Пульт дистанционного управления. Принцип работы систем дистанционного управления бытовой техникой

Технологии не стоят на месте, и нам необходимо за ними следовать. ПДУ – одно из инновационных решений своего времени, которое остается актуальным до сих пор. Расскажем подробнее о том, что такое ПДУ. Пример вы можете увидеть на рисунке.

Общие сведения

В общем смысле ПДУ – это пульт дистанционного управления. С его помощью можно управлять тем, для чего он предназначен. Самым распространенным примером является пульт от телевизора или сигнализации автомобиля. В первом случае вы можете управлять громкостью, переключением каналов, настройками экрана и т.д. Во втором – включать и отключать сигнализацию, разблокировать машину и даже завести ее.

Все ПДУ подразделяются на несколько групп:

• по способу питания (от аккумулятора или по проводу);
• по способу передачи информации (механика, ультразвук, ИК);
• по функционалу (программируемый и с фиксированным набором команд);
• по степени мобильности.

На данный момент самым распространенным пультом дистанционного управления является носимый, автономный, с фиксированным набором команд с передачей посредством ИК. Его мы чаще всего используем в быту.

Принцип работы

Рассмотрим основной алгоритм работы пульта дистанционного управления как на картинке (ПДУ от кондиционера).

Принцип работы основан на дуплексном типе передачи информации. Данные поступают на ИК-приемники пульта и кондиционера. Это лучи света в невидимом глазу диапазоне. Двусторонняя связь имеет существенное преимущество перед односторонней. К примеру, на кондиционер подается команда, а от кондиционера к пульту – информация с датчиков, считывающих температуру в помещении.

Передача команды к устройству осуществляется следующим образом:

• система определяет, какая из кнопок была нажата (осуществляется замыканием конкретных запрограммированных контактов при нажатии на кнопку);
• поступающий сигнал кодируется, а затем поступает на ИК-передатчик;
• ИК-светодиод генерирует код;
• датчик на устройстве считывает его, а система преобразует в исполнение команды.

Важно знать! На данный момент существует масса программируемых пультов и устройств к ним. При желании вы можете запрограммировать устройство «Искра-М», к примеру, таким образом, чтобы диод принимал сигналы от любого пульта дистанционного управления.

В итоге мы имеем незаменимую вещь в быту, без которой невозможно обойтись. Она сопровождает нас повсюду, и мы должны уметь с ней обращаться при создании собственных электронных изобретений с ПДУ.

Пульт ДУ для бытовой электронной аппаратуры обычно представляет собой небольшое устройство с кнопками, и питанием от батареек, посылающее команды посредством инфракрасного излучения с длиной волны 0,75-1,4 микрон. Этот спектр невидим для человеческого глаза, но распознаётся приёмником принимающего устройства. В большинстве ПДУ применяется одна специализированная микросхема-формирователь команд с кварцевым резонатором, корпусная либо бескорпусная (помещенная прямо на печатную плату и залитая компаундом, для предотвращения повреждения), усилитель сигналов, состоящий из одного или двух транзисторов, и излучающий диод (или два) ИК диапазона. Дополнительно в некоторых ПДУ еще устанавливают светодиод для индикации посылки команд.

Во всем мире для бытовой радиоаппаратуры наибольшее распространение получила система ДУ RC-5. Эта система была разработана фирмой Philips для нужд управления бытовой аппаратурой и используется во многих телевизорах. Для пультов ДУ выпускается специализированная микросхема передатчика SAA3010 (ПО «Интеграл» выпускает аналог INA3010 ). Применение специализированной микросхемы передатчика резко уменьшает необходимое количество компонентов, и позволяет поместить ИК передатчик в корпус небольшого размера. Кроме того, в таких микросхемах решен вопрос низкого потребления в режиме ожидания, что делает эксплуатацию пульта очень удобной: нет необходимости в отдельном выключателе питания. Схема переходит в активный режим при нажатии любой кнопки и возвращается в режим микропотребления при ее отпускании. В настоящее время разными производителями выпускается большое количество модификаций пультов ДУ RC-5, причем некоторые модели имеют, вполне приличный дизайн. Промышленные пульты, как правило, предназначены для управления телевизорами. Поэтому они используют систему 0 кода RC-5. Совсем несложно перейти на другой номер системы, и тогда взаимное влияние разных пультов будет исключено.

Когда мы нажимаем кнопку пульта, микросхема передатчика активизируется и генерирует последовательность импульсов, которые имеют заполнение частотой 36 КГц. Светодиоды преобразуют эти сигналы в ИК-излучение. Излученный сигнал принимается фотодиодом, который снова преобразует ИК-излучение в электрические импульсы. Эти импульсы усиливаются и демодулируются микросхемой приемника. Затем они подаются на декодер. Декодирование обычно осуществляется программно с помощью микроконтроллера. Код RC5 поддерживает 2048 команд. Эти команды составляют 32 группы (системы) по 64 команды в каждой. Каждая система используется для управления определенным устройством, таким как телевизор, видеомагнитофон и т.д. Одной из наиболее распространенных микросхем передатчика является микросхема SAA3010. Микросхема передатчика SAA3010 допускает питание напряжением +5V .

· Напряжение питания – 2...7V

· Потребляемый ток в ждущем режиме – не более 10 мка

· Максимальный выходной ток - ±10 мА

· Максимальная тактовая частота – 450 КГц

Структурная схема микросхемы SAA3010 показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Структура ИС SAA3010.

Описание выводов микросхемы SAA3010 приведено в таблице:

Микросхема передатчика является основой пульта дистанционного управления. На практике один и тот же пульт может использоваться для управления несколькими устройствами. Микросхема может адресовать 32 системы в двух различных режимах: комбинированном и в режиме одной системы. В комбинированном режиме сначала выбирается система, а затем команда. Номер выбранной системы (адресный код) хранится в специальном регистре и происходит передача команды, относящейся к этой системе. Таким образом, для передачи любой команды требуется последовательное нажатие двух кнопок. Это не совсем удобно и оправдано только при работе одновременно с большим количеством систем. На практике передатчик чаще используется в режиме одной системы. При этом вместо матрицы кнопок выбора системы монтируется перемычка, которая и определяет номер системы. В этом режиме для передачи любой команды требуется нажатие только одной кнопки. Применив переключатель, можно работать с несколькими системами. И в этом случае для передачи команды требуется нажатие только одной кнопки. Передаваемая команда будет относиться к той системе, которая в данное время выбрана с помощью переключателя.

