Передача сигнала ик что это

ИК-передатчик

Trema-модуль ИК-передатчик — позволяет управлять проектами на расстоянии совместно с ИК-приёмником. Он исполнен в линейке Trema-модулей, что позволяет включать модуль в проект, без пайки и макетных плат.

Модуль ИК-передатчика построен на базе ИК-светодиода U5293IRC.

Видео:

Подключение:

Модуль подключается к любому цифровому выводу Arduino. В комплекте имеется кабель для быстрого и удобного подключения к Trema Shield .

Модуль удобно подключать 3 способами, в зависимости от ситуации:

Способ — 1 : Используя проводной шлейф и Piranha UNO

Используя провода «Папа — Мама», подключаем напрямую к контроллеру Piranha UNO.

Способ — 2 : Используя Trema Set Shield

Модуль можно подключить к любому из цифровых входов Trema Set Shield.

Способ — 3 : Используя проводной шлейф и Shield

Используя 3-х проводной шлейф, к Trema Shield, Trema-Power Shield, Motor Shield, Trema Shield NANO и тд.

Подробнее о модуле:

Для передачи данных ИК-передатчиком, предлагаем воспользоваться библиотекой iarduino_IR, которая позволяет работать с ИК-приёмником и(или) ИК-передатчиком.

Библиотека использует второй аппаратный таймер,

НЕ ВЫВОДИТЕ СИГНАЛЫ ШИМ НА 3 ИЛИ 11 ВЫВОД!

Подробнее про установку библиотеки читайте в нашей инструкции..

Дополнительная информация по работе с модулем:

Пакеты: Практически все пульты отправляют не только информационный пакет (указывающий тип устройства и код нажатой кнопки), но и пакеты повтора, сообщающие устройству об удержании нажатой кнопки. Таким образом принимающее устройство может реагировать на нажатие кнопки однократно или в течении всего времени её удержания.
Например: нажимая и удерживая кнопку с номером телевизионного канала, телевизор переключится на данный канал только один раз. В то время, как нажимая и удерживая кнопку увеличения громкости, телевизор будет её увеличивать в течении всего времени удержания кнопки.

Количество информационных пакетов у большинства пультов равно одному, но некоторые устройства, например кондиционеры, используют 2, 3 и более информационных пакетов.

Состав пакетов: Информационный пакет несёт информацию о коде производителя, типе устройства, коде нажатой кнопки и т.д. Пакеты повтора могут частично или полностью совпадать с информационным пакетом, копировать его биты с инверсией, или не нести никакой информации, представляя последовательность из нескольких одинаковых, для каждого пакета повтора, битов.

Длительность пауз между пакетами: обычно не превышает 200мс.

Протоколы передачи данных: определяют следующие, основные, параметры:

Несущая частота: у большинства пультов равна 38 кГц, именно на эту частоту настроен Trema ИК-приёмник.

Кодирование информации: это принцип передачи битов данных. Выделим три основных вида кодирования, при которых каждый бит передаётся последовательностью из одного импульса и одной паузы:

Сигналы Start, Stop и Toggle: по своему названию располагаются в начале, конце или середине пакета.

Stop: При кодировании длинной паузы, нельзя определить значение последнего бита в пакете, так как после пакета следует большая пауза, и последний бит будет всегда определяться как «1», поэтому в пакет добавляется сигнал Stop представляющий из себя импульс не несущий никакой информации.

Start: При бифазном кодировании требуется подать сигнал Start, так как невозможно начать передачу пакета с паузы.

Toggle: Это бит, который меняет своё значение при каждом новом нажатии на кнопку, используется в протоколах RS5, RS5X, RS6 (Philips), где пакеты повторов полностью повторяют данные информационного пакета. Таким образом принимающее устройство может отличить удержание кнопки от её повторного нажатия.

кодирование длиной импульсов — сначала передаётся импульс, длина которого зависит от значения передаваемого бита, затем следует пауза, длина которой не зависит от значения бита. Например: в протоколе SIRC (Sony), длина импульса для бита «1» = 1200мкс, а для бита «0» = 600мкс, длина пауз всегда равна 600мкс. Таким образом можно отличить «1» от «0» по длине импульса.

кодирование длиной пауз — сначала передаётся импульс, длина которого не зависит от значения передаваемого бита, затем следует пауза, длина которой зависит от значения бита. Например: в протоколе NEC, длина паузы для бита «1» = 1687,5мкс, а для бита «0» = 562,5мкс, длина импульсов всегда равна 562,5мкс. Таким образом можно отличить «1» от «0» по длине паузы.

бифазное кодирование — длина импульса равна длине паузы, а их последовательность определяет тип передаваемого бита. Например: в протоколе RS5 (Philips), для бита «1» импульс следует за паузой, а для бита «0» пауза следует за импульсом. Для протокола NRC (Nokia), наоборот, для бита «1» пауза следует за импульсом, а для бита «0» импульс следует за паузой.

