遥控器基础知识1

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遥控器基础知识Ver:1.02008.12.8 内容:1.遥控器发展历程.2.红外遥控系统及遥控器工作原理.3.红外遥控器的主要构成部件介绍4.红外遥控器的常见协议分析.5.红外遥控器的常见异常与处理及分析 目的:提高对红外遥控器的认识.提高工作效率和产品的合格率.方式:相互学习与探讨 遥控器发展历程第一阶段：单一遥控器第二阶段：万能及学习型遥控器第三阶段：网络及RF型遥控器 单一遥控器到底是谁发明出第一个遥控器已不可考。但最早的遥控器之一，是一个叫尼古拉·特斯拉（NikolaTesla）(1856-1943)的发明家（他曾经为爱迪生工作，同样被誉为天才发明家）在1898年时开发出来的（美国专利613809号,叫做“MethodofandApparatusforControllingMechanismofMovingVehicleorVehicles”。最早用来控制电视的遥控器是美国一家叫Zenith的电器公司（这家公司现在被LG收购了），在1950年代发展出来的。一开始是有线的。1955年，该公司发展出一种被称为“Flashmatic”的无线遥控装置。但这种装置没办法分辨光束是否是从遥控器而来，而且也必需对准才可以控制。1956年罗伯．爱德勒（RobertAdler）开发出称为“ZenithSpaceCommand”的遥控器，这也是第一个现代的无线遥控装置，他是利用超声波来调频道和音量，每个按键发出的频率不一样，但这种装置也可能会被一般的超声波干扰，而且有些人及动物（如狗）听的到遥控器发出的声音.随着电子技术的发展，第一只采用红外线的遥控器出现在20世纪80代,发送和接收红外线的装置开发出来时,就慢慢取代了超声波控制装置,即使其他的无线传输方式持续被开发出来,它直到现在还持续广使用. 它的特点遥控器内预置了一套编码，功能相对简单.一只遥控器只能控制单一型号的电器. 万能及学习型遥控器产生时间:20世纪90年代主要特点:遥控器内预置了多种编码,通过代码调用方式进行选择.遥控器能学习记录其他遥控器的编码信号.主要分类:单一万能.组合式万能.单纯学习型.固定代码+学习. 网络及RF型遥控器产生时间:目前主要特点:遥控器与Internet技术相结合,利用强大的网络技术,实现用户对遥控器的自己制作.操作遥控器时无需考虑电视位置和遥控器的指向。 红外遥控系统及遥控器工作原理第一：红外遥控系统第二：遥控器工作原理 红外遥控系统发射器传感器接收器控制器负载遥控器系统组成方框图 遥控器系统工作原理发射器：1编码电路2发射电路接收器：1接收电路2译码执行电路 遥控器工作原理定义:通过红外发射器件,发射被编码脉冲信号调制的红外光,在一定距离控制相应设备的有光功能的装置。遥控器主要组成：微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发射二极管以及键盘矩阵等。芯片:主要负责处理运算控制遥控器的工作状态,根据外部信息做出相应的判断.晶振:主要是为芯片工作提供准确的时基。晶体三极管:对脉冲信号的电流进行放大。红外发光二极管：把电信号转换为光信号发送出去键盘矩阵:及时判断外部输入信息. 遥控器性能的几个评测参数工作电压范围2.4—3.5V发射信号的波长800—950nm遥控距离和发射角度大于8m30-45度发射功率1单位40uW待机功耗不大于3uA50uA 红外遥控器的主要构成部件介绍芯片红外发光二极管晶振三极管电容电阻 芯片遥控器芯片主要为单片机.MCU：是Microchip/Microcomputer的缩写。定义：单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer），简称单片机。就是将微处理器（CPU）、存储器（存放程序或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O口）和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。基本构成：CPU（逻辑控制）ROM（硬盘）RAM（内存）I/O（接口） 单片机的分类按地址线可分为:4bit,8bit,16bit,32bit,64bit按功能分：MCU、MPU、DSPMCU：control，重点在功能.MPU：program,重点在数据运算,典型应用为手机芯片。