Для включения комбинированного режима на вывод передатчика SSM (Single System Mode ) нужно подать низкий уровень. В этом режиме микросхема передатчика работает следующим образом: во время покоя X и Z-линии передатчика находятся в состоянии высокого уровня с помощью внутренних p-канальных подтягивающих транзисторов. Когда нажата кнопка в матрице X-DR или Z-DR, запускается цикл подавления дребезга клавиатуры. Если кнопка замкнута на протяжении 18 тактов, фиксируется сигнал "разрешение генератора". В конце цикла подавления дребезга DR-выходы выключаются и запускаются два цикла сканирования, включающие по очереди каждый выход DR. В первом цикле сканирования обнаруживается Z-адрес, во втором - X-адрес. Когда Z-вход (матрица системы) или X-вход (матрица команды) обнаруживается в состоянии нуля, происходит фиксация адреса. При нажатии кнопки в матрице системы передается последняя команда (т.е. все биты команды равны единице) в выбираемой системе. Эта команда передается до тех пор, пока кнопка выбора системы не будет отпущена. При нажатии кнопки в матрице команды передается команда вместе с адресом системы, хранимом в регистре-фиксаторе. Если кнопка отпущена до начала передачи, происходит сброс. Если же передача началась, то независимо от состояния кнопки, она будет выполнена полностью. Если одновременно нажато более одной Z или X кнопки, то генератор не запускается.

Для включения режима одной системы на выводе SSM должен быть высокий уровень, а адрес системы должен быть задан соответствующей перемычкой или переключателем. В этом режиме во время покоя X-линии передатчика находятся в состоянии высокого уровня. В то же время Z-линии выключены для предотвращения потребления тока. В первом из двух циклов сканирования определяется адрес системы и сохраняется в регистре-фиксаторе. Во втором цикле определяется номер команды. Эта команда передается вместе с адресом системы, хранимом в регистре-фиксаторе. Если нет перемычки Z-DR, то никакие коды не передаются.

Если кнопка была отпущена между посылками кода, то происходит сброс. Если кнопка была отпущена во время процедуры подавления дребезга или во время сканирования матрицы, но до обнаружения нажатия кнопки, то также происходит сброс. Выходы DR0 – DR7 имеют открытый сток, в состоянии покоя транзисторы открыты.

В коде RC-5 имеется дополнительный управляющий бит, который инвертируется при каждом отпускании кнопки. Этот бит информирует декодер о том, удерживается кнопка или произошло новое нажатие. Бит управления инвертируется только после полностью завершенной посылки. Циклы сканирования производятся перед каждой посылкой, поэтому даже если во время передачи посылки сменить нажатую кнопку на другую, все равно номер системы и команды будут переданы правильно.

Вывод OSC представляет собой вход/выход 1-выводного генератора и предназначен для подключения керамического резонатора на частоту 432 КГц. Последовательно с резонатором рекомендуется включать резистор сопротивлением 6,8 Ком.

Тестовые входы TP1 и TP2 в нормальном режиме работы должны быть соединены с землей. При высоком логическом уровне на TP1 повышается частота сканирования, а при высоком уровне на TP2 – частота работы сдвигового регистра.

В состоянии покоя выходы DATA и MDATA находятся в Z-состоянии. Генерируемая передатчиком на выходе MDATA последовательность импульсов имеет заполнение частотой 36 кГц (1/12 частоты тактового генератора) со скважностью 25%. На выходе DATA генерируется такая же последовательность, но без заполнения. Этот выход используется в том случае, когда микросхема передатчика выполняет функции контроллера встроенной клавиатуры. Сигнал на выходе DATA полностью идентичен сигналу на выходе микросхемы приемника дистанционного управления (но в отличие от приемника он не имеет инверсии). Оба этих сигнала могут обрабатываться одним и тем же декодером.

Передатчик генерирует 14-битное слово данных, формат которого следующий:

· 2 стартовых бита.

· 1 управляющий бит.

· 5 бит адреса системы.

· 6 бит команды.

Рисунок 2. Формат слова данных кода RC-5.

Стартовые биты предназначены для установки АРУ в IC приемника. Управляющий бит является признаком нового нажатия. Длительность такта составляет 1.778 мс. Пока кнопка остается нажатой, слово данных передается с интервалом 64 такта, т.е. 113.778 мс (рис. 2). Для обеспечения хорошей помехоустойчивости применяется двухфазное кодирование (рис. 3).

Рисунок 3. Кодирование «0» и «1» в коде RC-5.

При использовании кода RC-5 может понадобиться вычислить средний потребляемый ток. Сделать это достаточно просто, если воспользоваться рис. 4, где показана подробная структура посылки.

Рисунок 4. Подробная структура посылки RC-5.

Для обеспечения одинакового реагирования оборудования на команды RC-5, коды распределены вполне определенным образом. Такая стандартизация позволяет конструировать передатчики, позволяющие управлять различными устройствами. С одними и теми же кодами команд для одинаковых функций в разных устройствах передатчик с относительно небольшим числом кнопок одновременно может управлять, например, аудиокомплексом , телевизором и видеомагнитофоном.

Номера систем для некоторых видов бытовой аппаратуры приведены ниже:

0 - Телевизор (TV)
2 - Телетекст
3 - Видеоданные
4 - Видеопроигрыватель (VLP)
5 - Кассетный видеомагнитофон (VCR)
8 - Видео тюнер (Sat.TV )
9 - Видеокамера
16 - Аудио предусилитель
17 - Тюнер
18 - Магнитофон
20 - Компакт-проигрыватель (CD)
21 - Проигрыватель (LP)
29 - Освещение

Остальные номера систем зарезервированы для будущей стандартизации или для экспериментального использования. Стандартизировано также соответствие некоторых кодов команд и функций.