Примеры:

Однократная передача данных:

#include // Подключаем библиотеку для работы с ИК-передатчиком iarduino_IR_TX VD(10); // Объявляем объект VD, с указанием вывода к которому подключён ИК-передатчик void setup() < VD.begin(); // Инициируем работу с ИК-передатчиком VD.send(0x00FFA25D); // Однократно отправляем код 0x00FFA25D, без пакетов повторов >void loop()<> // Arduino отправит код 0x00FFA25D, сигнализируя о своём включении

Передача данных с пакетами повторов:

#include // Подключаем библиотеку для работы с ИК-передатчиком iarduino_IR_TX VD(2); // Объявляем объект VD, с указанием вывода к которому подключён ИК-передатчик void setup() < pinMode(3,INPUT); // Конфигурируем 3 вывод, к которому подключена кнопка, как вход pinMode(4,INPUT); // Конфигурируем 4 вывод, к которому подключена кнопка, как вход pinMode(5,INPUT); // Конфигурируем 5 вывод, к которому подключена кнопка, как вход VD.begin(); // Инициируем работу с ИК-передатчиком >void loop() < if(digitalRead(3))// Если нажата кнопка, подключённая к 3 выводу, то отправляем код 0x00FFA25D, а при её удержании, отправляем пакеты повторов, так как функция вызвана с параметром true if(digitalRead(4)) // Если нажата кнопка, подключённая к 4 выводу, то отправляем код 0x00FF629D, а при её удержании, отправляем пакеты повторов, так как функция вызвана с параметром true if(digitalRead(5)) // Если нажата кнопка, подключённая к 5 выводу, то отправляем код 0x00FFE21D, а при её удержании, отправляем пакеты повторов, так как функция вызвана с параметром true >

Передача данных с указанием протокола:

#include // Подключаем библиотеку для работы с ИК-передатчиком iarduino_IR_TX VD(5); // Объявляем объект VD, с указанием вывода к которому подключён ИК-передатчик void setup() < VD.begin(); // Инициируем работу с ИК-передатчиком pinMode(6,INPUT); // Конфигурируем 6 вывод, к которому подключена кнопка, как вход pinMode(7,INPUT); // Конфигурируем 7 вывод, к которому подключена кнопка, как вход pinMode(8,INPUT); // Конфигурируем 8 вывод, к которому подключена кнопка, как вход VD.protocol("AeQQV~zK]Kp^KJp[@@@@@@@Bp"); // Указываем протокол передачи данных от пульта ELENBERG >// Получить строку протокола, можно нажав любую кнопку пульта телевизора // и вызвав одноименную функцию приёмника, без параметров void loop() < if(digitalRead(4))// отправляем сигнал ON/OFF (с пакетами повторов, пакеты повторяются через заданный в протоколе интервал времени) if(digitalRead(5)) // отправляем сигнал VOL- (с пакетами повторов, пакеты повторяются через заданный в протоколе интервал времени) if(digitalRead(6)) // отправляем сигнал VOL+ (без пакетов повторов, громкость будет увеличиваться быстрее, так как функция вызывается в цикле без интервалов) >

Данный пример показывает, как передатчик может полностью имитировать сигналы других ИК-пультов дистанционного управления.

В статье Wiki ИК-приёмник, описано, как получить строку протокола передачи данных ИК-пультов через ИК-приёмник и как получить коды кнопок, передаваемые ИК-пультами.

Полученную строку протокола, нужно передать в качестве параметра функции protocol(), после чего можно отправлять коды кнопок функцией send(). В результате, устройства будут реагировать на ИК-передатчик, как на собственный ИК-пульт.

Описание основных функций библиотеки:

Подключение библиотеки:

#include // Подключаем библиотеку, для работы с ИК-передатчиком. iarduino_IR_TX VD(№_ВЫВОДА[,ИНВЕРСИЯ]); // Объявляем объект VD, с указанием номера вывода, к которому подключён ИК-передатчик. // Вторым параметром, типа bool, можно указать, что данные на передатчик требуется инвертировать.

Функция begin();

• Назначение: инициализация работы с ИК-передатчиком
• Синтаксис: begin();
• Параметры: Нет.
• Возвращаемые значения: Нет.
• Примечание: Вызывается 1 раз в коде setup.
• Пример:

VD.begin(); // Инициируем работу с ИК-передатчиком

Функция send();

• Назначение: Передача данных.
• Синтаксис: send( ДАННЫЕ [, УДЕРЖАНИЕ ] );
• Параметры:
  • ДАННЫЕ — код, типа uint32_t, который требуется передать;
  • УДЕРЖАНИЕ — необязательный параметр, типа bool — указывающий что необходимо передавать не только код, но и пакеты повторов. Параметр имеет смысл, если функция вызывается пока удерживается кнопка.

  VD.send(0xCCDDEEFF); // Отправляем код 0xCCDDEEFF. Если функцию вызывать постоянно, в цикле, то она каждый раз будет отправлять этот код. VD.send(0xCCDDEEFF, true); // Отправляем код 0xCCDDEEFF. Если функцию вызывать постоянно, в цикле, то она отправит код только в первый раз, а далее будет отправлять пакеты повторов, в соответствии с указанным протоколом передачи данных.

