一文詳解單片機(jī)驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管的電路設(shè)計(jì)
出處:電子報(bào) 發(fā)布于:2021-06-07 14:58:30
紅外發(fā)射是日常生活中 常見(jiàn)的一種通信方式,使用頻率很高,廣泛應(yīng)用于電視、風(fēng)扇、空調(diào)等家用電子設(shè)備。很多人家里有多個(gè)遙控器,每個(gè)遙控器上的常用按鍵其實(shí)就幾個(gè),可以將這幾個(gè)常用按鍵集中在一個(gè)其他品牌(避免干擾)的遙控器上,對(duì)所有電器進(jìn)行集中控制。
信號(hào)傳遞過(guò)程是:解碼其他品牌遙控器的信號(hào),經(jīng)單片機(jī)處理完成后,通過(guò)紅外發(fā)射二極管發(fā)射我們需要的信號(hào),去控制對(duì)應(yīng)的設(shè)備。這里涉及到紅外編碼(單片機(jī))、紅外發(fā)射(紅外發(fā)射二極管)、紅外解碼(一體化接收頭)三個(gè)技術(shù)問(wèn)題,本文探討的是其中紅外發(fā)射二極管的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。
流過(guò)紅外發(fā)射二極管的電流越大,有效控制距離越遠(yuǎn)。單片機(jī)的輸出或者灌入電流一般 大也就20mA,不足以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制,因此,要用三極管進(jìn)行電流放大。常用單片機(jī)引腳上電默認(rèn)輸出高電平,所以要選用低電平使能控制方式驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示。
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圖1紅外發(fā)射二極管驅(qū)動(dòng)電路
其中VCC為5V電源正,GND為電源負(fù),CONTROL為單片機(jī)控制引腳輸出,CONTROL為低電平時(shí)紅外發(fā)射二極管向外發(fā)射紅外光。R15選用1kΩ電阻,R5選用10Ω電阻,Q5選用常用的三極管9012(理論放大倍數(shù)=180,飽和時(shí)UEB=0.7V,UEC=0.3V),D5為紅外發(fā)射二極管(典型壓降=1.4V)。則:
IC=180*IB=180*(5-0.7)/1000=0.774(A)=774(mA)
ICmax≈(5-0.3-1.4)/10=0.33(A)=330(mA)
這樣的電路參數(shù),使得三極管Q5工作于截止和飽和兩個(gè)工作區(qū)。如果在CONTROL連接上拉電阻,三極管的工作區(qū)切換將會(huì)更快。在實(shí)際電路中,330mA的電流會(huì)使紅外發(fā)射二極管擊穿,所以在CONTROL中經(jīng)常引入38kHz的方波,以降低等效電流。有時(shí)甚至可以通過(guò)降低占空比的方式來(lái)進(jìn)一步降低等效電流,有的編碼格式將占空比降至30%。
實(shí)際應(yīng)用時(shí),上述電路還是存在控制距離短的問(wèn)題。為什么呢?因?yàn)榘l(fā)射時(shí)的連續(xù)電流過(guò)大,電源來(lái)不及提供電能。改進(jìn)的辦法是在電源兩端并聯(lián)一個(gè)電解電容。改進(jìn)后的電路如圖2所示。

圖2加大控制距離的驅(qū)動(dòng)電路
電路中,C4為100uF的電解電容,將其與電源并聯(lián),相當(dāng)于一個(gè)存儲(chǔ)池,為紅外線的發(fā)射提供電能保障,從而加大遙控器的控制距離。
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