一种简易的红外遥控开关原理与设计

摘 要：用电阻、电容、晶体管和继电器等模拟元器件设计一种红外遥控开关，系统供电采用电容降压型直流稳压辅助电源；利用电容充放电时间的不同解决了开和关的问题。详细介绍各单元电路的工作原理，与数字式遥控开关相比，它具有结构简单、体积小、重量轻以及安全可靠等优点，可广泛应用于中、短距离电器设备的开关控制。该设计已在实验室得到使用，效果良好。

关键词：红外遥控；延时电路；继电器；开关控制

中图分类号：TM56,TN710 文献标识码：B 文章编号：1004373X(2008)1803503

Principle and Design of a Simple Infrared Remote Control Switch

SHAO Sifei1,YANG Yanning1,2,LIU Genju2,SU Pengfei3,MIAO Xiaofeng2,WANG Haijun2

(1.Xi′an Innovation College,Yan′an University,Xi′an,710100,China;2.Information College,Yan′an University,Yan′an,716000,China;

work Center,Yan′an University,Yan′an,716000,China)

Abstract：An infrared remote control switch is designed with analog components such as relays resistors,capacitors,transistors and so on,its power supply systems using capacitance DC buck regulator auxiliary power supply.Opening and shutting is resolved through the different time with capacitor charging and discharging.It introduces the work that the unit circuit theory in paring with digital remote control switch,it is simple in structure,small size,light weight,as well as the advantages of safe and reliable,can be widely used in electrical equipment shortdistance switch control.It has been applied in the laboratory,and made good use of effects.

Keywords：infrared remote control;delay circuit;relay;switch control

电源开关广泛应用于汽车、通讯、电脑、家用电器、玩具工厂、仓库、家庭居室以及办公室等场所。传统的机械式电源开关存在接触电阻大、易磨损、可靠性低以及寿命短等缺点，而红外遥控开关可以解决这一问题。红外遥控开关是无触点电子开关，不产生电火花，安全、方便、在可燃气体等场所使用尤为安全；用电视机的遥控器就可以实现开关操作，安装和代换都很方便，可以用它代换家居中非常普及的墙壁开关，在小家电领域具有广泛的实用价值；将它用于石油存储、液化气、天然气等化工设备中，大大提高了设备的工作安全性与可靠性。

1 设计总体方案

红外遥控开关电路由红外接收头(实现红外接收、放大、整形)、信号延时形成电路、继电器控制电路和电源电路等组成，原理框图如图1所示。

红外线作为短距离的控制信号有其自身优点：易于编码，信号传输过程不易产生干扰等，所以采用红外线作为控制信号。遥控开关系统由红外接收、信号放大、积分平滑电路、继电控制以及电源部分组成。要想对各种电器实现遥控，那么控制信号一定要稳定、安全。在传输过程中要使信号足够强，就不能衰减太多，这就要求电路的电源能够独立给电路各部分供电。电源供电部分可选择用干电池和直流稳压电源2种方案。方案一：干电池供电。其电流稳定，是纯直流电，调试过程会比较容易，不会因电压不稳或电流波动而出现调试不成功的现象。但考虑到此开关可以广泛应用在家电领域，控制对象多为220 V电压，一般固定安装在某个位置更换电池不方便，且由于控制器件一般耗电较多，经济上也不划算。所以不宜采用。方案二：采用220 V电压供电。由于此开关部件多数采用了耐压值不高的电子元器件，要用220 V，电源部分要经过处理才能给电路供电。这里主要有个高压变低压的问题，采用电容直接降压再加上桥式整流器是不错的选择，然后用7805三端稳压器对整流过的电压进行串联调整式的稳压，可以达到设计所要求的效果。如果可以直接加在220 V电源上工作，此开关就能够得到更加广泛的应用。比较2种方案的利与弊，选用方案二。

2 电路设计

红外发射可以直接采用国内很多电视机的飞利浦遥控器。接收与控制电路如图2所示。

2.1 红外信号接收及放大电路

RI为一体化红外线接收头，其外型如图3所示。1脚信号输出、2脚接地、3脚接电源。在未接收到红外信号时，1脚输出高电平，当RI接收到遥控器发射出的红外线后，经内部放大、整形、滤出载波后从1脚输出不同的编码信号的脉冲串［1］；每按一下发射器，就会产生这样的一组脉冲串，由C1耦合到Q1放大、D1整流后，再去触发后续电路。

2.2 信号延时形成电路

该电路主要是解决延时问题。Q1在接收到红外信号时输出方波脉冲，经过D1和R4,C2和R7，C3组成电容积分滤波电路，在高电平期间，输入电压保持为Um，Um通过电阻R按指数规律向电容C充电，电容C上的电压按Uc=um(1-e-t/RC)规律上升。当输入跳变为低电平时，电容C上的电压通过R放电，电压按UC=Ume-T/RC指数规律下降。这样由于充电时时间常数τ1(τ1=R4C2)小于放电时间常数τ2［τ2=(R4+R3)C2］，所以随着时间电容上的电压上升，对于R7，C3情况相同，通过调整R3改变共同的电压上升速度，也就改变了延长时间。通过调整R4，R7也可以改变2个电路的延时时间的差异。这里主要通过C3，C2来改变他们的延时差异。由于电容C3的数值较大，即R7C3时间常数大，B点电位从0上升很慢，而电容C2的数值较小，即R4C2时间常数较小，A点电位从0上升较快，使晶体管Q2比Q3较早到达导通状态，如果继续有输入信号，到一定时间时Q3也到达导通状态。这样利用时间的不同实现了开和关的目的。