Принцип работы систем дистанционного управления бытовой техникой

Современная стационарная и портативная бытовая аппаратура- фотоаппараты, видеокамеры, кондиционеры, телевизоры, музыкальные центры, домашние кинотеатры и др. для удобства, может управляться на расстоянии при помощи встроенных в технику систем дистанционного управления (СДУ). Небольшое распространение получили система беспроводного дистанционного управления на инфракрасных лучах принцип работы которой мы и рассмотрим в материале данной статьи.

Подробно и детально рассмотреть вопрос как работает система беспроводного дистанционного управления на инфракрасных лучах нам поможет СДУ-15 которая использовалась в телевизорах 3го поколения 3УСЦТ. Ознакомиться с принципом работы пульта ду более современных моделей бытовой техники можно на странице - http://www.xn--b1agveejs.su/bytovoi-tehniki/statyi/250-pdu-saa1250.html

СДУ-15 - система беспроводного дистанционного управления на инфракрасных лучах

В состав системы дистанционного управления советских телевизоров 3го поколения 3УСЦТ входит автономный пульт управления ПДУ-15, а также приемник инфракрасного излучения ПИ-5 и модуль дистанционного управления, МДУ-15, встроенные в телевизор.

Система ДУ позволяет переключать телевизионные программы, регулировать яркость, контрастность и насыщенность изображения, а также изменять громкость звукового сопровождения, включать и выключать телевизор. Время регулировок от минимального до максимального значения (или наоборот) не превышает 12 секунд.

Управление телевизором можно осуществлять с расстояния от 0,3 до 6 метров. Угол действия системы ДУ в горизонтальной и вертикальной плоскостях составляет ±30°, а угол зрения приемника в горизонтальной плоскости ±45°.

На пульте управления передаваемые команды кодируются и модулируются в короткие импульсы инфракрасного (ИК) излучения. Команды поступают на приемник, откуда после соответствующей обработки — на модуль дистанционного управления. С модуля ДУ команды для переключения программ поступают на УСУ-1-15-1, а для выполнения оперативных регулировок — на блок управления.

Для возможности включения и выключения телевизора с пульта ДУ его переводят в дежурный режим нажатием кнопки «Сеть». При этом напряжение сети поступает только на модуль СДУ-15. Указание о работе телевизора в дежурном режиме высвечивается индикатором на передней панели. Телевизор переводится в рабочий режим нажатием любой из восьми кнопок выбора программ на пульте ДУ или кнопки включения телевизора на передней панели. Нажатие кнопки 2 вызывает срабатывание реле в модуле ДУ, и через его контакты напряжение сети поступает на плату фильтра и импульсный блока питания телевизора 3УСЦТ.

Пульт дистанционного управления ПДУ-15 для телевизоров 3УСЦТ, схема и принцип работы

Рис. 2 Принципиальная схема пульта дистанционного управления ПДУ-15

Пульт дистанционного управления ПДУ-15 предназначен для формирования в соответствии с командами управления электрических сигналов, их усиление и излучение в виде модулированных импульсов инфракрасного излучения. Короткие импульсы ифнракрасного излучения продолжительностью 10 мкс модулируются двоичным кодом таким образом, что интервал времени между их излучением меняется. Так логическому 0 (напряжению низкого уровня) соответствует основной интервал времени Т (например, Т = 100 мкс), а логической 1 (напряжение высокого уровня) — 2Т.

Рис. 3.

Требуемая информация, в соответствии с командой управления передается одиннадцатью импульсами (рис. 3). Кроме того, каждый сигнал системы ДУ содержит в своем составе запускающий и останавливающий импульсы. Временной интервал между первым и вторым равен ЗТ, между запускающим и первым информационным импульсом Т. Пять импульсов отводятся для передачи адреса и шесть — для передачи команды. Очевидно, что после нажатия соответствующей кнопки на пульте ДУ в зависимости от передаваемого адреса и команды длительность интервалов, Т или 2Т, будет изменяться. За последним информационным импульсом после интервала ЗТ следует останавливающий импульс. В пульте управления используется специально разработанная для этой цели ИС типа КР1506ХЛ1 (рис. 2). Работа ИС определяется тактовым генератором, частота импульсов которого задается внешними элементами R1, С1, подсоединенными между ее выводами 2 и 3. Резистор R2 уменьшает влияние, оказываемое колебаниями питающего напряжения на частоту генератора. Постоянную времени цепи R2, С1 выбирают в зависимости от частоты используемого в ПДУ-15 кварцевого резонатора.