DSP：是数字图象信号处理，各种监控设备按功能赋予IC的方式不同分为：ASIC:有特定的功能，如6122、3010；MASK：控制部分固定，由厂家或根据客户要求厂家赋予.OTP:由用户赋予，只能烧写一次；FLASH可电擦写，多次烧写。按体系：51系列：指令多，功能强大，可扩展性强.RISC：精简指令系列，如PLC16C54/1602.美欧系列、日、韩、台、大陆系列. 遥控器IC的种类按功能：单一、多功能单一：单一简单的（通常用AISC）单一特殊的（通常用MASK、OTP）多功能：单一多功能（通常用OTP、MASK）万能多代码（通常用OTP、MASK）万能组合多合一（通常用MASK）按用途：电视（通常MASK、AISC、OTP）VCD（通常AISC、如6122）DVD（通常AISC、如6122）VCR（通常AISC、如6122）空调（通常OTP、MASK，是4bit.8bit）音像设备（通常AISC、如6122） 红外发光二极管红外线的概念与特性红外线的基本概念：红外线是一种不可见光，是太阳光谱的一部分，实质上是一种电磁波。红外光近红外中红外远红外0.753201000um由图知红外的波长范围在0.76~1000um之间。硅光电器件对光波最敏感区域在0.8~0.95um范围内，在这个波段内，利用砷化镓和砷铝化镓材料制成的红外发光二极管发射波段。将他们进行良好的匹配，作为红外遥控器的主要光源。 光热效应具有可见光的某些特性具有微波的某些特性传播速度300000km/s在介质中传播会产生衰减大部分液体对红外的吸收非常大具有良好的隐蔽性,保密性,环境光线对它的影响很小,抗干扰能力强,且使用这种发射.接收器件的电路简单而无特殊的环境要求.自然界中不论任何物体,不论本身是否发光,只要温度高于绝对零度（-273℃)都会不停向周围辐射红外线.红外线的基本特性 红外传感器红外发光二极管分类GaAs,GaAlAs红外发光二极管的主要参数工作电流IF及峰值电流IFP峰值电流IFP是指流过管子的脉冲电流的最大峰值。若脉冲电流的平均值与恒定的直流值相等，则脉冲电流的幅值要比允许的工作电流大的多，其发射效率也较高。所以一般遥控器发射器都采用占空比较小的脉冲工作方式。（1/3)管功耗PM与光功率P0峰值波长λP反向漏电流IR响应时间TW 红外发光二极管的基本驱动方式直流恒定电流驱动方式直流脉冲电流驱动方式：红外光的有效发射距离与驱动功率峰值大小有关，驱动功率峰值越大，发射距离越远；而峰值功率又与所加的驱动电流峰值有关。想要提高红外光的发射距离，必须加大驱动信号U的幅度，提高峰值电流。红外发光二极管的正向工作电流IP与峰值电流IFP之间有如下关系：IF=IFP√T0/TdT0为方波脉冲的周期；Td为方波脉冲宽度；T0/TD等于脉冲的周期与脉冲宽度之比，称为脉冲电流的空度比。在限定范围内，这个比值越大，则允许的峰值电流越大，但也不能超出限定范围，否则红外发光二极管来不及响应，也不能保证有效控制。交流电流驱动方式检测方法把万用表调到测二极管挡,红表笔测正极,黑表笔测负极,电压读数应该在1.V左右. 晶振晶振也叫石英谐振器，它是利用石英的压电特性按特殊的切割方式制成的一种电谐振元件，被广泛使用在电子设备中石英晶体的种类很多，大致分为普通型、精密型、和高精密型三种，我们的遥控器使用的属于普通型，高精密型石英晶体的壳内都带有恒温槽，能进行温度补偿。在我们遥控器中，石英晶振主要被来作为振荡元器件。 标称频率32.768Khz.455KHz.480KHz.680KHZ3.58KHz.3.68KHZ4MHz负载电容10p15p20p30p68p101221103104保证晶振正常起振和工作在稳定的中心频率内。频率精度频率精度从10^(-4)量级到10^(-10)量级不等频率稳定度稳定度从±1到±100ppm不等在遥控器中的作用提供稳定的时基信号，保证遥控器正常工作。晶振的主要参数 晶振检测方法直接测试法直接把晶振插到专门的晶振测试仪上测试电阻法把万用表10K挡测量石英晶体两引脚之间的电阻值,应该为无穷大,若不为无穷大，则说明石英晶体内部存在漏电或短路现象.