超再生式的接收器体积小、价格便宜。
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。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。常用的红外遥控系统一般分发射和接收两个部分。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。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,外形与普通发光二极管相同,只是颜色不同。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。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,现在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。
图1-5 红外线遥控器 图1-6 无线电遥控器
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。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,基于本课题的设计要求,所以选择无线电遥控。
第2章 无线电遥控技术的发展及应用
2.1 无线电遥控技术的发展
无线电遥控技术发展只有几十年的历史:本世纪20年代才刚刚出现无线电遥控的雏形。那时,人们试图将遥控技术应用于无人驾驶飞机和舰船上,但由于技术不够完善而未能成功。二次世界大战以后,无线电遥控技术发展迅速,并逐渐在军事、国防、工农业生产以及科学技术等方面得到广泛的应用。到现今,随着电子技术的飞速发展,新型大规模遥控集成电路的不断出现,使得遥控技术有了日新月异的发展。遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机,智能化程度大大提高。近年来,遥控技术在工业生产、家用电器、安全保卫以及人们的日常生活中使用越来越广泛。在无线遥控领域,目前常用的遥控方式主要有超声波遥控、红外线遥控、无线电遥控等。由于无线电波是由发射点向四面八方传播,可以穿过阻挡物,而且可以传播到很远的距离,因此它的控制可以在很大区域和空间内实现,成为遥控的主要方式,在国防、军事、生产、建设和日常生活中有极广泛的应用。为此,在前人研究的基础上设计出了一种集成芯片无线电遥控多通道开关系统的设计方法。研究表明,采用该方法设计的遥控开关系统控制方便,适用于含有较多受控电器的场合,可实现多路多功能控制。
图2-1 传统机械开关 图2-2 无线遥控开关
传统的机械式开关愈来愈满足不了人们追求完美生活的需求。随着生活水平的不断提高,科学技术的不断创新,智能型无线遥控技术取代传统的手动控制,已成为现代生活的一种时尚。运用无线遥控照明开关,在某一空间的任意位置,任意时刻,都
可以随意调控电灯及其它电器,让我们真正感受到高科技带来的无穷魅力和便捷。无线遥控与红外遥控、声控相比较,具有无线遥控覆盖范围宽,控制距离远,穿透力强等特点,在诸如爆破遥控、工厂生产控制和一些地形地貌险要、操作人员难接近或不能接近的实际场合中,更显魅力,倍加令人注目。近些年来无线遥控技术在家庭生活和科学研究中也占很重要的地位,在汽车、摩托车防盗报警中,在门、窗、库房控制中,在儿童玩具中,在无线数据传输,无线定时控制中,无线遥控获得更加广泛的应用。
无线电遥控器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。作为一种性能良好的遥控器种类,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。
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和433mHz,本课题选用433 mHz频段。
2.2 无线电遥控器的应用
(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。
图2-3 工业行车
图2-4 建筑塔吊
2.3无线遥控距离的影响因素
(1)发射功率:发射功率大则距离远,但耗电大,容易产生干扰;
(2)接收灵敏度:接收器的接收灵敏度提高,遥控距离增大,但容易受干扰造成误动或失控;
(3)天线:采用直线型天线,并且相互平行,遥控距离远,但占据空间大,在使用中把天线拉长、拉直可增加遥控距离;
(4)高度:天线越高,遥控距离越远,但受客观条件限制;
(5)阻挡:目前使用的无线遥控器使用国家规定的UHF频段,其传播特性和光近似,直线传播,绕射较小,发射器和接收器之间如有墙壁阻挡将大大打折遥控距离,如果是钢筋混泥土的墙壁,由于导体对电波的吸收作用,影响更甚。
2.4 无线电遥控设备工作原理
无线电遥控设备由发射机、接收机及执行机构三部分组成。发射机主要包括编码电路和发射电路。编码电路由操作器(操作开关或电位器等)控制,操作者通过操作器,使编码电路产生所需要的控制指令。这些控制指令具有某些特征的、相互间易于区分的电信号。除了可以用频率特征外,还可以用正弦信号的幅度及相位特征、脉冲信号的幅度、宽度及相位特征以及码组特征等表示各种指令。
编码电路产生的指令信号都是频率较低的电信号,无法直接传送到遥控目标上去,还要将指令信号送到发射电路使它载在高频信号(载波)上,才能由发射天线发