  Функция protocol();

  • Назначение: Установка протокола передачи данных.
  • Синтаксис: protocol( СТРОКА );
  • Параметры:
    • СТРОКА — состоящая из 25 символов протокола + символ конца строки. Данную строку можно получить вызвав одноимённую функцию, без параметров, для приёмника.

    VD.protocol("AeQQV~zK]Kp^KJp[@@@@@@@Bp"); // Указываем протокол передачи данных от пульта ELENBERG. // Теперь передатчик будет отправлять данные, кодируя их, в соответствии с указанным протоколом. // Получить строку протокола, можно нажав любую кнопку пульта телевизора и вызвав одноименную функцию для ИК-приёмника, без параметров.

    Переменная frequency:

    • Значение: Устанавливает несущую частоту передачи данных в кГц;
    • Тип данных: uint8_t;
    • Примечание: Если переменной не присваивать значение, то передача ведётся на частоте указанной в протоколе. Если указать значение 0, то данные будут передаваться без модуляции.

    VD.frequency=36; // Устанавливаем несущую частоту передачи данных в 36 кГц. VD.send(0xCCDDEEFF); // Отправляем данные с несущей частотой 36 кГц. VD.send(0xABCDEF); // Отправляем данные с несущей частотой 36 кГц. // Несущая частота будет изменена, если задать новое значение переменной frequency, или задать новый протокол передачи данных, через вызов функции protocol().

    Применение:

    • управление роботами, движущимися, летающими и плавающими моделями, бытовой и специализированной техникой.
    • включение/выключение освещения, обогрева, вентиляции, полива и т.д.
    • открывание/закрывание дверей, жалюзи, мансардных окон, форточек и т.д.

    Ссылки:

    • Модуль ИК-приёмника.
    • Модуль ИК-передатчика.
    • Wiki — Установка библиотек в Arduino IDE
    • Библиотека iarduino_IR для для работы с ИК-приёмопередатчиками.
    • Wiki — Установка библиотек в Arduino IDE.

    Принцип работы ИК пульта управления

    Большая часть современной бытовой электронной аппаратуры имеет пульт дистанционного управления, использующий инфракрасное (ИК) излучение в качестве способа передачи информации. ИК канал передачи данных используется в некоторых устройствах системы «умный дом», которую мы производим.

    Принцип ИК передачи информации

    Инфракрасное, или тепловое излучение — это электромагнитное излучение, которое испускает любое нагретое до определенной температуры тело. ИК диапазон лежит в ближайшей к видимому свету области спектра, в его длинноволновой части и занимает область приблизительно от 750 нм до 1000 мкм. Инфракрасное излучение составляет большую часть излучения ламп накаливания, около половины излучения Солнца. Оптические свойства веществ в инфракрасном излучении отличаются от их свойств в видимом свете. Например, некоторые стекла непрозрачны для инфракрасных лучей, а парафин, в отличие от видимого света, прозрачен для ИК излучения и используется для изготовления ИК линз. Для его регистрации используют тепловые и фотоэлектрические приемники и специальные фотоматериалы. Источником ИК лучей, кроме нагретых тел, наиболее часто используются твердотельные излучатели — инфракрасные светодиоды, ИК лазеры, для регистрации применяются фотодиоды, форотезисторы или болометры. Некоторые особенности инфракрасного излучения делают его удобным для применения в устройствах передачи данных:

    • ИК твердотельные излучатели (ИК светодиоды) компактны, практически безинерционны, экономичны и недороги.
    • ИК приемники малогабаритны и также недороги
    • ИК лучи не отвлекают внимание человека в силу своей невидимости
    • Несмотря на распространенность ИК лучей и высокий уровень «фона», источников импульсных помех в ИК области мало
    • ИК излучение низкой мощности не сказывается на здоровье человека
    • ИК лучи хорошо отражаются от большинства материалов (стен, мебели)
    • ИК излучение не проникает сквозь стены и не мешает работе других аналогичных устройств

    Все это позволяет с успехом использовать ИК способ передачи информации во многих устройствах. ИК передатчики и приемники находят применение в бытовой и промышленной электронике, компьютерной технике, охранных системах, системах передачи данных на большие расстояния по оптоволокну. Рассмотрим более подробно работу систем (пультов) управления бытовой электроники.