При нажатии одной из кнопок (S1 — S16) на пульте ДУ происходит подключение одного из выводов 10, 13, 15 к одному из выводов 16—23 ИС. Каждое такое соединение формирует в ИС определенную команду, т. е. последовательность импульсов, которые появляются на ее выводе 5 (см. таблицу ниже).

Кроме ИC D1 и кнопок S1 и S16 в цепи ее управляющих входов ПДУ-15 содержит усилитель мощности на транзисторах VT1, VT3, VT4, нагруженный диодами ИК излучения VD3 — VD5, и удвоитель напряжения на ключевом транзисторе VT2. Необходимость применения усилителя мощности вызывается тем, что выходной каскад ИC D1 способен отдавать в нагрузку ток не более 10 мА, а для получения требуемой дальности действия через излучающие диоды VD3 — VD5 необходим ток около 1 А.

Характерной особенностью усилителя является то, что в отсутствие входного сигнала все его транзисторы закрыты. Ток, потребляемый усилителем в этом случае, определяется только токами утечки конденсаторов С2 и СЗ и не превышает 50 мкА. Это позволило отказаться от применения выключателя питания. Пока командные кнопки S1 — S16 не нажаты и в паузах между импульсами конденсаторы С2, СЗ заряжаются до напряжения, близкого к напряжению батареи G1 (9 В), соответственно через резисторы R4 и R8. При этом транзисторный ключ VT2 закрыт поданным через резисторы R4 и R5 на его базу положительным напряжением. При нажатии одной из кнопок на пульте ДУ положительные импульсы с вывода 5 ИС поступают на базу эмиттерного повторителя VT1 и открывают его. Это, в свою очередь, вызывает открывание транзистора VT3, на базу которого поступают положительные импульсы с эмиттера VT1.

С эмиттера транзистора VT3 снимается положительный сигнал для управления источником тока, а с коллектора — отрицательный импульс для управления ключом VT2. Транзисторный ключ открывается, и конденсаторы С2 и СЗ оказываются подключенными последовательно через эмиттерный и коллекторный переходы VT2. В результате к выходному каскаду на транзисторе VT4 прикладывается почти удвоенное напряжение источника питания.

Диод VD2 препятствует разрядке конденсатора СЗ через источник питания и резистор R4. Транзистор VT3 совместно со стабилитроном VD1 образует источник постоянного тока, рассчитанный на ток нагрузки в 1 А. При этом ток через диоды практически не зависит от разброса падения напряжения на них и от состояния батареи, что позволяет поддерживать постоянной мощность излучения.

Рис. 4. Внешний вид пульта ДУ:

1 — излучатель инфракрасных лучей; 2 — кнопки выбора программ и включения телевизора (8 шт.); 3 — кнопки регулировки громкости; 4 — кнопки регулировки яркости; 5 — кнопки регулировки насыщенности; 6 — кнопка «Норм» установки насыщенности и яркости в среднее положение; 7 — кнопка выключения телевизора (перевода в дежурный режим); 8 — крышка отсека питания.

Приемник инфракрасного излучения ПИ-5 советского телевизора 3УСЦТ

Рис. 5.

Принципиальная схема приемника показана на рис. 5. Для приема инфракрасных сигналов используется фотодиод VD1 — фотогальванический приемник, обладающий односторонней проводимостью при воздействии на него лучистой энергии. Он представляет собой полупроводниковый приемник, состоящий из трех чередующихся областей проводимости p-n-p. База служит приемной площадкой излучения. При облучении фотодиода модулированным инфракрасным лучом через него протекает ток, совпадающий по форме с сигналом ИК излучения.

