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红外遥控技术浅析

日期: 2011-3-1 14:28:02 浏览: 143 来源: 学海网收集整理 作者: 吴媛媛,叶茂森

【摘要】 红外遥控技术是红外技术、红外通讯技术和遥控技术的结合。红外遥控的特点是不影响周边环境、不干扰其他电
器设备。由于红外线在频谱上位于可见光之外,所以抗干扰性强,具有光波的直线传播特性,不易产生相互间的干扰,是很好的信息
传输媒体。红外遥控技术十年来得到了迅猛发展,在家电和其他电子领域都得到了广泛应用。随着生活水平的提高,人们对产品的
追求是使用更方便、更具智能化,红外遥控技术正是一个重点的发展方向。
【关键词】 红外技术;红外通讯技术;遥控技术
1 红外技术的发展历史[1,2]
红外光又称红外辐射或红外线,它是一种人眼不可见的光 波,是由物质内部的分子、原子的运动所产生的电磁辐射,是电 磁频谱的一部分, 其波段介于可见光和微波波段之间 (0.76~ 1000 微米)。通常按波长把红外光谱分成 4 个波段:近红外 (0.76~3 微米)、中红外(3~6 微米)、中远红外(6~20 微米)和 远红外(20~1000 微米)。自然界中的一切物体,只要它的温度 高于绝对零度就存在分子和原子无规则的运动,其表面就会不 断地辐射红外线,温度越高辐射红外线的强度也越大。自从 1800 年英国天文学家 F?W?Herschel 发现红外辐射至今,红外 技术发展经历了两个多世纪。从那时起,红外辐射和红外元件、 部件的科学研究逐步发展,但发展速度比较缓慢,直到 1940 年 前后才真正出现现代红外技术。当时,德国研制成硫化铅和几 种红外透射材料,利用这些元件制成了一些军用红外系统。 红外技术发展的先导是红外探测器。1800 年 F?W?Her- schel 发现红外辐射时使用的是水银温度计,这是最原始的热 敏型红外探测器。1830 年以后,相继研制出温差电偶的热敏探 测器、测辐射热计等。在 1940 年以前,研制成的红外探测器主 要都是热敏探测器。19 世纪,科学家们使用热敏型红外探测器 认识了红外辐射的特性及其规律,证明了红外线与可见光具有 同样的物理性质,遵守相同的规律。它们是电磁波之一,具有波 动性,其传播速度都是光速、波长是它们的参数并可以测量。20 世纪初,测量了大量的有机物质和无机物质的吸收、发射和反 射光谱,证明了红外技术在物质分析中的价值。20 世纪 30 年 代,首次出现红外光谱以后,它发展成在物质分析中不可缺少 的仪器。40 年代初,光电型红外探测器问世,以硫化铅红外探 测器为代表的这类探测器,其性能优良、结构牢靠。50 年代,半 导体物理学、量子力学等学科的迅速发展,许多可用于红外探 测的物理现象和效应,使光电型红外探测器得到新的推动。到 60 年初期,对于 1~3、3~5 和 8~13 微米三个重要的大气窗 口都有了性能优良的红外探测器。在同一时期内,固体物理、光 学、电子学、精密机械和微型致冷器等方面的发展,使红外技术 在军、民两用方面都得到了广泛的应用。
在红外技术的发展中,需要特别指出的是:60 年代激光的 出现极大地影响了红外技术的发展,很多重要的激光器件都在 红外波段,其相干性便于移用电子技术中的外差接收技术,使雷 达和通信都可以在红外波段实现,并可获得更高的分辨率和更 大的信息容量。在此之前,红外技术仅仅能探测非相干红外光, 外差接收技术用于红外探测,使探测性能比功率探测高出好几 个数量级。另外,由于这类应用的需要,促使出现新的探测器件 和新的辐射传输方式,推动红外技术向更先进的方向发展。 红外技术的优点:1)环境适应性好,在夜间和恶劣天气 下的工作能力优于可见光;2)隐蔽性好,不易被干扰;3)由 于是靠目标和背景之间、目标各部分之间的温度形成的红外辐 射差进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;4)红 外系统的体积小,重量轻,功耗低;5)成本低、速度快,而且带 宽几乎不受限制。
2 红外通讯技术简介[3,4]
红外通讯技术利用红外线来传递数据,是无线通讯技术的 一种。红外通讯技术不需要实体连线,简单易用且实现成本较 低,因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制 中,例如笔记本电脑、PDA、移动电话之间或与电脑之间进行数 据交换,电视机、空调、VCD 的遥控等。
红外通讯技术一般采用红外光波段内的近红外线,波长在 0.75μm 至 25μm 之间。由于红外线的波长较短,对障碍物的 衍射能力较差,所以红外通讯技术更适合应用在短距离无线通 讯的场合。目前,红外通讯主要应用于数据通信和遥控这两方 面。数据的红外通信具有数据传输量大,传输速率高等特点,但 距离较近,至多可达到 1m;红外遥控所需传输的数据量较小, 一般仅为几个至几十个字节的控制码,传输距离相对较远(小 于 10 米)。