    Пульт ИК управления при нажатии кнопки излучает кодированную посылку, а приемник, установленный в управляемом устройстве, принимает её и выполняет требуемые действия. Для того, чтобы передать логическую последовательность, пульт формирует импульсный пакет ИК лучей, информация в котором модулируется или кодируется длительностью или фазой составляющих пакет импульсов. В первых устройствах управления использовались последовательности коротких импульсов, каждый из которых представлял собою часть полезной информации. Однако в дальнейшем, стали использовать метод модулирования постоянной частоты логической последовательностью, в результате чего в пространство излучаются не одиночные импульсы, а пакеты импульсов определенной частоты. Данные уже передаются закодированными длительностью и положением этих частотных пакетов. ИК приемник принимает такую последовательность и выполняет демодулирование с получением огибающей. Такой метод передачи и приема отличается высокой помехозащищенностью, поскольку приемник, настроенный на частоту передатчика, уже не реагирует на помехи с другой частотой. Сегодня для приема ИК сигнала обычно применяется специальная микросхема, объединяющая фотоприемник, усилитель с полосовым фильтром, настроенным на определенную несущую частоту, усилитель с АРУ и детектор для получения огибающей сигнала. Кроме электрического фильтра, такая микросхема имеет в своем составе оптический фильтр, настроенный на частоту принимаемого ИК излучения, что позволяет в максимальной степени использовать преимущество светодиодного излучателя, спектр излучения которого имеет небольшую ширину. В результате таких технических решений, стало возможным принимать маломощный полезный сигнал на фоне ИК излучения других источников, бытовых приборов, радиаторов отопления и т.д. Работа современных устройств ИК управления достаточно надежна, а дальность составляет от нескольких метров до 40 и более метров, в зависимости от варианта реализации и уровня помех.

    Передатчик ИК сигнала

    Передатчик ИК сигнала, ИК пульт, чаще всего имеет питание от батарейки или аккумулятора. Следовательно его потребление должно быть максимально низким. С другой стороны, излучаемый сигнал должен быть значительной мощности для обеспечения большой дальности передачи. Такие противоположные по энергетическим затратам задачи успешно решаются способом передачи коротких импульсных кодированных пакетов. В промежутках между передачами пульт практически не потребляет энергии. Задача контроллера пульта — опрос кнопок клавиатуры, кодирование информации, модулирование опорной частоты и выдача сигнала на излучатель. Для изготовления пультов выпускаются различные специализированные микросхемы, однако для этих целей могут быть использованы и современные микроконтроллеры общего применения типа AVR или PIC. Основное требование к таким микроконтроллерам — это наличие режима сна с чрезвычайно низким потреблением и способность чувствовать нажатия кнопок в этом состоянии.

    Излучатель ИК сигнала испускает инфракрасные лучи под действием тока возбуждения. Ток на излучатель обычно превышает возможности микроконтроллера, поэтому для формирования необходимого тока устанавливается простейший светодиодный драйвер на одном транзисторе. Для снижения потерь, при выборе транзистора необходимо обратить внимание на его коэффициент усиления тока — β или h21. Чем выше этот коэффициент, тем выше эффективность устройства. Современные передатчики используют полевые или CMOS транзистоы, эффективность которых на используемых частотах можно считать предельной.

    Приведенная схема не лишена недостатков, в частности при снижении уровня заряда батареи, мощность излучения будет падать, что приведет к снижению дальности. Для снижения зависимости от напряжения питания, можно использовать простейший стабилизатор тока.

    Большинство передатчиков работают на частоте 30 — 50 кГц. Такой диапазон частот был выбран исторически при создании первых подобных устройств. Была выбрана область с наименьшим уровнем помех. Кроме того, принимались в расчет ограничения на элементную базу. В дальнейшем, по мере стандартизации и распространения аппаратуры с таким способом управления, переход на другие частоты стал нецелесообразным.

    В целях увеличения импульсной мощности передатчика, а соответственно и его дальности, сигнал основной частоты отличается от меандра и имеет скважность 3 — 6. Таким образом повышается импульсная мощность с сохранением или даже уменьшением средней мощности. Импульсный ток светодиода выбирается исходя из его паспортных значений и может достигать одного и более Ампер. Импульсный ток в большинстве пультов ИК не превышает 100 мА. При этом, поскольку и опорная частота имеет малый коэффициент заполнения и длительность кодированной посылки не превышает 20-30 мс, средний ток при нажатой кнопке не превышает одного миллиампера. Повышение импульсного тока светодиода сопряжено с снижением эффективности и уменьшением срока службы. Современные инфракрасные светодиоды имеют эффективность 100-200 мВт излучаемой энергии при токе 50 мА. Допустимый средний ток не должен превышать 10-20 мА. Питание светодиода должно иметь RC фильтр, который снижает воздействие импульсной помехи на питание микроконтроллера. Спектр применяемых светодиодов для ИК пультов большинства бытовой аппаратуры имеет максимум в области 940 нм.

    Длительность единичного пакета опорной частоты для уверенного приема составляет не менее 12-15 и не более 200 периодов. При передаче кодированной посылки, передатчик формирует в начале преамбулу, которая представляет собой один или несколько пакетов опорной частоты и позволяет приемнику установить необходимый уровень усиления и фона. Данные в кодированной посылке передаются в виде нулей и единиц, которые определяются длительностью или фазой (расстоянием между соседними пакетами). Общая длительность кодированной посылки чаще всего составляет от нескольких бит до нескольких десятков байт. Порядок следования, признак начала и количество данных определяется форматом посылки.