电压法一般遥控器的电压都在3V左右,所以将万用表置在10V直流挡,黑表笔固定接负极；先在不按遥控器的情况下,用红表笔测出晶体两引脚的电压值,并将两个电压数值记录下来；然后按下遥控器上的任意一个按键，再用红表笔分别测出晶体两端的电压,记录下来测量的电压值,然后把第一次记录的两个电压值比较相差较大，第二次记录的两个电压值比较值基本一致,则晶振正常工作,反之则工作不正常,这对一般的遥控器可以采用。 晶体三极管定义晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。分类按使用的材料可分为硅管和锗管。按极性可分为锗NPN型晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。按电流容量可分为小功率晶体管.中功率晶体管和大功率晶体管.晶体管按工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管等.晶体管按封装结构可分为金属封装（简称金封）晶体管、塑料封装（简称塑封）晶体管、玻璃壳封装（简称玻封）晶体管、表面封装（片状）晶体管和陶瓷封装晶体管等。其封装外形多种多样。 三极管是我们遥控器的关键元件，在遥控器电路中起放大、开关、作用，且体积小、使用寿命长、耗电省等优点按PN结的不同组合方式，三极管可分为PNP型（8550）和NPN型（8050）两种三极管在遥控器中的作用 三极管的检测用万用表测试HFE把万用表调到HFE挡把三极管插到相应的孔中,读数一般在50—300之间用万用表测试PN结电压把万用表调到测二极管的挡,对8050管,把红表笔接触三极管中间的引脚,把黑表笔接触三极管的另外两引脚的任意一引脚,电压读数应该在0.6V左右,对8550管则把红黑表笔对调一下测试即可. 电容定义：电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容的符号是C。在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是：1法拉(F)=1000毫法(mF)＝1000000微法(μF)1微法(μF)=1000纳法(nF)=1000000皮法(pF)。分类聚酯（涤纶）电容（CL）聚苯乙烯电容（CB）聚丙烯电容（CBB）云母电容（CY）高频瓷介电容（CC）钽电解电容（CA）铝电解电容玻璃釉电容（CI）低频瓷介电容（CT） 直接标示发如：20p,30p,104,47uF,100uF数码表示法数码一般为三位，前两位是有效数字,第三位是倍数0至8表示有效数字后面0个数，9表示有效数字乘以1/10如：104表示10X10000pF=0.1μF229表示22X1/10pF=2.2Μf221表示22X10pF=220pf电容的标示方法 工作电压工作电压指的是电容在连续工作中所能承受的最高电压，使用中应当保证加在电容两端的电压不超过耐压值，否则将会损坏电容。耐压值一般都印在电容上，注意：电容上印的耐压值，都是指的是直流电压，用在交流电路中，则应使所加的交流电压的最大值（峰值）不能超过电容上所标明的电压值。 遥控器用的电容及作用铝电解电容47uF/6.3V作用是电源滤波,低频耦合高频瓷介电容20P30P104101作用滤处高频干扰,晶体匹配检测方法对电解电容来说,将指针万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间万用表指针即向右偏转较大幅度，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置，此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值越大，说明漏电电流越小，电容性能越好对瓷片电容来说，可直接用数字万用表测试 电阻定义导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。电阻器简称电阻（Resistor,通常用“R”表示）电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压分流的作用,对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻在国际单位制中,电阻的单位是Ω（欧姆）,此外还有KΩ（千欧）,MΩ（兆欧）.其中：1MΩ=1000KΩ，1KΩ=1000Ω。电阻的分类a.按阻值特性:固定电阻、可调电阻、特种电阻(敏感  电阻).