от источника к приёмнику.
Сенсор «на отражение».
Детектируется отражение ИК-лучей от предмета.
В обоих случаях необходимо применять светонепроницаемые тубусы, которые будут ограничивать пучёк ИК-лучей в нежелательных направлениях.
Инфра-Карсный спектр света, так же как и видимый свет, подчиняется законам оптики:
— излучение может отражается от различных поверхностей
— интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния от источника
Эти две оссобенности и используются для построения так называемых «ИК-бамперов» — безконтактных сенсоров обнаружения препятствий. Что бы исключить ложные срабатывания или ложные несрабатывания таких бамперов необходимо излучать пачки импульсов, как и при передаче комманд пультом управления.
Генерировать пачки импульсов можно с помощью обычных логических микросхем или с момощью микроконтроллера. Если в конструкции используются несколько сенсоров на основе TSOP-приёмников или несколько излучающих диодов, следует предусмотреть избирательный опрос «срабатывания» датчика. Такая избирательность достигается проверкой срабатывания TSOP-приёмника только в тот момент, когда передаётся только для него предназначенная пачка ИК-импульсов, или сразу же после её передачи.
Расстояние срабатывание ИК-бампера на основе TSOP-приёмника можно регулировать тремя способами:
1) изменяя основную частоту импульсов ИК-излучения,
2) изменяя скважность основной частоты импульсов ИК-света
3) изменяя ток через ИК-светодиод.
Выбор способа определяется удобством использования в конкретной схеме ИК-бампера.
У безконтактных бамперов на основе TSOP-приёмников есть существенный недостаток: расстояние «срабатывания» такого бампера сильно зависит от цвета и шероховатости отражающей поверхности предмета. Но очень низкая цена TSOP-приёмников и простота их использования представляют большой интерес для начинающих электронщиков для постройки разнообразных сенсоров.
Смелых и Удачных Экспериментов.
Дополнения и файлы:
- URL: ВИКИПЕДИЯ: Пульт дистанционного управления
- URL: «ИК фотоприемник SFH-506-xx»
- URL: myWIKI: BEAM-робот с ИК-радаром
| Размещение этой статьи на других сайтах как полностью, так и частично разрешено только после согласования с администрацией myROBOT.RU |
Источник: myrobot.ru
Особенности применения ИК фотоприемника SFH -506-xx в качестве ИК-радара
В 2006 году мною была написана статья «ИК фотоприемник SFH -506-xx». Эти фотоприемники отличаются очень высокой чувствительностью, что позволяет использовать их в схемах охранной и пожарной сигнализации, в качестве датчиков препятствий в робототехнике. Последнее нашло применение и конкретные конструкции описаны (см. ссылки в конце статьи).
В статье»Всё об ИК-приёмнике TSOP» дополнительно описана конструкция и принцип работы высоко чувствительных ИК фотоприемников для систем дистанционного управления электронной аппаратурой, которые сейчас применяются в датчиках препятствий в робототехники именуемых TSOP — сенсор.
Но к сожалению там вкралась ошибка.
| Датчик, сенсор (от англ. sensor ) — термин систем управления означающий: первичный преобразователь, элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующий контролируемую величину в удобный для использования сигнал. |
Сама микросхема ИК фотоприемника не является сенсором TSOP — Temic Semiconductors Opto Electronics Photo Modules таким сенсором является готовый модуль с применением микросхемы ИК фотоприемника любого типа и импульсного излучателя зондирующего ИК излучения. Все это представляет собой именно сенсор, который дает возможность определять препятствие в отличие от фотоприемника, который может только принимать ИК сигнал.
В статье «BEAM-робот с ИК-радаром» описан робот автоматически обходящий препятствия использующий TSOP сенсоры.
«Робот в состоянии минут 10 (маленькая емкость аккумов) кататься по комнате, нигде не застревая. Где-то раз в метр прямого пути робот произвольно поворачивает в случайную сторону из-за глючных наводок на TSOP’ах»
В данном случае Олег тоже не прав.
Схема и помехозащищенность фотоприемника
Данный тип фотоприемника полностью защищен от помех, отличающихся по характеру от управляющего сигнала.
Чтобы показать высокую помехозащищенность ИК фотоприемника рассматриваемого типа, посмотрим его конструкцию и схему.
Конструктивно фотодиод защищен от световых помех и фоновых засветок спектральной чуствительностью фотодиода и ИК фильтром — корпусом.