    Приемник ИК сигнала

    Приемник ИК сигнала как правило имеет в своем составе собственно приемник ИК излучения и микроконтроллер. Микроконтроллер раскодирует принимаемый сигнал и выполняет требуемые действия. Поскольку приемник в большинстве случаев устанавливается в аппаратуре с сетевым питанием, его потребление не существенно. Микроконтроллер чаще всего выполняет и другие сервисные функции в устройстве и является его центральным логическим устройством.

    Приемник ИК излучения чаще всего выполняется в виде отдельного интегрального модуля, который располагается за передней панелью управляемой аппаратуры. В передней панели имеется прозрачное для ИК лучей окошко. Как правило, такая микросхема имеет три вывода – питание, общий и выход сигнала. Производители электронных компонентов предлагают приемники ИК сигналов различного типа и исполнения. Однако, принцип их работы схож. Внутри такая микросхема имеет:

    • фотоприемник — фотодиод
    • интегрирующий усилитель, выделяющий полезный сигнал на уровне фона
    • ограничитель, приводящий сигнал к логическому уровню
    • полосовой фильтр, настроенный на частоту передатчика
    • демодулятор — детектор, выделяющий огибающую полезного сигнала.

    Корпус такого приемника выполняется из материала, выполняющего роль дополнительного фильтра, пропускающего ИК лучи определенной длины волны. Современные интегральные приемники позволяют принимать полезный сигнал на уровне фона, превышающего его в несколько десятков раз и при этом чувствовать посылки частоты, имеющие всего от 4 — 5 периодов.

    Питание приемника излучения должно быть выполнено с RC фильтром для увеличения чувствительности. Микроконтроллер производит помеху широкого спектра на линиях питания, что может повлиять на работу приемника.

    Форматы ИК передачи данных

    Различные производители бытовой аппаратуры применяют в своих изделиях различные пульты ИК управления. Поскольку пульт должен общаться только с конкретным устройством, он формирует последовательность данных, уникальную для своего типа оборудования. Передаваемые данные содержат кроме собственно команды управления адрес устройства, проверочные данные и другую сервисную информацию. Более того, различные производители используют различные способы формирования последовательности данных и различные способы передачи логических состояний. Наиболее распространенные способы кодирования битов информации — это изменение длительности паузы между пакетами (метод интервалов) и кодирование сочетанием состояний (бифазный метод). Однако, встречаются способы кодирования бит информации длительностью, сочетанием длительности и паузы и т.д. Наиболее распространенные форматы передачи:

    • RC5 протокол компании Philips
    • NEC протокол одноименной компании

    Форматы RC-5 и NEC используются многими производителями электроники. Некоторые производители разработали свой стандарт, но в основном используют его сами. Менее распространенные форматы пультов управления:

    В отличие от пультов управления бытовой электроникой, которые передают только одну команду, соответствующую нажатой кнопке, пульты управления кондиционерами передают при каждом нажатии всю информацию о параметрах, выбранных пользователем на экране пульта, такие как температура, режим охлаждения, нагрева или вентиляции, мощность вентилятора и другие. В результате, посылка становится достаточно длительной. Например, пульт бытового кондиционера Daikin FTXG передает единовременно 35 байт информации, скомпонованной в трех последовательных посылках. Форматы пакетов ИК передачи кондиционеров:

    Инфракрасные передатчики служат для синхронизации активных 3D очков затворного типа с телевизором.

    Двунаправленная передача информации используется в некоторых мобильных устройствах: ноутбуках, телефонах, смартфонах, плеерах и т.д. Передача информации по протоколу IrDA основана на форматах асинхронной передачи данных, реализованных в COM портах компьютера.

    Передача информации на большие расстояния не обходится сегодня без ИК излучения. Оптоволоконные линии связи используют ИК излучение ближней и средней области спектра (некоторые и видимого) для передачи данных.

    • Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)
    • Беспроводная передача данных в инфракрасном диапазоне

    Часть информации о протоколах приведена в переводе с сайта sbprojects.com, другая часть — собственные исследования и анализ разрозненных данных из всемирной паутины.

    Что такое инфракрасный датчик? ИК-датчики торговой марки RUICHI.

    На сегодняшний день ИК-технологии плотно вошли во многие сферы человеческой деятельности. Они активно применяются в дистанционном управлении различной техникой, беспроводных приложениях, системах обнаружения, зондирование. Компания RUICHI о дна из производителей ИК-датчиков на сегодняшний день . О том, что представляют собой инфракрасные датчики, как они работают, необходимо поговорить подробнее.

    

    Что такое ИК-датчик

    ИК-датчик или инфракрасный сенсор RUICHI – это электротехническое устройство, которое предназначено для считывания определенной информации об окружающей среде за счет испускания и приема инфракрасного излучения. Если приводить аналогию, данные тип сенсора похож по своему принципу работы на зрительное восприятие различных препятствий человеком. С помощью данных электротехнических устройств можно распознавать передвижение различных целей, их тепло.

    Принцип работы

    Основные части инфракрасного датчика – излучатель и приемник. Прием сигнала осуществляется через фотодиод, его излучение – через светодиод. Сам по себе фотодиод имеет высокую чувствительность и инфракрасному свету, который исходит от ИК-светодиода. Если между излучателем и приемником возникнет какой-либо предмет, связь будет прервана, поступит соответствующий сигнал.

