无线遥控器的原理及应用

2019-11-24 15:46:32 0点赞 1收藏 1评论

伟大的尼古拉特斯拉(Nikola Tesla)(1856-1943)于1898年发明出第一个无线遥控器(美国专利613809号) ,叫做"Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles。"100多年来,无线遥控器的发明为人们的生活便利做出了极大的贡献。市面上的遥控器一般分为两种:一种是家电常用的红外遥控模式(IR Remote Control),另一种是防盗报警设备、门窗遥控、汽车遥控等等常用的无线电遥控模式(RF Remote Control)。

  • 红外遥控器

红外遥控器(IR Remote Control)是利用波长为0.76~1.5μm之间的近红外线来传送控制信号的遥控设备。

常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。

(1)发射部分的主要元件为红外发光二极管。它实际上是一只特殊的发光二极管,由于其内部材料不同于普通发光二极管,因而在其两端施加一定电压时,它便发出的是红外线而不是可见光。

大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右,外形和普通发光二极管相同,只是颜色不同。

(2)接收部分的主要元件为红外接收二极管,一般有圆形和方形两种。在实际应用中要给红外接收二极管加反向偏压,它才能正常工作,亦即红外接收二极管在电路中应用时是反向运用,这样才能获得较高的灵敏度。

由于红外发光二极管的发射功率一般都较小(100mW左右),所以红外接收二极管接收到的信号比较微弱,因此就要增加高增益放大电路,最近几年大多都采用成品红外接收头。

成品红外接收头的封装大致有两种:一种采用铁皮屏蔽;一种是塑料封装。均有三只引脚,即电源正(VDD)、电源负(GND)和数据输出(VOUT)。红外接收头的引脚排列因型号不同而不尽相同,可参考厂家的使用说明。成品红外接收头的优点是不需要复杂的调试和外壳屏蔽,使用起来如同一只三极管,非常方便。但在使用时注意成品红外接收头的载波频率。

红外遥控常用的载波频率为38kHz,这是由发射端所使用的455kHz晶振来决定的。在发射端要对晶振进行整数分频,分频系数一般取12,所以455kHz÷12≈37.9 kHz≈38kHz。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz、56kHz等,一般由发射端晶振的振荡频率来决定。

红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其它电器设备。由于其无法穿透墙壁,故不同房间的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰;电路调试简单,只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投入工作;编解码容易,可进行多路遥控。因此,红外遥控在家用电器、室内近距离(小于10米)遥控中得到了广泛的应用。

无线遥控器的原理及应用

  • 无线电遥控器

无线电遥控器(RF Remote Control)是利用无线电信号对远方的各种机构进行控制的遥控设备。这些信号被远方的接收设备接收后,可以指令或驱动其它各种相应的机械或者电子设备,去完成各种操作,如闭合电路、移动手柄、开动电机,之后再由这些机械进行需要的操作。作为一种和红外遥控器相补充的遥控器种类,在车库门、电动门、道闸遥控控制,防盗报警器,工业控制以及无线智能家居领域得到了广泛的应用。

常用的无线电遥控系统一般分发射和接收两个部分。

(1)发射部分一般分为两种类型,即遥控器和发射模块,遥控器和遥控模块是对于使用方式来说的,遥控器可以当一个整机来独立使用,对外引出线有接线桩头;而遥控模块在电路中当一个元件来使用,根据其引脚定义进行应用,使用遥控模块的优势在于可以和应用电路天衣无缝的连接、体积小、价格低、物尽其用,但使用者必须真正懂得电路原理,否则还是用遥控器来的方便。

(2)接收部分一般来说也分为两种类型,即超外差和超再生接收方式,超再生解调电路也称超再生检波电路,它实际上是工作在间歇振荡状态下的再生检波电路。超外差式解调电路和超外差收音机相同,它是设置一本机振荡电路产生振荡信号,和接收到的载频信号混频后,得到中频(一般为465kHz)信号,经中频放大和检波,解调出数据信号。由于载频频率是固定的,所以其电路要比收音机简单一些。超外差式的接收器稳定、灵敏度高、抗干扰能力也相对较好;超再生式的接收器体积小、价格便宜。