Коды команд для некоторых функций приведены ниже:

0-9 - Цифровые величины 0-9
12 - Дежурный режим
15 - Дисплей
13 - mute
16 - громкость +
17 - громкость -
30 - поиск вперед
31 - поиск назад
45 - выброс
48 - пауза
50 - перемотка назад
51 - перемотка вперед
53 - воспроизведение
54 – стоп
55 - запись

Для того чтобы на основе микросхемы передатчика получить законченный пульт ИК ДУ, необходим еще драйвер светодиода, который способен обеспечивать большой импульсный ток. Современные светодиоды работают в пультах ДУ при импульсных токах около 1А.

Драйвер светодиода очень удобно строить на низкопороговом (logic level ) МОП-транзисторе , например, КП505А.

Пример принципиальной схемы пульта приведен на рис. 5.

Рисунок 5. Принципиальная схема пульта RC-5.

Номер системы задается перемычкой между выводами Zi и DRj .

Номер системы при этом будет следующим: SYS = 8i + j

Код команды, который будет передаваться при нажатии кнопки, которая замыкает линию Xi с линией DRj , вычисляется следующим образом: COM = 8i + j

Часто встречающиеся неисправности.

Неисправности беспроводных пультов ДУ

• севшие батарейки (самая частая неисправность);
• пульт залит какой-либо жидкостью и кнопки либо западают, либо не отпускаются;
• от удара отвалился (или повреждён) кварцевый резонатор либо ИК-светодиод;
• от частого использования проводящее напыление на самих кнопках (либо проводники под кнопками) истирается;
• грязь от рук, попадающая внутрь пульта и скапливающаяся с течением времени.

Отсутствует сигнал с ПДУ.

Сначала проверяют исправность элементов питания. Если напряжение на элементе менее 1,3V , его необходимо заменить. Амперметром измеряют ток "короткого замыкания" элемента. Если он меньше 300 мА, элемент также необходимо заменить.

Проверить работоспособность ПДУ можно любым фотодиодом ИК диапазона. Под действием ИК излучения на выводах фотодиода появляется напряжение, которое регистрируют осциллографом. Фотодиод располагают напротив окошка ПДУ. При нажатии кнопок пульта на осциллографе должны появиться импульсы размахом 0,2...0,5V .

Проверка пульта без специальных средств.
Можно, включить приёмник на диапазон "AM" и нажав кнопку на пульте, поднести близко к приёмнику, из динамика будут отчётливо слышны звуки (пакетов импульсов)
Другой простой способ, с помощью которого можно проверить работоспособность пульта дистанционного управления заключается в следующем: включаем на мобильном телефоне камеру, направляем ПДУ на камеру и нажимаем любую кнопку, если пульт исправен на дисплее телефона будет видно свечение инфракрасного излучателя.

Если сигнал отсутствует, пульт неисправен. Его вскрывают. Эта операция требует определенных навыков и аккуратности, чтобы не оставить царапин на корпусе и не сломать защелки.

Осматривают печатную плату, и контакты клавиатуры следы высохшей жидкости в виде белесого налета удаляют с печатной платы и контактного поля ватным тампоном, смоченным спиртом. Трещины на печатных проводниках устраняют, напаивая сверху перемычки из луженого провода.

Контролируют качество паек, и отсутствие обрыва выводов деталей в первую очередь это касается излучающего ИК диода и кварцевого резонатора. Затем проверяют режимы работы.

Измеряют напряжение питания (обычно +3V ) на микросхеме. Осциллографом контролируют работу генератора при замыкании пары контактов кнопок. Если генерация отсутствует, проверяют постоянное напряжение +1...1.5V на кварцевом резонаторе. Если напряжение имеется, заменяют резонаторы. В случае отсутствия постоянного напряжения проверяют исправность микросхемы (заменой).

При наличии генерации возможны следующие неисправности:

1. Появление утечки в одной из пар контактов клавиатуры. Проверяют омметром. Сопротивление между контактами исправной пары должно быть не менее 100 кОм. В ином случае контакты протирают ватным тампоном, смоченным спиртом.

2. Возникла утечка с графитовых перемычек на печатные проводники, проходящие под перемычками. Для поиска неисправности поочередно отпаивают выводы микросхемы, соединенные с контактами клавиатуры. Если при отпайке очередного вывода генерация прекратилась, проверяют цепи, подходящие к этому выводу. Печатный проводник, находящийся под графитовой перемычкой, обрезают с обеих сторон и восстанавливают отрезком изолированного провода.

3. Попадание пыли, грязи, частиц олова и канифоли между выводами микросхемы. Кисточкой с жестким ворсом и спиртом промывают плату между выводами.

4.Дефект микросхемы. Если после отпайки ее выводов сопротивление пары контактов возросло до нормы, неисправна микросхема. Её необходимо заменить.

Сигнал с ПДУ отсутствует, на выходе микросхемы импульсный сигнал имеется.

1. Отсутствует напряжение питания усилителя.

2. Неисправен один из транзисторов усилителя или диод ИК излучения.

Поиск неисправности начинают с проверки осциллографом наличия импульсного сигнала на катоде диода ИК излучения. Если сигнал отсутствует, а постоянное напряжение равно нулю, проверяют исправность диода. Если он исправен, и имеется постоянное напряжение, но сигнал отсутствует, проверяют прохождение сигнала с выхода микросхемы до диода ИК излучения, исправность транзисторов, наличие напряжения питания.

Наиболее часто встречаются дефекты: неисправность выходного транзистора усилителя, нарушение паек выводов элементов.

Сигнал с ПДУ отсутствует. На диоде ИК излучения присутствует постоянное напряжение. Происходит быстрая разрядка элементов питания.

Характер неисправности указывает на то, что диод ИК излучения постоянно открыт, через него протекает значитель­ный ток, приводящий к разрядке эле­ментов.

Возможные причины неисправности:

Пробой одного из транзисторов усилителя. Проверяют омметром.

Наличие двух или более пар замк­нутых контактов клавиатуры. Проверяют омметром.

Дефектна микросхема. Проверяют заменой.

При не нажатых кнопках клавиатуры с ПДУ постоянно поступает команда.

Возможные причины неисправно­сти:

1. Уменьшение сопротивления изоляции между выводами микросхемы или контактами контактного поля. Устраняют промывкой спиртом.

2. Утечка с графитовой перемычки на печатный проводник, проходящий под ней. Дефектный проводник с обоих концов обрезают и припаивают сверху отрезок изолированного провода.

3.Дефектна микросхема. Проверяют заменой.

