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红外线的遥控原理

郝海红
（格尔木市第一中学）

在人教版高中《物理》第三册（必修加选修）的红外线部分的教学活动中，学生在探究学习的过程时会遇到很多有关红外线知识的问题（如:红外线为什么可以遥控电视机，其具体控制原理又是怎样的？）对该类问题的分析和探索有助于学生的思维能力和学习兴趣通过对问题的分析中得到不断的提高。笔者根据自己长期以来对电教设备的维护和对电子技术实践中得到的一些认识，谈一下红外线的遥控原理。
红外线的特点
人眼能看到的光称为可见光，主要集中在0.38微米～0.78微米附近的谱段内。其中又可细分为紫、蓝、青、绿、黄、橙、红七色光。那么在红光以后就没有其它光线了吗？其实不然，红光以后很长一段频率就是红外线，只是人眼看不到而已。1800年，英国物理学家赫歇尔在研究各种色光的热量时，有意地把暗室中唯一的窗户用木板堵住，并在板上开了一条矩形的孔，孔内装一个分光棱镜。当太阳光通过这个棱镜时，便被分解成彩色光带。在试验中，他突然发现一个奇怪的现象：放在光带红光外的温度计，比室内其它温度计的指示值都要高。经过多次试验，这个所谓含热量最多的高温区，总是位于光带最边缘处红光的外面。于是赫歇尔宣布，太阳发出的光线中除可见光外，还有一种人眼看不见的“热线”，这种看不见的“热线”位于红色光外侧，因而叫做红外线。
红外线其实也是一种电磁波，其波长范围从0.78微米到1000微米。为了研究上的方便，红外线被科学家划分为三个波段，近红外：波长为0.78微米～3.0微米，中红外：波长为3.0微米～20微米，远红外：波长为20微米～1000微米。
红外线的发现标志着人类认识自然的又一次飞跃，红外线是一种波长大于可见光的一种电磁波。它具有抗干扰性强、指向性好、对人体无害等优点。因而广泛地应用在电视遥控技术上。
2红外线的遥控原理
通常红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专用集成电路芯片来进行控制操作，如图所示。发射部分包括键盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换放大器、解调、解码电路。
现在使用的遥控器使用的频率都是38KHZ，是用一定方式对不同的按键进行编码，通过专用的集成电路产生调制波，通过红外线二极管发射出去。电视机接收之后进行解码再执行相应的动作。
遥控器主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。其工作原理如下微处理器芯片IC1内部的振荡器通过2、3脚与外部的振荡晶体X组成一个高频振荡器，产生高频振荡信号（480kHz）。此信号送入定时信号发生器后产生40KHz的正弦信号和定时脉冲信号。正弦信号送入编码调制器作为载波信号；定时脉冲信号送制扫信号发生器、键控输入编码器和指令编码器作为这些电路的时间标准信号。
集成块内部的扫描信号发生器产生五中不同时间的扫描脉冲信号，由5～9脚输出送至键盘矩阵电路。当按下某一键时，相应于该功能按键的控制信号分别由10～14脚输入到键控编码器，输出相应功能的数码信号。然后由指编码器输出指令码信号，经过调制器调制在载波信号上，形成包含有功能信息的高频脉冲串，由17脚输出经过晶体管BG放大，推动红外线发光二极管D发射出脉冲调制信号。

2遥控发射器及其编码
由遥控器发出的二进制指令码由前八位用户码用户码和数据码组成。用户码是一种固定代码，它用来不同的遥控信号的区别，以免接收头在接受遥控信号指令的过程中发生误动作。而数据码则是不同的遥控功能代码，不同的数据码表示不同的遥控功能对应的每位二进制数码“1”和“0”的确定，是根据传递的脉冲信号中的相邻脉冲之间的时间间隔来决定的。当时间间隔为2ms时，其码值定为“1”；为1ms时，码值定为“0”。如果一组传送码为“0000010001000000”的指令码其脉冲波形就如图所示

一组遥控指令
44ms
功能吗
用户码

上述“0”和“1”组成的二进制码经38kHZ或40kHZ的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。
二．红外线遥控指令的接收原理

红外线遥控器接收器是一种接收红外线指令信号并进行解调放大以供给微处理器进行译码处理的光电转换与选频放大电路调制在载波频率的为38kHZ或40kHZ上的遥控编码脉冲，经过遥控接收机的二极管接收后，通过光电变换得到遥控指令脉冲信号输入到前置放大器进行放大经过峰值检波器进行检波，取出遥控信号的脉位调制编码并由整形电路进行波形修正，变成合格的指令脉冲。最后送至微处理器，由微处理器内部进行识别处理发出相应的操作指令来实现对电视机的各项工作的控制。

格尔木市第一中学

郝海红