Электрический сигнал усиливается предварительным усилителем на транзисторах VT2 — VT5. Транзистор VT1 является динамической нагрузкой фотодиода и предназначен для подавления постоянного фона окружающего излучения, создаваемого работой ламп накаливания, люминесцентных ламп и т. п.

С коллектора транзистора VT1 электрический сигнал поступает на первый каскад — эмиттерный повторитель VT2, режим которого задается элементами R2, R5, VT1. Усиленный по току сигнал с эмиттера транзистора VT2 поступает в базу транзистора VT3 — второго каскада, усиливается по напряжению, инвертируется и поступает на третий каскад усилителя VT4. Режимы второго и третьего каскадов по постоянному току определяются резисторами R7, R4, R3 и RIO, R9, а по переменному току — резисторами R7, R6 и R10 соответственно. Коллекторными нагрузками каскадов служат резисторы R8 и R11.

С эмиттера транзистора VT3 снимается сигнал отрицательной частотно-зависимой обратной связи для подавления фона окружающего излучения. Напряжение низкочастотного фона выделяется фильтром нижних частот R7, С2, R6 и R4, CI, R3 и поступает на базу инвертора VT1. Резистор R1 задает режим транзистора VT1 по току.

Выделенный на нагрузке третьего каскада — резисторе R11 — импульсный кодовый сигнал через разделительный конденсатор С4 поступает на ограничитель VT5, VD2, необходимый для селекции сигнала на фоне шумов и помех с амплитудой ниже пороговой. С нагрузки транзистора VT5 — резистора R13 — усиленный инвертированный сигнал через контакт 3 соединителя XI подается в блок дистанционного управления А30.2. Резистор R12 служит для закрывания транзистора VT5 в отсутствие сигнала, а диод VD2 — для температурной стабилизации напряжения на его коллекторе.

Модуль дистанционного управления МДУ-15

Рис. 6. Принципиальная схема модуля дистанционного управления МДУ-15. (В знаменателе приведены напряжения при отсутствии команды.)

С выхода приемника инфракрасного излучения сигнал через контакты 3 соединителей XI (АЗО.З) и Х2 модуля МДУ-15 поступает на вывод 16 микросхемы ИС D1 типа КР1506ХЛ2.

Генерирование тактовой частоты производится кварцевым резонатором BQ1, включенным между выводом 23 микросхемы КР1506ХЛ2 и положительным полюсом источника питания. Четыре цифроаналоговых преобразователя (ЦАП) в КР1506ХЛ2 (DA1 — DA4) вырабатывают на выводах 2—5 ИС напряжение прямоугольной формы частотой примерно 17,3 кГц, скважность которого изменяется (скважность прямоугольных импульсов — отношение периода к длительности импульсов, а ступени — пределы изменения скважности). Выходы 2, 4, 5 ЦАП используются для управления уровнями яркости, насыщенности, громкости.

При подаче команд увеличения или уменьшения уровня яркости, насыщенности или громкости начинает изменяться скважность напряжения прямоугольной формы на соответствующем выводе DA1, DA3, DA4 (выводы 2, 4, 5) ИС (см. осциллограммы 8а, 86, 8в на рис. 7). Полный цикл изменения скважности происходит примерно за 12 с. С вывода 2 ИС D1 при нажатой кнопке 11 или 12 на пульте ДУ (см. схему МДУ-15) через делитель R3, R7 импульсное напряжение поступает на RC фильтр R12C5 и далее - на вход операционного усилителя - вывод 2 И С D4. С выхода усилителя (вывод 13 ИС D4) окончательно сформированный сигнал через резистор R23, контакт 6 соединителей Х6 и Х7(А30), контакты кнопки S2 в блоке управления БУ-3-1, контакт 1 соединителя Х5 (А2) поступает в цепь управления яркостью модуля цветности.