С ПДУ не поступает одна или несколько команд.

Причиной дефекта может быть увеличение сопротивления замыкающих контактов клавиатуры, грязь на контакт ном поле, трещины на плате, неисправность микросхемы.

Омметром проверяют сопротивление контактов из токопроводящей резины на клавиатуре. У исправных контактов оно должно находиться в пределах от 2 до 5 кОм. Если сопротивление превышает 10кОм, контакты неисправны. Прежде чем менять "резину" целиком, можно попытаться восстановить неисправные контакты. Для этого резиновую клавиатуру вначале очищают от грязи, для чего промывают ее под струей горячей воды с мылом и щеткой. Затем неисправный контакт прикладывают к листу писчей бумаги и с небольшим усилием проводят по нему. За счет шероховатости бумаги с контакта снимается тонкий слой грязи и окислов. Возможно использование мелкозернистой наждачной бумаги.

Другой способ восстановления работоспособности состоит в наклеивании на неисправные контакты кружков из токопроводящей резины. Они входят в специальные ремонтные комплекты для ПДУ, имеющиеся в продаже. Неплохие результаты дает наклеивание кружков из металлической фольги (от сигарет). Фольга на бумажной основе обеспечивает надежное клеевое соединение с резиной. Разрывы на проводниках устраняют напаиванием перемычек. Трещины на контактном поле устраняют нанесением слоя токопроводящего клея (имеется в продаже).

ПДУ команду излучает, однако телевизор на нее не реагирует. Телевизор исправен.

Возможные причины неисправности: дефект кварцевого резонатора или микросхемы.

Проверяют заменой.

Распространенные микросхемы П ДУ

История

Одно из самых ранних устройств для дистанционного управления придумал и запатентовал Никола Тесла в 1893 году.
В 1903 году испанский инженер и математик Leonardo Torres Quevedo представил в Парижской академии наук Telekino - устройство, представлявшее собой робота, выполняющего команды, переданные посредством электромагнитных волн.

Пульт ДУ Zenith Space Commander 500, 1958 год
Первый пульт ДУ для управления телевизором был разработан американской компанией Zenith Radio Corporation в начале 1950-х годов. Он был соединён с телевизором кабелем. В 1955 году был разработан беспроводной пульт Flashmatic, основанный на посылании луча света в направлении фотоэлемента. К сожалению, фотоэлемент не мог отличить свет из пульта от света из других источников. Кроме того, требовалось направлять пульт точно на приёмник.

Пульт ДУ Zenith Space Commander 600
В 1956 году американец австрийского происхождения Роберт Адлер разработал беспроводной пульт Zenith Space Commander. Он был механическим и использовал ультразвук для задания канала и громкости. Когда пользователь нажимал кнопку, она щёлкала и ударяла пластину. Каждая пластина извлекала шум разной частоты, и схема телевизора распознавала этот шум. Изобретение транзистора сделало возможным производство дешёвых электрических пультов, которые содержат пьезоэлектрический кристалл, питающийся электрическим током и колеблющийся с частотой, превышающей верхний предел слуха человека (хотя слышимой собаками). Приёмник содержал микрофон, подсоединённый к схеме, настроенной на ту же частоту. Некоторыми проблемами этого способа были возможность приёмника сработать от естественного шума и то, что некоторые люди, могли слышать пронзительные ультразвуковые сигналы.

В 1974 году фирмы GRUNDIG и MAGNAVOX выпустили первый цветной телевизор с микропроцессором управления на ИК-лучах. Телевизор имел экранную индикацию (OSD) - в углу экрана отображался номера канала.
Толчок к появлению более сложных типов пультов ДУ появился в конце 1970-х, когда компанией Би-би-си был разработан телетекст. Большинство продаваемых пультов ДУ в то время имели ограниченный набор функций, иногда только четыре: следующий канал, предыдущий канал, увеличить или уменьшить громкость. Эти пульты не отвечали нуждам телетекста, где страницы были пронумерованы трёхзначными числами. Пульт, позволяющий выбирать страницу телетекста, должен был иметь кнопки для цифр от 0 до 9, другие управляющие кнопки, например для переключения между текстом и изображением, а также обычные телевизионные кнопки для громкости, каналов, яркости, цветности. Первые телевизоры с телетекстом имели проводные пульты для выбора страниц телетекста, но рост использования телетекста показал необходимость в беспроводных устройствах. И инженеры Би-Би-Си начали переговоры с производителями телевизоров, что привело в 1977-1978 к появлению опытных образцов, имевших гораздо больший набор функций. Одной из компаний была ITT, её именем был позже назван протокол инфракрасной связи.
В 1980-х Стивен Возняк из компании Apple основал компанию CL9. Целью компании было создание пульта ДУ, который мог бы управлять несколькими электронными устройствами. Осенью 1987 года был представлен модуль CORE. Его преимуществом была возможность «обучаться» сигналам от разных устройств. Он также имел возможность выполнять определённые функции в назначенное время благодаря встроенным часам. Также это был первый пульт, который мог быть подключён к компьютеру и загружен обновлённым программным кодом. CORE не оказал большого влияния на рынок. Для среднего пользователя было слишком сложно программировать его, но он получил восторженные отзывы от людей, которые смогли разобраться с его программированием. Названные препятствия привели к роспуску CL9, но один из её работников продолжил дело под маркой Celadon.
К началу 2000-х количество бытовых электроприборов резко возросло. Для управления домашним кинотеатром может потребоваться пять-шесть пультов: от спутникового приёмника, видеомагнитофона, DVD-проигрывателя, телевизионного и звукового усилителя. Некоторые из них требуется использовать друг за другом, и, из-за разобщённости систем управления, это становится обременительным. Многие специалисты, включая известного специалиста по юзабилити Jakob Nielsen и изобретателя современного пульта ДУ Роберта Адлера, отмечают, сколь запутанно и неуклюже использование нескольких пультов.
Появление КПК с инфракрасным портом позволило создавать универсальные пульты ДУ с программируемым управлением. Однако в силу высокой стоимости этот метод не стал слишком распространён. Не стали широко распространёнными и специальные универсальные обучаемые пульты управления в силу относительной сложности программирования и использования.

Источники.