不能调节的,我们称之为固定电阻,而可以调节的,我们称之为可调电阻.常见的例如收音机音量调节的,主要应用于电压分配的,我们称之为电位器.b.按制造材料:碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻等.C.按安装方式:插件电阻、贴片电阻. 阻值和误差的标注方法直标法将电阻器的主要参数和技术性能用数字或字母直接标注在电阻体上.eg:5.1kΩ5%文字符号法将文字、数字两者有规律组合起来表示电阻器的主要参数.eg:0.1Ω=Ω1=0R1,3.3Ω=3Ω3=3R3,3K3=3.3KΩ贴片电阻标注方法:前两位表示有效数,第三位表示有效值后加零的个数.0-10欧带小数点电阻值表示为XRX,RXX.eg:471=470Ω  105=1M2R2=2.2Ω 电阻色环表示法色环表示法最常用的方法，有三环表示法.四环表示法.五环表示法。黑棕红橙黄绿蓝紫灰白0123456789最后一环金.银或无色分别表示误差为5%、10%、20%在电阻上印有四道色环，第1、2环表示两位数的数值，第3环表示倍乘数，第四环表示阻值允许的误差，各道色环不同的颜色的意义不同，右图三电阻的阻值分别是1K、100K、2.2欧姆 电阻在遥控器中的作用限流连接发射管或小红灯等的电阻分压构成RC振荡电路 红外遥控器的常见协议分析协议组成:一般由引导码,用户码,数据码,重复码或数据码的反码和结束码构成。载波:常用的有33K,36K,36.6K,38K,40K,56K,无载波占空比:常用的有1/3,1/2,不常用1/4调制方式:脉宽调制,相位调制常见协议:6122,3010,9012,7461,7051,6124,261,2188,6014,50560等 6122协议分析帧格式：引导码+16位固定码+8位数据码+8位数据码反固定的尾码逻辑0逻辑1 引导码时间：9ms高电平+4.5ms低电平周期1:108ms周期2：108ms载波38K占空比1/3采用脉冲调制 3010协议分析帧格式：3010的数据格式为：起始位(2位)＋奇偶位(1位)+用户码(5位)＋数据码(6位)逻辑0逻辑1周期 载波为38k占空比为1/3调制为相位调制不同的协议工作电流不同 红外遥控器的常见异常与处理及分析半成品及成品测试要求工厂测试码值是否正确工作电压范围一定电压下工作电流大小静态电流大小发射距离各个电子元器件是否正确LCD显示问题其它部件等 检修遥控器板的一般步骤IC的正负极是否有电压，电压是否正常；晶振是否起振，起振是两个脚的电压是一样大小，否则一大一小，用万用表的电压档检查。看复位电路元件是否有问题IC是否正常发射；一般情况下发射脚（用8050的三极管为中间那个脚）没有什么电压，正常发射应该有大于2伏的电看三极管能否正常工作，看C极在按键万用表的指针是否摆动，摆动三极管正常；看发射管是否正常；用万用表看发射管正极是否有电压，有电压而不发码，发射管坏,处于发射状态的电压会有变化看工作电流是否正常，静态工作电流是否正常，大电流一般都为短路现象（有按键短路，可以用万用表的欧姆档检查是否有短路现象）； 流水作业常见问题分析上电不发码在没有工作电流和静态电流的情况下,检查芯片有没有工作（电源有没有输入，晶振有没有振荡）在有很小的工作电流而没静态电流的情况下,检查三极管基极电阻和发射管及相连的电阻.死机没有复位脉冲,检查复位电路元件晶振没有起振，更换晶振或匹配电容电压太低 不解码晶振用错，换晶振芯片不正确旧电池，更换电池反应慢工作电流小,即发射距离近,检查限流电阻晶振用错换晶振用的是旧电池,更换 低电压不解码晶振匹配电容错误电解电容用错电源线绕得太远裸片没有绑好,放置时间太长焊接不正确高电压不解码电阻用错晶振的两个匹配电容不匹配IC性能不好 状态不稳定（有时解码,有时不解码)晶振是否正常电源是否正常元件有没有焊接好，虚焊现象工作电流偏小电阻有错（发射管基极电阻）三极管有错，三极管有没有穿反线路元件跳碳限流电阻过大工作电流偏大电阻有错 静态电流过大PCB有连焊、连碳电解电容穿反晶振可能不起振、坏掉程序不正确裸片没有绑好PCB的性能问题，导线和碳膜间的绝缘强度不够 空调遥控器液晶不显示螺丝没上好晶振32.768k没有起振，检查是否虚焊,匹配的小瓷片电容是否出现问题液晶显示不全或错乱螺丝上的力度不平衡,引起斑马条扭曲。检查PCB板的与斑马条相对的线路是否短路或断路的现象。 谢谢大家!