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自制PC機紅外線接口電路

[日期:2017-08-04] 來源:  作者: [字體: ]

 

    紅外線通訊是一種廉價、近距離、無連線、低功耗和保密性較強的通訊方案,在電腦中應用于無線數據傳輸方。

   以下介紹三種自制方案:

一、主板紅外接口

主板上的紅外線接口大多是一個5針插座,其管腳定義依次是:

1. IRTX(Infrared Transmit,紅外傳輸);
2. GND(電源地線);
3. IRRX(Infrared Receive,紅外接收);
4. NC(未定義);
5. VCC(電源正極)。

    根據IRDA(Infrared Data Association,紅外數據協會)提供的“異步串行通訊標準”資料顯示,IRTX引腳能提供 >6.0mA 的輸出電流,而 IRRX 引腳在吸收<1.5mA 電流就能對輸入信號作出反應。資料同時顯示紅外線接口的發射部分已將傳輸數據進行 38kHz 的載波,而接收部分將進行信號分離處理,所以在制作接口電路時無須再考慮載波和分離電路。

二、標準紅外接口

下圖為 IRDA 提供的紅外通訊電路標準方案。

    紅外發射電路由紅外線發射管L2和限流電阻R2組成。當主板紅外接口的輸出端IRTX輸出調制后的電脈沖信號時,紅外線發射管將電脈沖信號轉化為紅外線光信號發射出去。電阻R2起限制電流的作用,以免過大的電流將紅外管損壞。當R2的阻值越小,通過紅外管的電流就越大,紅外管的發射功率也隨電流的增大而增大,發射距離就越遠,但R2的阻值不能過小,否則會損壞紅外管或主板紅外接口!紅外接收電路由紅外線接收管L1和取樣電阻R1組成。當紅外接收管接收到紅外線光信號時,其反向電阻會隨光信號的強弱變化而相應變化,根據歐姆定律可以得知通過紅外接收管L1和電阻R1的電流也會相應變化,而在取樣電阻兩端的電壓也隨之變化,此變化的電壓經主板紅外接口的輸入端IRRX輸入主機。由于不同的紅外接收管的電氣參數不同,所以取樣電阻R1的阻值要根據實際情況作一定范圍的調整。

    該電路為IRDA的標準方案,一般的DIY可以使用該電路。電路雖然很簡單,但其性能還是不錯的,我用該電路連接筆記本電腦,在沒有誤碼的情況下,傳輸速度可以達到57.6Kbps!

三、擴展紅外接口

下圖為 IRDA 提供的紅外通訊電路擴展方案。

該電路是在標準電路的基礎上,增加了抗干擾電路和增大發射功率電路??垢蓴_電路由電阻R4、電解電容E1、E2、獨石電容C2、C3組成,主要是濾除PC機電源中的干擾波。如果您的機器電源質量較好的話,可以省略該部分電路。增大發射功率電路由電阻R2、R3、功率三極管P1和電容C1組成,C1的作用是改善輸出信號的波形,三極管是放大輸出電流,以提高發射功率。

四、增強紅外接口

紅外通訊電路增強方案。

該電路中主要改進的地方是發射部分采用對管放大,進一步提高了發射功率;而接收部分采用三極管對接收信號進行放大,提高了接收的靈敏度。工作原理可以參考上面的敘述。

五、系統設置

系統的設置分為BIOS和操作系統兩部分。在BIOS中將紅外線接口打開,接口一般與COM2使用同一地址和中斷,所以在打開了紅外接口后,COM2口會不能使用,如果您有其他設備使用COM2口時要注意!操作系統的設置一般系統在找到紅外接口后。會自動設置完成。用戶要注意在使用紅外接口時,要記住打開紅外線接口,就是雙擊“紅外線監視器”,在“選項”中,將“啟動紅外線接口”選上即可。相信大家都會的,我就不多說了。

六、元器件選擇

元器件的選擇主要是發射管和接收管的測試。

1. 測試紅外發射管:紅外發射管實際上是一個特殊的二極管,用萬用表電阻檔測量,發射管的反向電阻通常為無窮大,正向電阻一般為500K左右。如果您有一臺筆記本電腦,可以由PC機的紅外接口引出IRTX和GND兩條線,IRTX連接發射管的正極,GND連接發射管的負極,將發射管對準筆記本電腦的紅外線發射窗口,在筆記本電腦的“紅外線監視器”中會發現“你的PC”。

2. 測試紅外接收管:紅外接收管也是一個二極管,測量時,它的正向電阻大于500K,而且不受光照的影響,反向電阻在沒有光線直射時,一般大于300K,強光照射時應小于10歐,有時會為負數,這是因為在強光照射時,二極管的PN結將獲得的光能轉化為電能,形成了0.7V的結電壓。

七、聯機調試

    由于紅外收發器的電路相對簡單,所以調試也很方便。發射部分基本上不用調試,注意檢查發射管的極性連接是否正確。接收部分同樣要注意接收管的極性是否連接正確。

    在通訊時,IRTX和GND之間應該有0.7V左右的電壓波動,如果沒有就是紅外接口有問題,或者是紅外接口沒有打開;IRRX和GND之間同樣有0.7V的電壓波動,如果波動范圍較小,可以調整取樣電阻,加大它的阻值,但不要太大,否則會降低接收的抗干擾能力。在聯機正常的情況下,可以將筆記本電腦放遠些,再調整取樣電阻,使通訊距離盡量大些。其他的增大通訊距離的方法還有幾個:可以在接收管前面加一個紅色濾光片,以濾除其他光線的干擾;還可以在接收管和發射管前面加凸透鏡,提高其光線采集能力等等。


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