В общем случае пульт дистанционного управления (ПДУ, RCU) - беспроводное или проводное устройство, предназначенное для управления каким-либо механизмом, объектом или процессом на расстоянии. Все устройства ДУ подразделяются на группы:

• по способу получения электропитания: по кабелю, автономное;
• по используемому каналу для передачи управляющих сигналов: ИК, ультразвук, радио, провод, механический привод;
• по функциональности: с одним набором команд, универсальный для нескольких устройств одного производителя, программируемый (обучаемый);
• по мобильности и другим признакам.

Наиболее распространенный в настоящее время вид пультов ДУ - мобильное автономное беспроводное устройство с управлением объектами по инфракрасному каналу (ИК). Именно такой вид устройств ДУ используем в быту, когда передаем управляющие сигналы на телевизор, кондиционер, музыкальный центр, плеер и другую бытовую технику.

В первых моделях пультов присутствовал минимум управляющих элементов только для выполнения основных функций. Со временем подход изменился: современные изделия имеют полный комплект элементов управления, а сами управляемые устройства содержат их ограниченный набор.

Устройство пульта дистанционного управления

Гаджет представляет собой небольшую продолговатую пластиковую коробочку. На лицевой ее части располагаются кнопки, с помощью которых осуществляется выбор управляющей команды.

На торце устройства расположено отверстия для линзы ИК-излучателя, который непосредственно и отправляет команду на исполнение. С обратной стороны, под крышкой, располагается ниша для установки элементов питания. Как правило, это две батарейки AAA.

Если разобрать пульт, отсоединив верхнюю его часть от нижней, то мы увидим еще два элемента. Первый - печатная плата с контактными площадками и смонтированной электроникой.
Второй - выполненная из мягкого эластичного материала накладка с выпуклыми кнопками управления с проводящими дисками.

Инфракрасный беспроводной пульт дистанционного управления: принцип действия

Устройство пульта и работа дистанционного управления основаны на односторонней или двусторонней передаче информации между пультом и объектом управления с помощью лучей света в инфракрасном диапазоне. Для приема и передачи сигналов применяются ИК-приемники и передатчики.

Схему с двусторонним каналом передачи информации имеют пульты, управляющие кондиционерами: на кондиционер отправляется управляющий сигнал, а обратно возвращаются параметры работы агрегата и данные о температуре.

Все остальные модели в подавляющем большинстве случаев одноканальные.

Передача и прием команд

Возьмем операцию, которая наиболее часто встречается в быту: дистанционное беспроводное управление телевизором. Первое, что делает схема пульта, определяет, какая кнопка была нажата. Принцип определения тот же, что и в компьютерной клавиатуре: сканирование матрицы размещенных кнопок. Но, в отличие от клавиатуры ПК, на ПДУ генератор сканирования находится в режиме ожидания и включается только при нажатии кнопок на пульте. Этим достигается экономное использование элементов питания.

Затем производится кодирование управляющего сигнала (команды) и передача его ИК-светодиодом. Перед передачей основного сигнала производится синхронизация передающего и приемного устройств, также на приемной стороне производится проверка соответствия кода пульта. Сама же передача будет осуществляться в течение всего времени, пока нажата управляющая кнопка.

Следует заметить, что производители электронных устройств ничем не ограничены в создании алгоритмов кодирования управляющих сигналов и используемых частот модуляции. Это приводит к тому, что часто даже однотипные модели одного производителя требуют для управления разные пульты управления.

Схема пульта дистанционного управления

Большинство схем пультов ДУ TV и других бытовых устройств в своей основе имеют основную микросхему , формирующую сигнал управления после нажатия соответствующей клавиши, усилитель сигнала и ИК-светодиод . Разница заключается лишь в наименовании и компоновке радиоэлементов внутри корпуса устройства и на печатной плате.

Микросхема представляет собой специализированный микроконтроллер, в который в процессе производства записывается программный код. Записанная программа затем уже не изменяется в течение эксплуатации. На плате располагается также кварцевый резонатор для синхронизации частоты приемника и передатчика. Усилитель сигнала входит в состав микросхемы или выполнен на отдельном элементе.

Для самостоятельного создания такого устройства, кроме радиолюбительских навыков, вам необходимо также уметь создавать программный код для микроконтроллеров.

Пульт ДУ для ПК

Пульт дистанционного управления для персонального компьютера может оказаться полезным при работе с интерфейсом, как самой операционной системы, так и при управлении функционированием различных программ. Например, управление презентациями в Power Point или воспроизведением медиа-контента в Media Center . Иногда такие пульты уже входят в комплект ПК.

Производители пультов для ПК, в отличие от TV, реализовали 2 решения: ИК и радиопульты. Дело в том, что устойчиво при управлении в инфракрасном диапазоне взаимодействует с устройством при прямой видимости и на расстоянии до 10 м, что достаточно для TV, но может оказаться неудобным для управления ПК, особенно во время презентаций. Радиопульт увеличивает это расстояние до 30 м независимо от препятствий на пути сигнала.

Внешне радиопульт от ИК будет отличаться только наличием небольшой антенны. Но для того, чтобы можно было осуществлять управление, ПК необходим еще один элемент: приемник радио- или ИК- сигнала, установленный в компьютер или ноутбук. Это может быть, как встроенное устройство, так и модуль, подключаемый к порту USB. Второй вариант предпочтительней.

Универсальный и/или программируемый пульт ДУ

Универсальный пульт дистанционного управления может потребоваться в двух случаях:

1. Не найдена замена для утерянного или вышедшего из строя старого пульта управления TV или другой бытовой техники.
2. Множество различной бытовой техники в одном помещении делает управление ею с разных пультов чрезвычайно неудобным, так как понятие «правильного дизайна» и «оптимальной эргономичности» у всех производителей свое.

Различают два вида таких устройств: пульты, запоминающие команды (обучающиеся), и программируемые универсальные ПДУ. В первом случае, для ввода нужных кодов используется штатный ПДУ TV или другого устройства. Во втором, список доступных кодов и моделей техники, которыми можно управлять, находится в инструкции к прибору управления. Разница в том, что, несмотря на тысячи моделей устройств, поддерживаемых универсальными пультами, нужного устройства в этом перечне может не оказаться.

