Способы формирования сигналов в системах дистанционного управления бытовой аппаратуры

Рис.1 Структурная схема системы ДУ с использованием микросхемы SAA1250

В статье рассмотрены способы формирования сигналов в системах дистанционного управления (ДУ) на микросхема SAA1250.

Микросхема SAA1250 была разработана для использования в устройствах дистанционного управления цветных телевизоров, но с успехом может применяться и в системах управления другой радиотехникой. Малый потребляемый ток и большой набор команд (до 1024) обеспечивает ей широкую область применений.

Так же как и в других системах дистанционного управления, для передачи команд используются короткие импульсы инфракрасного (ИК) диапазона, при этом информация кодируется путем изменения временного интервала между импульсами. Это позволяет работать при достаточно высоком импульсном токе светодиода (1А и выше), что увеличивает расстояние передачи и помехозащищенность при одновременном увеличении срока службы батарей пульта дистанционного управления.

Передачу информации от пульта дистанционного управления (ПДУ) к приемнику, как и в других системах, обеспечивает оптический канал, в котором используется ИК излучение. В приемной части фотодиод преобразует инфрокрасный сигнал в электрический, который затем усиливается микросхемой ТВА2800, после чего поступает для дешифрации команд ДУ на контроллер приемника (смотрите рисунок 1). Контроллер преобразует принимаемый сигнал в соответствующие команды.

Рис. 2 Структурная схема микросхемы передатчика команд ДУ SAA1250

Структурная схема микросхемы передатчика команд ДУ SAA1250 показана на рисунке 2, а расположение ее выводов — на рисунке 3 (слева). Микросхема работает в широком диапазоне питающих напряжений (6... 9 В).

Рис.3 Расположение выводов микросхемы SAA1250. Пакеты импульсов.

Команда ДУ передается с помощью ИК излучения в виде пакетов импульсов. Для передачи командного слова в 10 бит требуется 14 импульсов (рисунок 4 справа). Бит информации кодируется временным интервалом между соседними импульсами.

Рис. 4 Упрощенная схема ПДУ

Интервал Т, равный 100 мкс (рис. 4 сверху), определен в качестве базового для каждого используемого кода. Короткий интервал Т между любыми двумя соответствует логическому 0, в то время как длинный интервал 2Т — логической 1. Поэтому для командного слова из 10 бит требуется 11 импульсов данных. Кроме того, каждый сигнал содержит предварительный импульс, старт-импульс и стоп-импульс (см. рис. 3 (справа). Временной интервал между предварительным импульсом и старт-импульсом составляет ЗТ. Затем через интервал Т следует 11 импульсов данных и после них через ЗТ — стоп-импульс. Следовательно, вся команда, состоящая из логических 0, будет иметь общую длительность 17Т, а команда, состоящая из логических 1, также имеет ту же длительность.

Описываемая система имеет высокую помехоустойчивость благодаря тому, что она распознает посторонние импульсы (помехи), попадающие в определенные временные окна, и блокирует приемную микросхему.

Данная система, по сравнению с пультами дистанционного управления с кварцевым генератором, имеет преимущество в том, что вместо кварцевого генератора в передатчике используется простой RC-генератор (см. рисунок 2). Удовлетворительная синхронизация между микросхемами передатчика команд ДУ и контроллера (дешифратора команд) приемника, также необходимая для помехоустойчивости, достигается в дешифраторе команд путем измерения временного интервала между старт-импульсом и первым импульсом данных, запоминанием и использованием его в качестве базового интервала Т между временными окнами. Длительность временного окна для первого импульса данных сравнивается с последующим временным интервалом и окнами, так что этот первый импульс данных определяется безошибочно за счет того, что частота передатчика находится в полосе захвата (в определенном интервале ). Частота передатчика должна быть стабильна во время передачи одной команды, что является условием надежной синхронизации приемной микросхемы с генератором передатчика.

Таблици 1.

Вариант 1 После замыкания контакта первая команда передается с адресом #1, а все последующие команды с адресом #16.
Вариант 2 Все команды посылаются с адресом #15.
Вариант 3 Все команды посылаются с адресом #10.

