浅谈家电遥控技术的发展

第一个遥控器的发明者已无从可考，但随着科技的进步和人民生活水平的改善，无线遥控已成为生活中必不可少的应用，从儿童的玩具汽车到成人的汽车门锁，再到家庭中的彩电、空调等电器，生活中已处处活跃着遥控的身影。从传统的无线遥控到目前方兴未艾的智能遥控，遥控器也正在经历着一场变革。

1.传统无线遥控器简介

无线遥控系统主要由发射机、接收机及执行机构三部分组成。发射机（遥控器）主要包括编码器和发射器，编码器由外部的编码开关控制，使编码电路产生所需要的控制指令，控制指令多采用频率特征或码组特征来进行表示，即这些控制指令可以是不同的频率组合信号（频分制编码），也可以是不同的脉冲数量、宽带、幅度、相位及其组合（时分制编码、脉冲编码）。编码器产生的信号都是频率较低的电信号，一般无法直接通过天线传送，因此还需要通过调制将其搭载在高频载波上，才能由发射器发送出去。接收机包括接收天线、接收器、解调器、译码器及执行部件等组成。接收器将从接收天线收到的无线电波转换成微弱电信号，经过高频电路放大和选择，再经过解调器解调，从载波中卸下指令信号，并将指令信号送入译码器进行译码，最后由执行部件根据译码信息完成相应的动作。如图1所示。

无线遥控器（Wireless Remote Control）已经在生活中得到了越来越多的应用，给人们带来了极大的便利。随着科技的进步无线遥控器也扩展到了许多种类，简单来说常见的有两种：一种是家电常用的红外遥控模式（IR Remote Control），另一种是无线电遥控模式（RF Remote Control）。两者各有不同的优势，应用的领域也有所区别。

1.1 红外遥控的基本原理

红外线是波长介于750nm～100um之间的电磁波，频率低于可见光高于微波，是一种不会被人眼睛所感知的光线。由于红外线的波长较短，对阻挡物的衍射能力很差，因此可以使用红外线在短距离范围内，进行点对点的直线无线数据传输。红外数据协会（IRDA）为了保证不同厂商的不同红外产品能够获得最佳的通讯效果，把波长为760nm～1500nm之间的近红外线作为遥控设备的控制信号。

常用的红外遥控系统的发射部分的主要元件为红外发光二极管，接收部分主要元件为红外接收二极管。目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm左右。红外遥控器在发射端对使用的455kHz晶振进行以系数为12的整数分频，获得38kHz的常用载波频率。也有一些遥控系统采用36kHz、40kHz或56kHz等载波频率，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。由于红外发光二极管的发射功率一般较小（100mw左右），接收端需要增加高增益放大电路才能正确接收，因此红外遥控适于家用电器、室内近距离（小于10米）的遥控应用。由于红外波长很短，其无法穿透墙壁等障碍物，故不同房间的家用电器可以使用通用的遥控器而不产生相互的干扰。

1.2 无线电遥控的基本原理

无线电遥控是利用无线电信号对远方的各种设备进行控制的遥控设备，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。

常用无线遥控系统一般分发射和接收两个部分。发射部分一般分为遥控器和发射模块；接收部分一般来说分为两种类型，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，它是工作在间歇振荡状态下的再生检波电路，该方式的接收器体积小、价格便宜。超外差式解调电路，需要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，得到中频信号，经中频放大和检波，解调出数据信号，该方式的接收器稳定、灵敏度高、抗干扰能力也相对较好。

无线电遥控常用的载波频率为315MHz（中国开放频段）或者433MHZ（欧美等国开放频段），在这一频道内，发射功率小于10mW、覆盖范围小于100m或者不超过本单位范围，可以不必经过“无线电管理委员会”审批而自由使用。

红外遥控器与无线电遥控器的区别主要是采用不同的载波，红外遥控的特点是有方向性、不能有阻挡、距离短、不受电磁干扰等；无线电遥控的特点是无方向性、可以非面对面、距离远，适用于远距离穿透或无方向性控制领域。广泛应用于门窗遥控、汽车遥控、防盗报警等设备。

