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自制PC机红外线接口电路

[日期:2017-08-04] 来源:  作者: [字体: ]

 

    红外线通讯是一种廉价、近距离、无连线、低功耗和保密性较强的通讯方案,在电脑中应用于无线数据传输方。

   以下介绍三种自制方案:

一、主板红外接口

主板上的红外线接口大多是一个5针插座,其管脚定义依次是:

1. IRTX(Infrared Transmit,红外传输);
2. GND(电源地线);
3. IRRX(Infrared Receive,红外接收);
4. NC(未定义);
5. VCC(电源正极)。

    根据IRDA(Infrared Data Association,红外数据协会)提供的“异步串行通讯标准”资料显示,IRTX引脚能提供 >6.0mA 的输出电流,而 IRRX 引脚在吸收<1.5mA 电流就能对输入信号作出反应。资料同时显示红外线接口的发射部分已将传输数据进行 38kHz 的载波,而接收部分将进行信号分离处理,所以在制作接口电路时无须再考虑载波和分离电路。

二、标准红外接口

下图为 IRDA 提供的红外通讯电路标准方案。

    红外发射电路由红外线发射管L2和限流电阻R2组成。当主板红外接口的输出端IRTX输出调制后的电脉冲信号时,红外线发射管将电脉冲信号转化为红外线光信号发射出去。电阻R2起限制电流的作用,以免过大的电流将红外管损坏。当R2的阻值越小,通过红外管的电流就越大,红外管的发射功率也随电流的增大而增大,发射距离就越远,但R2的阻值不能过小,否则会损坏红外管或主板红外接口!红外接收电路由红外线接收管L1和取样电阻R1组成。当红外接收管接收到红外线光信号时,其反向电阻会随光信号的强弱变化而相应变化,根据欧姆定律可以得知通过红外接收管L1和电阻R1的电流也会相应变化,而在取样电阻两端的电压也随之变化,此变化的电压经主板红外接口的输入端IRRX输入主机。由于不同的红外接收管的电气参数不同,所以取样电阻R1的阻值要根据实际情况作一定范围的调整。

    该电路为IRDA的标准方案,一般的DIY可以使用该电路。电路虽然很简单,但其性能还是不错的,我用该电路连接笔记本电脑,在没有误码的情况下,传输速度可以达到57.6Kbps!

三、扩展红外接口

下图为 IRDA 提供的红外通讯电路扩展方案。

该电路是在标准电路的基础上,增加了抗干扰电路和增大发射功率电路。抗干扰电路由电阻R4、电解电容E1、E2、独石电容C2、C3组成,主要是滤除PC机电源中的干扰波。如果您的机器电源质量较好的话,可以省略该部分电路。增大发射功率电路由电阻R2、R3、功率三极管P1和电容C1组成,C1的作用是改善输出信号的波形,三极管是放大输出电流,以提高发射功率。

四、增强红外接口

红外通讯电路增强方案。

该电路中主要改进的地方是发射部分采用对管放大,进一步提高了发射功率;而接收部分采用三极管对接收信号进行放大,提高了接收的灵敏度。工作原理可以参考上面的叙述。

五、系统设置

系统的设置分为BIOS和操作系统两部分。在BIOS中将红外线接口打开,接口一般与COM2使用同一地址和中断,所以在打开了红外接口后,COM2口会不能使用,如果您有其他设备使用COM2口时要注意!操作系统的设置一般系统在找到红外接口后。会自动设置完成。用户要注意在使用红外接口时,要记住打开红外线接口,就是双击“红外线监视器”,在“选项”中,将“启动红外线接口”选上即可。相信大家都会的,我就不多说了。

六、元器件选择

元器件的选择主要是发射管和接收管的测试。

1. 测试红外发射管:红外发射管实际上是一个特殊的二极管,用万用表电阻档测量,发射管的反向电阻通常为无穷大,正向电阻一般为500K左右。如果您有一台笔记本电脑,可以由PC机的红外接口引出IRTX和GND两条线,IRTX连接发射管的正极,GND连接发射管的负极,将发射管对准笔记本电脑的红外线发射窗口,在笔记本电脑的“红外线监视器”中会发现“你的PC”。

2. 测试红外接收管:红外接收管也是一个二极管,测量时,它的正向电阻大于500K,而且不受光照的影响,反向电阻在没有光线直射时,一般大于300K,强光照射时应小于10欧,有时会为负数,这是因为在强光照射时,二极管的PN结将获得的光能转化为电能,形成了0.7V的结电压。

七、联机调试

    由于红外收发器的电路相对简单,所以调试也很方便。发射部分基本上不用调试,注意检查发射管的极性连接是否正确。接收部分同样要注意接收管的极性是否连接正确。

    在通讯时,IRTX和GND之间应该有0.7V左右的电压波动,如果没有就是红外接口有问题,或者是红外接口没有打开;IRRX和GND之间同样有0.7V的电压波动,如果波动范围较小,可以调整取样电阻,加大它的阻值,但不要太大,否则会降低接收的抗干扰能力。在联机正常的情况下,可以将笔记本电脑放远些,再调整取样电阻,使通讯距离尽量大些。其他的增大通讯距离的方法还有几个:可以在接收管前面加一个红色滤光片,以滤除其他光线的干扰;还可以在接收管和发射管前面加凸透镜,提高其光线采集能力等等。


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