Согласно табл. 1 микросхема SAA1250 может работать в одном из трех режимов, определяемых через адресные входы OA и ОВ. Первая команда подается в течение 20 мс после замыкания контактов. Все последующие команды передаются периодически каждые 130 мс.

Кроме того может использоваться метод свободного выбора адреса (FAS) с каждым из упомянутых выше режимом. Для этой цели в микросхеме (см. рисунок 2) предусмотрен триггер режима свободного выбора адреса. Переключить триггер в этот режим можно кратковременной подачей сигнала низкого уровня на оба адресных входа (выводы 6 и 7).

Частота RC-генератора определяется параметрами внешних элементов R1 и С, включенными между выв. 2 и 3 микросхемы (см. рисунок 2). Сопротивление резистора R2 компенсирует влияние питающего напряжения на частоту генератора. Если микросхема в приемнике работает с кварцевым резонатором на 4,4 МГц, то частота генератора передатчика должна лежать в диапазоне 160...220 кГц. Фирма-разработчик рекомендует выбирать постоянную времени R1C = 1,8х10^-6 с ±4,5%. Если же в приемнике используется кварцевый резонатор с частотой, отличной от 4,4 МГц, то постоянная времени должна быть изменена пропорционально.

Тактовый генератор вырабатывает две последовательности импульсов с разными фазами для всех устройств микросхемы SAA1250 кроме схемы контроля контактов. Последняя работает в постоянном режиме и блокирует генератор до тех пор, пока кнопки не нажаты. Это обеспечивает практически нулевое потребление микросхемы передатчика в дежурном режиме при ненажатых кнопках.

Схема управления программой регулирует временную последовательность всех функций.

Две группы по восемь выводов микросхемы предназначены для выбора команд передатчика, т.е. выводы 8-15 (входы строк с а по h) и выводы 16-23 (входы столбцов с А по Н).

Выводы с 8 по 23 внутри микросхемы соединены со схемой идентификации строк и столбцов. При нажатии соответствующей кнопки один из столбцов соединяется с одной из строк. Таким образом используются простые кнопки с нормально разомкнутыми контактами и отпадает необходимость применения диодной матрицы.

Схема проверки входа блокирует выход (вывод 5) в случае двойного или многократного срабатывания, например, когда с одной строкой соединяется более чем один столбец. Проверка происходит каждые 130 мс. Размыкание не влияет на функционирование микросхемы. Так, если контакт разомкнут во время передачи слова, микросхема SAA1250 продолжает передачу до конца. Если же контакт был замкнут на время, меньшее 20 мс, то никакая команда при этом передаваться не будет.

Декодер преобразует входной сигнал в двоичный код. Это позволяет ввести 64 команды через две группы по восемь выводов.

Параллельно-последовательный преобразователь состоит из сдвигового регистра, который принимает информацию в параллельном виде от декодера, а передает ее на выходной каскад — в последовательном.

Декодер адреса определяет выбранный режим работы адресных кодов, а адресный регистр записывает адрес, который определяется либо с помощью выводов 6 и 7, либо в FAS-режиме. Всякий раз, когда подается команда, четыре адресных бита (см. рисунок 3), предшествующие шести битам управления, записываются в адресный регистр. Выходной каскад выполнен по двухконтактной схеме и выдает сигнал с амплитудой, близкой к напряжению питания в режиме холостого хода. При выходном токе 1мА падение напряжения на выходных транзисторах составляет около 1В.

Упрощенная и экономичная схема ПДУ показана на рисунке 4. В дежурном режиме и в промежутках между импульсами транзисторы закрыты, и оксидный конденсатор емкостью 1000 мкФ заряжается до напряжения источника питания. При этом потребляемый ток определяется только токами потребления микросхемы и утечки конденсатора. Когда передается команда, то импульс с вывода 5 микросхемы открывает транзисторы и через соединенные последовательно ИК светодиоды протекает необходимый ток, гарантируя необходимое расстояние передачи.