无线电遥控常用的载波频率为315mHz或者433mHz,遥控器使用的是国家规定的开放频段,在这一频段内,发射功率小于10mW、覆盖范围小于100m或不超过本单位范围的,可以不必经过"无线电管理委员会"审批而自由使用。我国的开放频段规定为315mHz,而欧美等国家规定为433mHz,所以出口到上述国家的产品应使用433mHz的遥控器。

无线电遥控常用的编码方式有两种类型,即固定码和滚动码两种,滚动码是固定码的升级换代产品,凡有保密性要求的场合,都使用滚动编码方式。

无线电遥控器和红外遥控器的区别(The difference between IR and RF Remote Control),红外遥控和无线遥控是对不同的载波来说的,红外遥控器是用红外线来传送控制信号的,它的特点是有方向性、不能有阻挡、距离一般不超过7米、不受电磁干扰,电视机遥控器就是红外遥控器;无线电遥控器是用无线电波来传送控制信号的,它的特点是无方向性、可以不"面对面"控制、距离远(可达数十米,甚至数公里)、容易受电磁干扰。在需要远距离穿透或者无方向性控制领域,比如工业控制等等,使用无线电遥控器较易解决。

无线遥控器的原理及应用

  • 应用领域

1、工业行车:工业用行车是遥控系统应用最广泛的领域之一,以德国为例,占遥控系统每年产量的40%左右;特别是冶金、汽车制造、造纸厂、物料仓库等新增行车几乎全部配备工业无线遥控器;

2、汽车吊、随车吊:通常,大型汽车吊遥控系统还配置了数据反馈装置,反馈装置可将运行参数(如负荷、起重臂长、负荷力矩、油温,压力,角度等)显示在发射系统显示屏上,操作人员可根据显示数据来监控吊车;

3、混凝土泵车:混凝土泵车操作时因控制台距浇注作业面有几十米(甚至上百米),传统的操作方式需数人配合才能完成,由于效率低,限制了混凝土泵车的性能发挥;对于长距离、大排量的大型泵车,矛盾更为突出;采用工业无线遥控器可以最大地发挥整机的性能,泵车司机在工作地点驾车定位后,即可用携带遥控系统依次操作泵车的各个动作,如布料杆的左右回转,多级杆的变幅升降等。操作人员可携带发射系统,远离泵车控制台,直接站在软管喷口附近,控制布料杆的动作和混凝土泵的运作;

4、矿山机械:对于矿井里能见度较低的场合下,可选用配有反馈装置的工业无线遥控器控制液压机械。即使在能见度较低、环境恶劣的地方,也可以方便控制重型凿岩机架钻孔作业。操作员可以选择最近的地点对位钻孔,而不必呆在距钻孔作业点十米以外的钻孔机的操作台上。无线电控制装置采用IP65保护标准完全适应在潮湿和含盐的环境中使用。大大增加了操作的安全性、舒适性和准确性,节约投资,提高了效率;

5、专用机械如:炼钢厂清渣装载机,采用工业无线遥控器对装载机进行遥控改造,在不改变现有手动操作方式的前提下,百分之百模拟原履带装载机的机械动力性能和作业功能,达到无人驾驶完成清渣作业的目的。操作员带着轻巧的发射机,自由选择最佳的视觉位置,遥控的装载机在清渣作业中运行自如。遥控装载机的成功运用消除了以往环境恶劣,视线不清,高温落渣带来的事故隐患,使操作人员从恶劣的环境中解脱出来,提高了清渣作业效率、改善冶金工人的工作环境,降低工人的劳动强度;

6、建筑塔吊:在欧洲、北美超过60%的建筑回转式塔吊采用无线遥控方式控制,不仅在设备制造时节省成本(无空中操作台),安全性和可靠性也得到充分保障,提高了施工效率;

7、其它方面:随着工业无线遥控器技术的发展,在装载机、调车机车、液压机械和移动车辆港口装卸船机等设备中,工业无线遥控器都得到了广泛应用,市场前景极为广阔。

无线遥控器的原理及应用


   

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