«Обучение» запоминающих пультов производится в соответствии с руководством пользователя и с использованием оригинального ПДУ. Если приобретенный пульт имеет на своей передней панели меньшее количество клавиш, чем у «родного», то в первую очередь следует программировать только те, которые необходимы.

После приобретения универсального многофункционального пульта не стоит выбрасывать старые штатные. Во-первых, они могут потребоваться, если новый внезапно выйдет из строя. Во-вторых, на универсальном может не оказаться некоторых нужных элементов. И в-третьих, они могут потребоваться для перепрограммирования в случае сбоя или смены элементов питания.

Смартфон в качестве ПДУ

Еще один вариант ПДУ практически для любого устройства - использование в качестве управляющего устройства смартфона. При этом в нем может быть, а может и не быть реализована передача сигналов в ИК диапазоне (технология IrDA ). В последнем случае управление осуществляется через Bluetooth или Wi-Fi. Единственное ограничение состоит в том, что управляемое устройство должно также поддерживать эти протоколы обмена информацией, что реализовано не на всей технике.

Более интересен в качестве ПДУ вариант смартфона с ИК-портом. Рассмотрим это на примере модели Xiaomi Redmi 3 и довольно старого телевизора Daevoo . Нам потребуется установить из Google Play специальное приложение. Оно может быть любым, главное, чтобы в перечне поддерживаемого оборудования присутствовала нужна модель объекта управления. Для этого телефона с оболочкой от MIUI оно называется Mi Remote (русский язык присутствует).

Практически у каждого человека дома куча различной умной техники — это разнообразные телевизоры, аудиосистемы, CD-плееры, кондиционеры, стиральные машины, микроволновые печи и многое другое. Большинство из этих устройств имеют пульты дистанционного управления. Пульты когда-то были задуманы для помощи людям, чтобы они могли не вставая с места управлять всей электроникой в своём доме. Однако, помощников иногда скапливается столько, что поиск нужного становится довольно раздражающей проблемой. К счастью можно купить универсальный пульт ДУ, и навсегда разрешить неудобство управления техникой. Итак, на что стоит обратить внимание в первую очередь при выборе надёжного универсального пульта дистанционного управления, чтобы не жалеть о покупке и остаться довольным.

Зачем нужен универсальный пульт ДУ

1. Просто потерян один из старых, или он пришел в негодность. Чаще это пульт для телевизора. Человек приходит в магазин, покупает самый расхваленный универсальный пульт ДУ, приходит домой, и… У него не вызывается меню в телевизоре, и не работает настройка. А дело в том, что не каждый может подходить для его телевизора.
2. Человек хочет иметь один пульт на все устройства в доме. Это — совсем другое дело. С помощью родных пультов всегда можно настроить новый пульт ДУ на любую технику, если только он поддерживает функцию обучения.

О возможностях универсального пульта ДУ

• Универсальный пульт ДУ с предустановкой имеет базу данных с кодами к различным устройствам и моделям. Когда нужно управлять вентилятором пользователь вводит один код, когда телевизором – другой. Коды берутся из списка, предоставляемого производителем.
• Модели с настройкой через компьютер можно подключить к ноутбуку или компьютеру, и управляя специальными программами, скачать с сервера производителя нужные настройки под вашу технику. Эта процедура очень похожа на обновление драйверов в операционной системе компьютера. Просто указываете на сайте модели своей техники, и сохраняете на пульт предложенные вам настройки. Также на сайте производителя универсального пульта ДУ, перед покупкой можно посмотреть и список брендов техники, с которой он совместим. По хорошему соотношению — цена-качество, среди всех представленных на рынке моделей, пульты этой категории встречаются чаще всего.
• Модель с возможностью обучения — весьма удобный гаджет. Обучение происходит таким образом. Вы берете родной пульт, и функцию каждой кнопки с него регистрируете на нужной вам кнопке универсального и через некоторое время он выполняет функции лучше старого. Очень удобно, если производитель не внес в его базу данных сигналы для телевизора (или любого другого устройства) вашей марки. Стоит отметить, что при выборе такого пульта нужно обращать внимание на его диапазон сигналов, уточнять у продавца в случае необходимости или проконсультироваться со специалистом. Поскольку есть редкие устройства, сигналы которых не воспринимаются некоторыми устройствами с функцией обучения.

Какую модель выбрать

На различных тематических форумах можно встретить жаркие споры приверженцев той или иной модели пульта, поскольку каждый девайс имеет свои плюсы и минусы. Там же есть возможность получить совет по выбору надежного универсального пульта ДУ. Есть пульты, совмещающие в себе все три вида моделей, у них высокий рейтинг в интернет магазинах, они дороже всех остальных. Решите, нужен ли Вам такой, или может просто купить недорогой но хороший.

Фирма производитель

Некоторые покупатели выбирают себе пульт исходя из предпочтения устройств любимого производителя. Но полагать что компания, изготавливающая отличные стиральные машины, делает качественные пульты - это заблуждение. Некоторые популярные бренды выпускают такие устройства, не отличающиеся особым качеством — «для галочки», просто облачая их в красивые упаковки. Следует доверять только тем маркам, которые занимаются производством «универсалок» давно и профессионально. У них большая база кодов для техники, достойная тех-поддержка и опытные специалисты. Самые популярные фирмы производители пультов управления — это:

• Philips
• Rolsen

Дополнительный функционал

Каждая функция в новенькой модели имеет свою цену. Чем больше функций, тем он дороже. Мало-функциональный, но дешевый пульт может быть для Вас лучшим решением, если вся Ваша техника одного производителя. Однако способ настройки - это еще не все критерии выбора. Универсальные пульты ДУ различаются по количеству устройств, с которыми они могут работать. Так, если в вашем доме 15 устройств, а вы купите пульт для управления восемью, придется выбирать этих 8-ми счастливчиков.

Обращайте внимание на такие дополнительные функции, как возможность перепрограммирования, различные встроенные макрокоманды. Иногда пульты с одинаковой ценой, необоснованно имеют совершенно разный функционал. Редко кто думает о том, что их новая игрушка может и сломаться, поэтому позаботьтесь заранее о доступности сервиса устройств. Будет очень обидно, если потом такого, или подобного пульта в магазине не будет и Вы в ожидании замены будете ругать себя за недальновидность.