2.智能遥控简介

当今社会，电子与信息化产业迅猛发展，各种各样的电子设备被创造并被普及到生活的方方面面，特别是随着嵌入式技术的长足发展，具有智能功能的微电子芯片，开始逐步替代传统的逻辑电路设计，具有智能化功能的家用电器也开始逐步替代传统的单一功能电器，但使用遥控器的生活习惯还将一直延续下去。随着家电的智能化发展，与家电配套的遥控器也开始向着智能化方向前进。目前智能遥控器主要以WiFi遥控和蓝牙遥控为主要代表。

2.1 WiFi遥控简介

随着网络的进步和发展，无线网络已是家庭生活中，特别是年轻人生活中的重要元素，不同家电厂商在推出智能家电的同时，也将WiFi功能集成于设备内部，使得家电可以向电脑或手机一样自由的链接至家庭网络

WiFi遥控器使用中也需向其他电器一样，首先需要接入无线网络，然后通过设置和查找被控电器设备，完成与受控对象的配对。WiFi遥控器与传统遥控器的区别是遥控指令不再由发射单元直接编码调制，而是将指令打包成网络数据报，并交付给WiFi模块，利用计算机网络协议转发到被控电器。被控电器内部也有网络模块，也需使用网络协议接收该数据报，在完成对数据报的解释和判断后，执行相应的功能。从计算机网络体系结构和TCP/IP协议模型的角度来看，WiFi遥控更像是使用TCP/IP协议的一应用层的应用成果。

由于WiFi信号具有一定的穿透性，因此在WiFi信号的范围内，可以实现无方向性遥控；并且基于计算机协议的应用模式，使用WiFi遥控还可实现一对多、多对多的遥控方式，更易于引入智能功能和习惯控制。但WiFi信号的传输需要无线网络的支持，而且指令传递需要协议转换，因此遥控指令可能会存在一定的时延，甚至出现无法响应的可能。

2.2 蓝牙遥控（BlueTooth）简介

蓝牙最早是由爱立信公司所倡导的一种短距离无线通讯技术，它是用一种小型的、低成本的无线通信技术组建个人区域网的解决方案。蓝牙技术本质是为解决取代最末端线缆的技术，典型应用包括有无线耳机、键盘、鼠标等终端设备，以及移动便携设备间的资源共享等。

蓝牙遥控就是利用蓝牙技术，在遥控器和被控设备之间建立配对链接，实现点对点的通信。遥控器同WiFi遥控器一样，遥控指令不再需要编码和调制，而是将遥控指令封装在蓝牙通信协议中。由于蓝牙通信使用跳频技术，而且在配对过程中会还需协商设定加密秘钥，因此使用蓝牙技术的遥控器具有很强的抗干扰性，可以不必担心多遥控及设备之间的串扰问题。蓝牙具有穿透一般障碍物的能力，因此可以不必像传统的红外遥控器那样对准遥控，也不必像WiFi遥控那样借助中心交换点，因此目前很多家电厂商推出采用蓝牙技术的遥控器。

3.遥控器市场现状

红外遥控器具有工作电压低、功耗小，无辐射、不影响周围环境，结构简单，成本低廉，工作可靠性高等优点，在日常生活中被广泛应用。而且其操作习惯已经在人们的心中根深蒂固，因此红外遥控器仍然牢牢把控着当前家电系列遥控器的主体市场。由于室外环境复杂，要求遥控距离较远等关键因素，用于室外的无线电遥控技术短时间内不会用其他替代方法。以小米科技为代表的一批新型科技公司，在利用智能家电冲击传统家电市场的过程中，也把新型的智能遥控器带入应用市场，但由于智能遥控器操作不如传统遥控器简单明了，特别不受中老年用户所接授，因此智能遥控器在未来还有很长的一段路要走。

随着智能手机的普及，WiFi功能和蓝牙功能已成为当前手机的标准配置，利用手机中的功能模块，使用既有技术，再经过合理的编程开发后，普通手机就可实现智能遥控的大部分或全部功能，因此智能遥控的发展受到相应的冲击和影响。利用智能手机和红外传输模块结合的解决方案，是解决陈旧电器和智能遥控之间的一个很好的过渡途径，也是当前应用研究的一个热点。

参考文献：

[1]陈阳海 红外遥控工作原理 编码方式及常用信号传输协议，电子制作[J]，2007，11

[2]刘骊；陈玮 PDA遥控红外家电设备初探，红外技术[J]，2004，2

课题来源：沈阳理工大学大学生创新创业训练计划，项目编号201310144002。