    Принцип работы ИК-датчика основывается на 3-х физических законах:

    • Закон Стефана Больцмана. По нему определяется, что энергия, которая создается на различных длинах волн, проходящих через черное тело, имеет прямую связь с общей температурой.
    • Закон излучения Планка. По нему определяется, что температура любого предмета или объекта не равняется нулю.
    • Закон смещения Вейна. По нему определяется, что температура всех объектов излучает спектры различных по длине волн, которые обратно пропорциональны температуре.

    Конструкция модуля

    Конструкция ИК-сенсора состоит из 5 элементов, которые соединены между собой:

    • подстроечный резистор;
    • операционный усилитель;
    • приемник;
    • ИК-приемник;
    • выходной светодиод.

    Виды ИК-сенсоров

    Все многообразие ИК-сенсоров можно разделить на 2 больших группы:

    • Активные – они представляют собой комбинацию приемника и излучателя. В качестве источника излучения чаще всего применяются мощные светодиоды или лазеры.
    • Пассивные – состоят только из детекторов. Данный вид сенсоров использует в качестве цели инфракрасные источники или передатчики.

    Пассивные датчики в свою очередь разделяются еще на две подгруппы – тепловые (для работы применяется энергия, которая похожа на тепло), квантовые (имеют большое время отклика и обнаружения, требуют охлаждения для высокой точности измерения).

    Схема ИК-датчика

    Ниже будет представлена наиболее распространенная схема применения инфракрасных датчиков, которая предназначена для обнаружения различных объектов. На схеме представлен операционный усилитель, который используется в качестве компаратора напряжения. Выходной сигнал с самого сенсора можно изменять, используя потенциометр.

    

    Важный фактор для данной схемы – расположение приемника и излучателя. Если они находятся строго напротив друг друга, между ними образуется прямая связь, практически полностью отсутствуют потери сигнала. Любой объект, которые войдет в зону действия луча, будет моментально определен.

    Преимущества и недостатки

    Инфракрасные датчики RUICHI имеют множество преимуществ:

    • наличие дополнительной защиты от помех;
    • высокая надежность рабочего процесса;
    • низкое энергопотребление;
    • устойчивость к образованию ржавчины;
    • эффективное обнаружение движения при включенном или выключенном свете;
    • в сравнении с термопарами – быстрый отклик;
    • благодаря направленности инфракрасного луча, нет утечки данных;
    • не нужно вступать в прямой контакт с объектами обнаружения.
    • на работу датчика оказывают влияние факторы окружающей среды;
    • заблокировать работу ИК-датчика можно с помощью различных предметов;
    • рабочий диапазон имеет серьезные ограничения;
    • низкая скорость передачи данных;
    • если датчик имеет высокую мощность, есть риск навредить человеку.

    За счет своих технических и эксплуатационных характеристик, ИК-датчики движения RUICHI получили обширное распространение в различных сферах человеческой деятельности.

    2. Инфракрасный канал

    

    Инфракрасный канал — канал передачи данных, не требующий для своего функционирования проводных соединений. В компьютерной технике обычно используется для связи компьютеров с периферийными устройствами (интерфейс IrDA)
    В отличие от радиоканала инфракрасный канал нечувствителен к электромагнитным помехам, и это позволяет использовать его в производственных условиях. К недостаткам инфракрасного канала относятся высокая стоимость приемников и передатчиков, где требуется преобразование электрического сигнала в инфракрасный и обратно, а также низкие скорости передачи (обычно не превышает 5-10 Мбит/с, но при использовании инфракрасных лазеров возможны существенно более высокие скорости). Кроме этого, не обеспечивается секретность передаваемой информации. В условиях прямой видимости инфракрасный канал может обеспечить связь на расстояниях в несколько километров, но наиболее удобен он для связи компьютеров, находящихся в одной комнате, где отражения от стен комнаты дает устойчивую и надежную связь. Наиболее естественный тип топологии здесь — «шина» (то есть переданный сигнал одновременно получают все абоненты). Ясно, что имея такое количество недостатков, инфракрасный канал не смог получить широкого распространения. 2

    Достоинства

    • не требует проводов
    • нечувствителен к электромагнитным помехам
    • в отличие от радиосвязи, не требует лицензирования в инспекции электросвязи

    Недостатки

    • высокая стоимость приемников и передатчиков
    • низкая скорость передачи данных
    • незащищенность передаваемой информации
    • необходимость нахождения приемника и передатчика в прямой видимости