Внешний вид

Внешний вид современного универсального пульта ДУ весьма разнообразен.Так устройство может быть:

• С клавишами. Это различные кнопки изменения уровня звука, цифры с обозначением каналов, парные клавиши переключения каналов, кнопки настройки самого устройства, и джойстики для перемещения по меню категорий управляемых устройств.
• С клавишами и экраном. К кнопкам из вышеописанных моделей добавляется небольшой экран, на котором отображаются время, настройки, комнатная температура и операции управления. Такие устройства дороже.
• Сенсорным. Все кнопки программные и взаимодействие с универсальным пультом ДУ происходит как в современном смартфоне. Самые дорогие модели — не всегда удобные в пользовании, и лучше ими самому попробовать переключать при покупке.

Самый удобный на сегодня по всем характеристикам это второй вариант — с клавишами и экраном. На экране хорошо просматриваются все выполняемые действия, а на кнопки всегда можно назначить дополнительные действия и назначить каждой свою функцию. Или даже назначить последовательность операций. Обратите внимание на то, что идет в комплекте с универсальным пультом ДУ, лучше если в комплект входит подставка для него. Такие подставки часто имеют подсветку и подзарядку.

Проблемы с управлением

Эксперты по установке и настройке домашней техники, при консультациях на тему универсальным пультом ДУ, часто предупреждают о возможных проблемах при настройке управления кондиционером. Если в пульте нет нужного кода для определенного кондиционера, то ничего не выйдет. Так происходит потому, что сигналы пульта кондиционера отличаются от сигналов посылаемых другой техникой (телевизорами, DVD-проигрывателями) своим пультам. У кондиционера на каждый уровень температуры сигнал разный, поэтому даже обучение универсального пульта будет довольно нудной задачей.

На что обратить внимание перед покупкой

Внимательно осмотрите будущую покупку. Иногда клавиш на ней может быть излишне много, это добавит неудобств, а вовсе не возможностей. Хорошим советом — как выбрать универсальный пульт ДУ, может быть проверка в магазине, а еще лучше у себя дома. Возможно есть приятель на работе или друг, который уже приобрел такое устройство. Можно попросить его одолжить гаджет на время, для проверки в реальных условиях.

И пр. аудио- видеотехникой).

Энциклопедичный YouTube

• 1 / 5

  Один из самых ранних образцов устройств для дистанционного управления придумал Никола Тесла в 1898 году . Механизм был запатентован и описан в Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles . В 1898 году на электровыставке в Медисон-сквер-гарден он демонстрировал публике радиоуправляемую лодку под названием «телеавтомат» .

  Первый пульт ДУ для управления телевизором был разработан Юджином Полли , сотрудником американской компании Zenith Radio Corporation в начале 1950-х годов . Он был соединён с телевизором кабелем . В 1955 году был разработан беспроводной пульт Flashmatic , основанный на посылании луча света в направлении фотоэлемента . К сожалению, фотоэлемент не мог отличить свет из пульта от света из других источников. Кроме того, требовалось направлять пульт точно на приёмник.

  К началу 2000-х годов количество бытовых электроприборов резко возросло. Для управления домашним кинотеатром может потребоваться пять-шесть пультов: от спутникового приёмника, видеомагнитофона, DVD-проигрывателя, телевизионного и звукового усилителя. Некоторые из них требуется использовать друг за другом, и, из-за разобщённости систем управления, это становится обременительным. Многие специалисты, включая известного специалиста по юзабилити Jakob Nielsen и изобретателя современного пульта ДУ Роберта Адлера, отмечают, сколь запутанно и неуклюже использование нескольких пультов.

  Появление КПК с инфракрасным портом позволило создавать универсальные пульты ДУ с программируемым управлением. Однако в силу высокой стоимости этот метод не стал слишком распространён. Не стали широко распространёнными и специальные универсальные обучаемые пульты управления в силу относительной сложности программирования и использования. Также возможно использование некоторых мобильных телефонов для дистанционного управления (по каналу Bluetooth) персональным компьютером.

  Типы ПДУ

  Пульты дистанционного управления различаются по:

  Питанию :

  • автономное;
  • получаемое по кабелю (проводу).

  Мобильности :

  • встроенный (стационарный);
  • носимый.

  Функциональности :

  • с фиксированным набором команд;
  • с переключаемым набором команд (универсальный);
  • с обучением набору команд (обучаемый).

  Каналу связи :

  • механический;

  Применение

  ПДУ используются для дистанционного управления бытовой электронной аппаратурой (телевизорами, муз. центрами, аудио- и видеопроигрывателями и тп.). Миниатюрные пульты ДУ имеют автомобильные сигнализации . Есть пульты ДУ и для управления роботами , авиамоделями и пр. Системами ДУ бывают оборудованы даже храмы . Вообще - пульт ДУ может быть применён в любом устройстве, имеющем электронное управление.

  ПДУ бытовой аппаратуры

  ПДУ для бытовой электронной аппаратуры обычно представляет собой небольшое устройство с кнопками , с питанием от батареек , посылающее команды посредством инфракрасного излучения с длиной волны 0,75-1,4 микрон . Этот свет невидим для человеческого глаза , но распознаётся приёмником принимающего устройства. В большинстве ПДУ применяется одна специализированная микросхема , корпусная либо бескорпусная (помещенная прямо на печатную плату и залитая компаундом для предотвращения повреждения).

  Ранее на пульт ДУ выносились только основные функции аппарата (переключение каналов , управления громкостью и т. п.), сейчас большинство образцов современной бытовой электроники на самом корпусе имеют ограниченный набор средств управления и полный набор их на пульте ДУ.

  Первым пультам для передачи одной функции, команды (одноканальный ПДУ, с одной кнопкой) было достаточно наличия/отсутствия самого передаваемого сигнала. Но и то только в том случае, если он передавался по помехозащищённому каналу (например, проводу), в противном случае внешние помехи (лучи Солнца и т. п.) приводили к ложному срабатыванию. Первые беспроводные ПДУ использовали ультразвуковой канал связи.

  Для пультов с несколькими функциями необходима более сложная система - частотная модуляция несущего сигнала (она применяется и для создания помехозащищённости канала) и кодирование передаваемых команд. Сейчас для этого используется цифровая обработка - микросхема передатчика (в пульте) модулирует и кодирует передаваемый сигнал, в приёмнике происходит его демодуляция и декодирование. После демодуляции полученного сигнала применяются соответствующие частотные фильтры для разделения сигналов.