Рассмотрим схему данного типа фотоприемников.
На рис.3 показана структурная схема ИК фотоприемника SFH 506 производства фирмы Siemens для пультов дистанционного управления. Данный фотоприемник имеет большой динамический диапазон, за счет применения автоматической регулировки усиления (АРУ). Это позволяет принимать и слабые сигналы.
Полосовой усилитель позволяет усилить и выделить только сигнал заданной частоты — обычно 30, 33, 36, 38, 40, 56 кГц (сигнал даже ближайших частот из списка полностью подавляется). Все остальные сигналы, импульсные и постоянные засветки полностью подавляются.
Фотоприемник данной конструкции имеет высокую помехозащищенность от ложных световых помех в том числе и в спектральной полосе фотоприемника, электромагнитных помех, что и подтверждается их устойчивой работой в бытовых системах управления и промышленных датчиках.
А причина помех и сбоев:
Высокая чувствительность фотоприемников
Главная сложность применения ИК фотоприемников это их очень высокая чувствительность к сигналу передающему команды.
В литературе мелькала информация об устойчивой работе системы пульт — электронный прибор на дистанции 12-15 м. Реально это расстояние больше, особенно при питании излучающего светодиода от напряжения большего 1,5 В. Поэтому реальная дальность, при применении более мощного ИК светодиода может достигать 35 м.
Вы можете провести эксперимент, как сделал я.
Просто навел пульт ДУ телевизором не на телевизор, а на стену напротив него оклеенную рельефными бумажными обоями (практически это шероховатая поверхность) телевизор стоящий на расстоянии 6 метров нормально переключается. Сложнее с гладкой стеклянной или лаковой поверхностью, там очень сложно точно направить луч от пульта ДУ на фотоприемник.
У тех роботостроителей, которые не думают об этом и возникают проблемы с помехозащищенностью данных систем.
Свет облучающего преграду светодиода (с характеристиками необходимыми для фотоприемника) может отражаться от множества предметов находящихся на разном расстоянии от датчика. Кроме того он может отражаться от эффективно отражающих поверхностей и по сложной траектории попадать на фотоприемник. Все это происходит потому что диаграмма направленности фотоприемника имеет широкий лепесток, а сам фотоприемник высокую чувствительность.
Методы снижения влияния помех
Описанный выше эксперимент с управлением телевизором подсказывает и способы повышения помехозащищенности ИК сенсора на базе описанных фотоприемников.
Первым и наиболее простым методом, я бы назвал оптимизацию мощности излучаемой ИК облучателем — светодиодом.
Это позволяет простым ограничением тока светодиода до величины позволяющей детектировать его излучение фотоприемником получить необходимый эффект.
Вторым, наиболее эффективным, является ограничение поля зрения фотоприемника. Это позволяет сузить угол зрения фотоприемника и исключить попадание на него сигналов отраженных от предметов за пределами угла зрения. Этот принцип изображен на рис. 4
На рисунке 4 показан пример сенсора содержащего фотоприемник SFH -506 или подобного, поле зрения которого искусственно сужено с помощью диафрагмы. Светодиод TSAL6200 или подобный (на рисунке 4 зеленым цветом показана его диаграмма направленности) облучает преграду и рассеивается в пределах сектора рассеивания угол которого определяется качеством поверхности. На фотоприемник попадает только та часть отраженного света, которая проходит диафрагму.
Изменяя размер отверстия в диафрагме и расстояние от отверстия до фотодиода фотоприемника можно сужать поле зрения до необходимых значений.
Это так же позволяет полностью исключить прием отражений от других предметов.
Фото сенсоры и анализ положения преграды в пространстве
При определенном расположении облучателей сенсоров и фотоприемников можно определять положение в пространстве преграды и ее характер. Это позволяет предпринимать определенные решения и выполнять маневрирование по обходу препятствия.
На рис. 5 показана конструкция содержащая два фотоприемника SFH -506 и четыре облучающих светодиода TSAL6200.
Данная система позволяет определить положение преграды в поле зрения каждого фотоприемника и секторе освещаемом каждым из светодиодов облучателей. Размер преграды и ее направление грубо может быть оценен по заполнению им облучаемого пространства.
Для применения этого способа нужен специальный алгоритм управления облучателями и фотоприемниками и обработки полученной информации.
ноябрь 2011,
А.Сорокин
Источник: www.electrosad.ru