С вывода 4 ИС D1 (при нажатых кнопках S13 или S14 на пульте ДУ) через делитель R4, R14 импульсное напряжение поступает на RC фильтр R15, С6 и далее — на вход операционного усилителя — вывод 6 ИС D4. С выхода усилителя (вывод 9 ИС) окончательно сформированный сигнал через резистор R24, контакт 7 соединителя Х6 и Х7 (АЗО), контакты кнопки S2 в блоке управления, контакт 2 соединителя Х5 (А2) подается в цепь управления насыщенностью модуля цветности.

С вывода 4 ИС D1 (при нажатых кнопках S13 или S14 на пульте ДУ) через делитель R4, R14 импульсное напряжение поступает на RC фильтр R15, С6 и далее — на вход операционного усилителя — вывод 6 ИС D4. С выхода усилителя (вывод 9 ИС) окончательно сформированный сигнал через резистор R24, контакт 7 соединителя Х6 и Х7 (АЗО), контакты кнопки S2 в блоке управления, контакт 2 соединителя Х5 (А2) подается в цепь управления насыщенностью модуля цветности.

С вывода 5 ИС D1 (при нажатых кнопках S15 или S16 на пульте ДУ) сигнал через делитель R5, R8, С7, контакт 1 соединителей Х6 и Х7(А30), контакты 13, 14 кнопки S2 в блоке управления, контакт 6 соединителя Х9(А1) поступает в цепь управления громкостью модуля радиоканала телевизора.

Интегральная микросхема D4 типа К157УД2 предназначена для согласования большого выходного сопротивления ИС D1 с нагрузкой в цепях регулировки яркости и насыщенности. При подаче напряжения питания на ИС D1 внутренние ЦАП 1—4 устанавливаются в положение (см. осциллограмму 86 на рис. 7), которое соответствует среднему значению яркости и насыщенности.

Команды переключения программ — нажатие кнопок S3 — S10 на пульте ДУ приводят к появлению на выводах 8—10 ИС D1 (выходы PA, РВ, PC регистра кода номера программы) импульсов напряжения, которые подаются на управляющие входы А0, A1, А2 (выводы И, 10, 9) ИС D2 типа К561КП2 (см. таблицу).

В зависимости от кода, т.е. комбинации этих импульсов, на соответствующем выходе ИС D2 появляется импульс напряжения 12 В, который через соединитель X1 (А10.Х2) поступает на устройство УСУ-1-15-1 и включает выбранную программу. При подаче питания в момент включения СДУ регистр кода номера программы находится в исходном состоянии и включается первая программа.

Система ДУ для своей работы использует автономные источники питания: 9 вольтовую батарею типа "Крона" на пульте ДУ и стабилизированный выпрямитель в модуле МДУ-15, состоящий из элементов T1, VD1, СЗ, D3, R19, VD2, С11, С12. При включении напряжения сети кнопкой S1 на пульте ДУ телевизор переводится в дежурный режим. Напряжение сети через замкнутые контакты кнопки S1 в блоке управления А9, контакты 1, 3 соединителей Х17(А30) и Х4 (А9) поступает на первичную обмотку (выводы 1, 2) трансформатора Т1. Напряжение, снимаемое со вторичной обмотки (выводы 3, 4) трансформатора, выпрямляется блоком кремниевых диодов VD1, сглаживается конденсатором СЗ и подается на стабилизатор напряжения 12 В, выполненный на элементах D3 типа КР142ЕН8Б, R19, VD2. Соединение вывода 8 микросхемы стабилизатора напряжения D3 с корпусом позволяет получить двухполярный источник напряжений: 12 В и - 6,2 В. Стабилитрон VD2 обеспечивает получение стабилизированного напряжения - 6,2 В, резистор R19 определяет номинальный ток стабилитрона VD2. Конденсаторы С11, С12 устраняют возбуждение стабилизатора.