    3. Передача данных в инфракрасном диапазоне

    3.1 Предыстория

    Летом 1993 года компания Hewlett-Packard организовала общепромышленное совещание, чтобы обсудить будущее ИК (инфракрасный) передачи данных. Многообразие несовместимых стандартов было печальной реальностью, причинявшей массу неудобств всем от того, что устройства от разных производителей были несовместимы. Телевизоры, видеомагнитофоны, другая бытовая техника с ИК управлением сегодня встречается на «каждом углу», однако в них используются несовместимые физические и программные интерфейсы. Целью совещания было обсуждение путей, которыми промышленность может пойти к общему стандарту, способному совместимость всех устройств, использующих ИК порт. На совещании был сформирован консорциум всех ведущих компаний, названных Ассоциацией инфракрасной передачи данных и вскоре (в июне 1994 года) была объявлена первая одноименная версия стандарта, включающая физический и программный протоколы – IrDA 1.0. Текущая версия – 1.1. В настоящей статье будут описаны основные моменты действующего ныне стандарта. 3

    3.2 Аппаратная реализация IrDA

    Итак, протокол IrDA (Infra red Data Assotiation) позволяет соединяться с периферийным оборудованием без кабеля при помощи ИК-излучения с длиной волны 880nm. Порт IrDA позволяет устанавливать связь на коротком расстоянии до 1 метра в режиме точка-точка. IrDA намерено не пытался создавать локальную сеть на основе ИК-излучения, поскольку сетевые интерфейсы очень сложны и требуют большой мощности, а в цели IrDA входили низкое потребление и экономичность. Интерфейс IrDA использует узкий ИК-диапазон (850–900 nm с 880nm «пиком») с малой мощностью потребления, что позволяет создать недорогую аппаратуру и не требует сертификации FCC (Федеральной Комиссии по Связи).
    Устройство инфракрасного интерфейса подразделяется на два основных блока: преобразователь (модули приемника-детектора и диода с управляющей электроникой) и кодер-декодер. Блоки обмениваются данными по электрическому интерфейсу, в котором в том же виде транслируются через оптическое соединение, за исключением того, что здесь они пакуются в кадры простого формата – данные передаются 10bit символами, с 8bit данных, одним старт-битом в начале и одним стоп-битом в конце данных.

    Сам порт IrDA основан на архитектуре коммуникационного СОМ-порта ПК, который использует универсальный асинхронный приемо-передатчик UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) и работает со скоростью передачи данных 2400–115200 bps.
    Связь в IrDA полудуплексная, т.к. передаваемый ИК-луч неизбежно засвечивает соседний PIN-диодный усилитель приемника. Воздушный промежуток между устройствами позволяет принять ИК-энергию только от одного источника в данный момент.

    Рассмотрим физические основы IrDA. Передающую часть. Байт, который требуется передать, посылается в блок UART из CPU командой записи ввода-вывода. UART добавляет старт-стоп биты и передает символ последовательно, начиная с младшего значения бита. Стандарт IrDA требует, чтобы все последовательные биты кодировались таким образом: логический «0» передается одиночным ИК-импульсом длиной от 1.6 s до 3/16 периода передачи битовой ячейки, а логическая «1» передается как отсутствие ИК-импульса. Минимальная мощность потребления гарантируется при фиксированной длине импульса 1.6 s.
    По окончании кодирования битов необходимо возбудить один или несколько ИК-светодиодов током соответствующего уровня, чтобы выработать ИК-импульс требуемой интенсивности. Стандарт IrDA требует, чтобы интенсивность излучения в конусе  30° была в диапазоне 40–50  W/Sr, причем ИК-светодиод должен иметь длину волны 880nm, как уже отмечалось ранее. Радиальная чувствительность приемника и длины связи диктуются, исходя из требований самой спецификации IrDA.

    Приемная часть. Переданные ИК-импульсы поступают на PIN-диод, преобразующий импульсы света в токовые импульсы, которые усиливаются, фильтруются и сравниваются с пороговым уровнем для преобразования в логические уровни. ИК-импульс в активном состоянии генерирует «0», при отсутствии света генерируется логическая «1». Протокол IrDA требует, чтобы приемник точно улавливал ИК-импульсы мощностью от 4 W/sm2 до 500mW/sm2 в угловом диапазоне  15°.

    