  Для считывания кода нажатой кнопки обычно применяется метод сканирования линий матрицы кнопок (аналогичный метод применяется в компьютерных клавиатурах), но в пультах ДУ бытовой техники использование непрерывного сканирования требовало бы затрат энергии и батарейки бы быстро садились. Поэтому в режиме ожидания все линии сканирования устанавливаются в одинаковое состояние и процессор пульта переводится в режим «засыпания», отключая тактовый генератор и практически не потребляя энергию. При нажатии любой кнопки на входных линиях сканирования изменяется логический уровень, что вызывает «просыпание» процессора и запуск тактового генератора. После чего запускается полный цикл сканирования клавиатуры для определения вызвавшей просыпание кнопки. Метод «одна кнопка - одна линия» обычно не используется по причине большого числа кнопок на современных пультах ДУ. После определения нажатой кнопки пульт формирует посылку, содержащую код пульта и код кнопки.

  Бытовые пульты ДУ не имеют обратной связи , это означает, что пульт не может определить, достиг ли сигнал приёмника или нет. Поэтому сигнал, соответствующий нажатой кнопке, передаётся непрерывно до тех пор, пока кнопка не будет отпущена. При отпускании кнопки пульт переходит обратно в дежурное состояние.

  На приёмной стороне (например в телевизоре) принимаются данные: проверяется код пульта, и, если этот код соответствует заданному, выполняется команда, соответствующая нажатой кнопке. Передатчик и приёмник (пульта и аппарата) должны использовать одинаковые методы кодирования и частоту модуляции передаваемых данных, в противном случае приёмник окажется неспособен принять и обработать посланные ему данные.

  Модуляция

  Обычно в пультах используется одна частота модуляции несущей (то есть частоты излучения ИК-светодиода) - на неё настроен и пульт, и приёмник. Частоты модуляции обычно стандартны - это 36 кГц , 38 кГц, 40 кГц (Panasonic , Sony). Редкими считаются частоты 56 кГц (Sharp). Фирма Bang & Olufsen использует 455 кГц, что является большой редкостью. Использование приёмника с частотой модуляции, не точно совпадающего с частотой передатчика, не означает, что он не будет принимать - приём останется, но его чувствительность может очень сильно упасть.

  Передача сигнала осуществляется излучением ИК-светодиода с соответствующей частотой модуляции. Для частот от 30 до 50 кГц обычно используются светодиоды с длиной волны 950 нм, а для 455 кГц - специальные светодиоды с длиной волны 870 нм (на эту длину волны и высокую частоту модуляции ориентированы специализированные приёмники TSOP5700 и TSOP7000).

  Несколько таких модулированных передач и гашений (пачек импульсов ) формируют кодированную посылку (см. ниже). Приёмник ИК-сигнала состоит из нескольких каскадов усилителей и демодулятора (частотного детектора) и чувствителен к сигналу до −90 дБ (большинство радиолюбительских схем имеют чувствительность до −60 дБ). Также практически все производимые серийно ИК-приёмники имеют ИК-светофильтр (тёмно-красная линза или пластина). Сам модуль ИК-приёмника имеет всего три вывода: Питание , Земля , Выход данных .
  Пример фотоприёмников: TSOP1736 - настроен на частоту 36 кГц, TSOP1738 - 38 кГц (производитель Vishay Telefunken), BRM1020 - 38 кГц.
  Для приёма сигнала от пульта ДУ также существует демодулятор без встроенного ИК фотоприёмника - микросхема фирмы Sony CXA1511, по своей сути - высококачественный частотный детектор, позволяющий сделать пульт, например, на УФ-излучателях, а не на светодиодах ИК-диапазона.

  Кодирование

  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).

  • Протоколы RC5, Sony SIRC, Panasonic, JVC, Daewoo (англ.)

  Производители пультов не склонны придерживаться каких-либо общих стандартных протоколов кодирования данных и вправе разрабатывать и применять для своей техники всё новые и новые протоколы. Более полный список протоколов: NEC (repetitive pulse), NEC (repetitive data), RC5, RC6, RCMM, RECS-80, R-2000 (33 кГц), Thomson RCA (56,7 кГц), Toshiba Micom Format (similar NEC), Sony 12 Bit, Sony 15 Bit, Sony 20 Bit, Kaseikyo Matsushita (36,7 кГц), Mitsubishi (38 кГц, preburst 8 ms, 16 bit), Ruwido r-map, Ruwido r-step, Continuous transmission 4000 bps и Continuous transmission 1000 bps.

  Питание

  Бытовые пульты ДУ обычно питаются от 2-4 батареек типоразмера или AAA (реже от батарейки 9 В типа «Крона»). Это связано с тем, что для питания инфракрасного светодиода необходимо не менее 2,0-2,5 Вольта, и от одной батарейки (1,5 В) такого напряжения без усложнения схемы не получить. Для пультов рекомендуется покупать обыкновенные солевые или щелочные (Alkaline) батарейки, они прослужат дольше - дело в том, что аналогичные (типоразмера AA или AAA) аккумуляторы могут разрядиться уже за полгода только из-за высокого тока саморазряда у них, к тому же длительный срок эксплуатации одной зарядки не окупит стоимость аккумулятора.

  Неисправности беспроводных пультов ДУ

  • севшие батарейки (самая частая неисправность);
  • пульт залит какой-либо жидкостью и кнопки либо западают, либо не отпускаются;
  • от удара отвалился (или повреждён) кварцевый резонатор либо ИК-светодиод;
  • от частого использования проводящее напыление на самих кнопках (либо проводники под кнопками) истирается;
  • грязь от рук, попадающая внутрь пульта и скапливающаяся с течением времени.

  Наличие сигнала с пульта можно проверить, посмотрев на него через видеокамеру или цифровой фотоаппарат, при этом нажимая на пульте кнопки. ПЗС-матрицы бытовой фото- и видеоаппаратуры обычно видят инфракрасный диапазон.
  Также часто можно услышать сигналы, модулируемые инфракрасной несущей пульта, рядом со средневолновым радиоприёмником , не настроенным на станцию.