Для управления устройством включения и выключения телевизора в дежурном режиме используется внутренний триггер ИС D1 (вывод 19). Включение телевизора осуществляется одним из двух способов, при каждом из которых триггер N (вывод 19) переводится в такое состояние, чтобы на выводе 19 ИС установилось напряжение 12 В. Первый способ — подача с пульта ДУ любой из восьми команд выбора программ; второй способ — нажатие кнопки S4 («Включение телевизора» на блоке управления). При втором способе на выводе 19 ИС D1 появляется напряжение 12 В на время не менее 10 секунд. Подсоединение источника 12 В к выводу 19 ИС D1 производится по цепи: вывод 2 ИС D3, контакты 4 соединителей Х5 и Х5 (АЗО.З), контакты 2 и 3 кнопки S4 в БУ, контакты 3 соединителей Х5 (АЗО.З) и Х5, резистор R27, контакт 19 ИС D1. Положительное напряжение с вывода 19 И С D1 через цепь R27, R29 поступает на базу транзистора VT4 и открывает его. Через обмотку реле KV1.2, включенного в коллекторную цепь этого транзистора, начинает протекать ток. Контакты реле KV1.2 замыкают цепь подачи сетевого напряжения на плату фильтра питания А12 блока питания телевизоров 3УСЦТ.

При подаче команды на выключение телевизора нажатием кнопки S1 на пульте ДУ триггер N в ИС D1 опрокидывается, и на его выходе (вывод 19 ИС) устанавливается отрицательное напряжение, которое, поступая через резисторы R27, R29 на базу транзистора VT4, закрывает его. Ток через обмотку реле KV1 прекращается, контакты реле размыкаются и отключают напряжение сети от контактов соединителя Х7(А12). Телевизор выключается (переводится в дежурный режим).

Для индикации работы устройства ДУ используется одновибратор, собранный на транзисторах VT2, VT3. В дежурном режиме после включения напряжения сети транзистор VT2 закрыт, так как потенциал его базы ниже потенциала на эмиттере, а транзистор VT3 открыт. Транзистор VT3 замыкает цепь: источник 12 В, резистор R26, переход коллектор-эмиттер транзистора VT3, диод VD3, контакт 10 соединителя Х6 (А9) и Х7(А30), индикаторный светодиод HL3 в блоке управления А9, корпус. Свечение индикатора HL3 в БУ сигнализирует, что телевизор находится в дежурном режиме.

При включении телевизора транзистор VT4 открывается, потенциал на его коллекторе становится близким к нулю и опрокидывает одновибратор: транзистор VT2 открывается, a VT3 закрывается, индикатор HL3 на БУ не светится.

Любая команда, переданная пультом ДУ и поступившая на ИС D1, появляется на выводе 17 ИС D1 в виде последовательности отрицательных импульсов (см. осциллограмму 7 на рис. 10.8), которые с делителя R17, R22 поступают на вход запуска одновибратора — базу транзистора VT2. Первый же отрицательный импульс опрокидывает одновибратор, при этом транзистор VT2 закрывается, VT3 открывается, замыкая цепь питания индикатора HL3 на БУ. Длительность импульса одновибратора задается цепью положительной обратной связи С10, R18 совместно с входным делителем R17, R22 и равна 1/16 с. Одновибратор работает все время, пока с вывода 17 ИС D1 на базу VT2 поступают отрицательные импульсы, т. е. пока нажата любая кнопка на пульте ДУ. Этим обеспечивается прерывистое свечение индикатора HL3.

С эмиттерной цепи одновибратора через резистор R21 сигналы управления поступают на базу транзистора VT1, который совместно с элементами R16, R4 образует интегратор, предназначенный для поддерживания нулевого потенциала на входе V (выводе 6) ИС D2 во время подачи команд ДУ. Когда команды ДУ не подаются, транзистор VT1 закрыт и на входе микросхемы устанавливается положительный потенциал зарядки конденсатора С4 через R16, что позволяет переключать программы вручную с передней панели телевизора.

Рис. 7. Форма импульсов и осциллограммы на элементах системы ДУ. (Осциллограммы 2-5 приведены при нажатии кнопки S3 при приеме первой программы; осциллограмма 8 приведена для трех уровней.)