由于红外线的直射特性,红外通讯技术不适合传输障碍较 多的地方,因此红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速 率不高。为解决多种设备之间的互连互通问题,1993 年成立了 红外数据协会(IrDA, Infrared Data Association)以建立统一的 红外数据通讯标准。
3 遥控技术的发展与现状
到底是谁发明了第一个遥控器已无可考证了。但最早的遥 控 器 之 一 , 是 一 个 叫 尼 古 拉?特 斯 拉 (Nikola Tesla) (1856- 1943)的发明家(他曾经为爱迪生工作,同样被誉为天才 发明家)在 1898 年时开发出来的(美国专利 613809 号),叫做 “Method ofand Apparatus for Controlling Mechanism of Mov- ingVehicle or Vehicles”。
到了 60 年代初,一些发达国家开始研究民用产品的遥控 技术,但由于受当时技术条件的限制,遥控技术发展很缓慢。70 年代末,随着大规模集成电路和计算机技术的发展,遥控技术 才得到快速发展。在遥控方式上大体经历了从有线到无线的超 声波、从振动子到红外线、再到使用总线的微机红外遥控这样 几个阶段。无论采用何种方式,准确无误地传输信号,最终达到 满意的控制效果是非常重要的。最初的无线遥控装置采用的是 电磁波传输信号,由于电磁波容易产生干扰,也易受干扰,因此 逐渐采用超声波和红外线媒介来传输信号。与红外线相比,超 声传感器频带窄,所能携带的信息量少,易受干扰而引起误动 作。较为理想的是光控方式,采用红外线的遥控方式逐渐取代 了超声波遥控方式,出现了红外线多功能遥控器,并且成为当 今时代的主流。
由于红外线在频谱上位于可见光之外,所以抗干扰性强, 具有光波的直线传播特性,不易产生相互间的干扰,是很好的 信息传输媒体。信息可以直接对红外光进行调制传输,例如,信 息直接调制红外光的强弱进行传输,也可以用红外线产生一定 频率的载波,再用信息对载波进调制,接收端再去掉载波,取到 信息。从信息的可靠传输来说,后一种方法更好,这就是目前大 多数红外遥控器所采用的方法。
红外遥控技术在这十年来得到了迅猛发展,在家电和其他 电子领域都得到了广泛应用。随着生活水平的提高,人们对产 品的追求是使用更方便、更具智能化,红外遥控技术正是一个 重点的发展方向。
4 市场前景及研究意义[5,6]
红外遥控是目前家用电器中用得较多的遥控方式,在车载 影音导航系统也被广泛的应用。红外遥控的特点是不影响周边 环境、不干扰其他电器设备。由于其无法穿透墙壁,故不同房间 的家用电器可使用通用的遥控器而不会产生相互干扰;电路调 试简单,只要按给定电路连接无误,一般不需任何调试即可投 入工作;编解码容易,可进行多路遥控。由于各生产厂家生产了 大量红外遥控专用集成电路,需要时按图索骥即可。因此,现在 红外遥控在家用电器、近距离(小于 10 米)遥控中得到了广泛 的应用。
自 2005 年起,台湾与中国大陆遥控设备产量约占全球总 产量的 80%,且受海外市场对家用自动化与娱乐应用产品需求 的快速增长的刺激,其出口总值仍在上升。近年来,随着遥控制 造产业的不断成熟,遥控器市场竞争十分激烈,遥控器的价格 也出现下滑趋势,但高端产品的价格上升势头较好,因此,在未 来一两年内,国内供应商主要生产中低端红外产品,而技术较 强的台湾同行则将把重点集中在高端红外线或转向射频遥控 器。由于国内及香港供应商可提供多种规格的红外线遥控器, 而台湾制造商则转向采用更新的技术,因此,中国制造商可为 海外买家提供各种规格的遥控器。
除了国外市场,国内自身的需求量也十分巨大。就拿福建 省来说,福建是国内的电子大省之一,厦华、厦新、万利达和灿 坤等电子厂商对红外遥控设备需求量十分巨大,而福建省内主 要的红外遥控设备厂商是厦门华联,其每年对红外遥控芯片的 需求量在两千万以上。由此可见,发展红外遥控技术,不但有巨 大的市场前景,促进整个相关行业的发展。
参考文献
[1]陈永甫.红外辐射红外器件与典型应用[M].电子工业出版社,2004.
[2]郭迪忠,红外电子技术[M].国防工业出版社,1986.
[3]红外数据通讯简介.https://www.veyee.com// 技术知识 / 红外通讯
技术.
[4]Infrared CommunicationsTechnologies, https://www.EC66.com.
[5]海峡两岸集成电路产业发展高峰论坛.2007.9.
[6]2007 年遥控器市场研究报告.https://www.hqew.com

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