    Для ИК-излучения cуществует два источника интерференции (помех), основным из которых является солнечный свет, но к счастью в нем преобладает постоянная составляющая. Правильно спроектированные приемники должны компенсировать большие постоянные токи через PIN-диод. Другой источник помех – флуорисцентные лампы – часто применяются для общего освещения. Хорошо спроектированные приемники должны иметь полосовой фильтр для снижения влияния таких источников помех. Вероятность ошибок связи будет зависеть от правильного выбора мощности передатчика и чувствительности приемника. В IrDA выбраны значения, гарантирующие, что описанные выше помехи не будут влиять на качество связи.
    Стандарт IrDA включает в себя стек протоколов трех согласованных обязательных уровней: IrPL (Physical Layer), IrLAP (Link Access Protocol) и IrLMP (Link Management Protocol).
    Физический уровень (Physical Layer).
    Спецификация этого протокола устанавливает стандарты для Ir-трансиверов, методов модуляции и схемы кодирования/декодирования, а также ряд физических параметров. Стандарт предусматривает использование длины волны в диапазоне 850–900 nm. Минимальная и максимальная интенсивность передатчика (как уже говорилось) составляет 40–50  W/Sr соответственно внутри 30° конуса. Для стандарта IrDA (скорость передачи данных 115.2Kbps) схема кодирования аналогична используемой в традиционной UART: бит старта («0») и стоп-бит («1») добавляются перед и после каждого байта соответственно. Но вместо схемы NZR (Non-Return to Zero) используется кодировка, подобная RZ (Return to Zero), т.е. двоичный «0» кодируется единичным импульсом, а «1» – его отсутствием. Кадры отделяются друг от друга байтами Escape-последовательности, содержащимися в теле самого кадра. Для определения ошибок (EDt – Error Detection) используется 16bit циклическая контрольная сумма. Например, уже в стандарте IrDA 1.1 для протокола обмена 1.152Mbps (синхронизация выполняется как в протоколе HDLP – High-level Data Link Protocol высокого уровня) и 4Mbps (использование 4-PPM – Pulse-Phase Modulation) старт-бит и стоп-бит не применяются. Так, фреймы, получаемые от более высокоуровневого протокола IrLAP, вкладываются в поле данных фреймов SIR, согласно используемому методу кодирования. Стандарт не содержит обязательных вариантов реализации этой процедуры и допускает варьирование алгоритмов в зависимости от возможностей конкретного оборудования. В зависимости от скорости соединения предлагаются методы кодирования: асинхронный (ASYNC, 9600–115200 bps), синхронный (HDLC, 0.576–1.152 Mbps) и 4-PPM (4Mbps).

    Программный протокол. Он включает в себя: IrLAP (Link Access Protocol), занимающийся разбиением данных на блоки, контролем ошибок и другими функциями низкого уровня, и IrLMP (Link Management Protocol), позволяющий по одной ИК-линии обмениваться данными между несколькими приложениями. Данный протокол базируется на существующих стандартах асинхронной полудуплексной передачи данных HDLC и SDLC. Инфракрасная технология поддерживает только однонаправленную передачу информации, поэтому, в следствие полудуплексной природы SIR, возникла архитектура с одним главным (первичным) и множественными подчиненными (вторичными) устройствами. Схема обращения устройств представляет собой обычный протокол обмена данными, где есть фазы запросов (Request) и ответов (Response). Так, первичное устройство отвечает за организацию соединения, обработку ошибок, и посланные им фреймы называются управляющими (Command Frames), а пакеты вторичных устройств именуются ответными (Response Frames). Обмен информацией идет только с первичным устройством, которое всегда выступает инициатором соединения, однако его роль может играть любое из устройств, поддерживающих необходимые для этого функции. По желанию может быть включен протокол транспортного уровня, позволяющий осуществлять контроль передачи между приложениями в случае одновременной работы нескольких приложений на одной физической линии. Для разных уровней имеется три интерфейса. Служебные примитивы уровня LM-SVC позволяют одному из устройств IrDA узнать какие сервис и протоколы зарегистрированы на другом устройстве. Примитивы доступа к уровню M-SVC управляют режимом связи, открытием и закрытием независимых соединений между клиентами, а так же отправкой и приемом данных. Интерфейс L-SVC дает доступ к функциям протокола IrLAP. 3

    3.3 Различные принципы кодирования в пультах ДУ

    Для распознавания множества различных команд пульта применяется кодирование передаваемых данных. Сейчас преимущественно используются следующие две схемы кодирования передаваемых данных:
    • Первая в пультах ДУ стала применяться фирмой Philips (протоколы RC4 и RC5, т. н. Манчестерское кодирование): Передача 0 дополнялась единицей, а передача 1 — нулём. То есть 001 передается как 01 01 10. Соответственно посылка считывается последовательно, и в эфир подаётся модулированный сигнал только когда встречается единица.
    • Авторство второй схемы кодирования приписывается фирме Sony. Сначала всегда передаётся «1» модулированным сигналом, затем «0» — пауза. Временной размер единицы всегда одинаковый, а временной размер 0 — это кодированные передаваемые данные. Длинная пауза — передача единицы, короткая пауза — передача нуля.
    Перед посылкой кодированных данных пульт всегда посылает одну или несколько синхропосылок для того, чтобы фотоприёмник настроил приёмную цепь (синхронизировался с пультом по чувствительности и фазе). 4

    3.4 Основные причины отказа от IrDA

    • Усложнение сборки корпусов устройств, в которых монтировалось ИК-прозрачное окно.
    • Ограниченная дальность действия и требования прямой видимости пары приемник-передатчик.
    • Относительно низкая скорость передачи данных первых реализаций стандарта. В последующих ревизиях стандарта этот недостаток исправили: скоростные возможности немного превышают, например, возможности самой распространенной, на сегодняшний момент, версии протокола Bluetooth (спецификация 4.0). Однако широкого распространения скоростные варианты IrDA получить уже не успели. 5

    Похожие публикации:

    1. 220 или 380 что лучше для дома
    2. 50 квт 380в сколько ампер автомат
    3. Как сделать цветомузыку на колонки
    4. От чего зависит показатель преломления