Что такое ик датчик для телевизора

Обновлено: 26.04.2024

Вы можете его не замечать, но ИК-сенсор, скорее всего, есть в одном из ваших домашних гаджетов: телевизоре, кондиционере, ТВ-приставке, вентиляторе. И он всё еще встречается в современных Android-смартфонах, например в Poco M3 и Poco F3 . Рассказываем, как превратить смартфон с ИК-датчиком в инфракрасный пульт.

А в моем смартфоне есть ИК-датчик?

Если у вас iPhone, увы, ИК-датчика точно нет. Как узнать, есть ли датчик в Android-смартфоне? В характеристиках модели на сайте производителя. Понимаем, это долго и скучно, поэтому просто установите приложение Mi Remote Controller — и оно вам всё расскажет. Это же приложение научит смартфон подавать технике правильные сигналы.

Как связать устройство с телефоном

Зайдите в приложение или заведите учетную запись, если ее у вас нет. Пригодится, если захотите поменять телефон, — не придется всё заново настраивать.

На смартфонах Xiaomi, Poco и Redmi приложение автоматически подключит аккаунт, к которому привязано устройство

Добавление устройства

Перед подключением устройства нажмите плюсик в левой верхней части экрана и выберете тип подключаемой техники: телевизор, кондиционер, AV-ресивер и так далее.

Дальше нужно выбрать бренд. Мы подключаем телевизор Samsung UE43J5202AUXRU , так что выберем Samsung.

Настройте работу устройства

Теперь подружим приложение и телевизор. Следуем инструкции на экране приложения и следим за реакцией телевизора.

Когда связка сработает, приложение предложит сохранить устройство в настройках: дать ему имя и обозначить комнату, в которой оно установлено. Шаг необязательный, но если любите во всем порядок, сделайте это.

Когда всё будет настроено, на экране появится пульт с базовыми функциями: переключение каналов, изменение громкости, выбор источника звука/изображения.

Теперь вы можете открыть приложение, кликнуть по сохраненному устройству и управлять им с экрана.

Пробуем другие варианты

Бывает, что техника не подключается. Например, мы не смогли подключить к смартфону телевизор Kivi и увлажнитель воздуха Polaris. Kivi нет в списке брендов для телевизоров, а категория увлажнителей и вовсе отсутствует.

Другие программы. Пробуем подключить через другое приложение, например Sure Universal Remote . Увы, но мы снова не обнаружили увлажнитель и телевизор в списке устройств.

Попробовали подключить телевизор Kivi к смартфону через Kivi Remote, но устройства не видят друг друга

Фирменное приложение. И еще один вариант. Многие бренды выпускают собственные приложения, которые помогают связать устройства. Так, для телевизора есть Kivi Remote . Мы скачали его и проверили. Оказалось, оно работает по Wi-Fi вместо инфракрасного сигнала и тоже не видит наш телевизор.

Всё об ИК-приёмнике "TSOP"

Наверняка, многие уже слышали о так называемых TSOP-сенсорах. Давайте попробуем поближе познакомиться с ними, разобраться как их подключать и как использовать.

Для начала внесём немного ясности в названия.

Аббревиатура TSOP в электронике может обозначать тип корпуса микросхем (Рис. 1 "1"). (TSOP - Thin Small-Outline Package)
А так же TSOP - это название семейства сенсоров для приёма инфракрасных сигналов (Рис. 1 "2"). Именно этот приёмник инфракрасного излучения мы и будем далее иметь ввиду под понятием TSOP. (TSOP - Temic Semiconductors Opto Electronics Photo Modules) .

Немного истории.

Уже в 1960-ых годах начали появляться первые бытовые приборы, телевизоры и радиоприёмники, с управлением на расстоянии. Сначала управление происходило по проводам, затем появлялись пульты со световым или ультразвуковым управлением. Это были уже первые "настоящие" беспроводные пульты дистаннционного управления. Но из-за звуковых или световых помех телевизор мог сам включаться или переключать каналы.
С появлением недорогих светодиодов Инфра-Красного излучения в 1970-ых годах появлиась возможность передавать сигналы с помощью невидимого для человека инфра-красного (ИК) света. А использование модулированных ИК-сигналов позволило достичь очень выскокой помехозащищённости и увеличить количество передаваемых команд.

В качестве принимающего элемента ИК-излучения применяется обычно ИК-фотодиод или ИК-фототранзистор. Сигнал с такого фотоэлемента необходимо усилить и демодулировать.

Так как фотодиод, усилитель и демодулятор являются неотъемлимой частью ИК-приёмника, эти детали стали объединять в одном корпусе. Сам корпус изготавливают из пластмассы, которая пропускает ИК-лучи. Так со времением получился хорошо всем известный TSOP приёмник инфракрасных сигналов, который применяется в 99% всей бытовой аппаратуры для дистанционного управления.

Разновидности TSOP-приёмников.

Так как интегральные ИК-приёмники выпускались в разные "эпохи" и разными фирмами, существует и множество их внешних видов. Основные типы корпусов изображены на Рис. 2.

Рис. 2. Типы корпусов ИК-приёмников.

1) ИК-приёмник фирмы SHARP. Обозначение GP1Uxxx. Внутри жестяной оболочки находится небольшая печатная плата с ИК-фотодиодом и микросхемой. Такой фотоприёмник можно встретить на платах старых телевизоров и видеомагнитофонов.
2) В этом корпусе ИК-приёмники встречается наиболее часто. Выпускались ещё в середине 199x годах фирмой Telefunken с обозначением TFMSxxx. Сейчас выпускаются среди прочих фиромой Vishai и имеют обозначение TSOP1xxx.
3) ИК-приёмник в уменьшенном корпусе. Маркируется как TSOP48xx, ILOP48xx, TK18xx.
4) Очень редко встречающийся корпус ИК-приёмника. Ранее выпускался фирмой Sanyo. Обозначается как SPS440-x.
5) ИК-фотоприёмник в SMD корпусе фирмы Vishai. Обозначение: TSOP62xx.
( "x" в обозначениях означает цифру или букву. )

Рис. 3. Распиновка, вид снизу.

Распиновку каждого типа TSOP, как обычно, можно посмотреть в соответствующей документации на конкретную марку ИК-приёмника. Обратите внимание, что ИК-приёмники под номерами 2 и 3 имеют разную распиновку! (Рис. 3):
Vo - ножка выхода ИК-приёмника.
GND - общий вывод (минус источника питания).
Vs - вывод плюса напряжения питания, обычно от 4,5 до 5,5 вольт.

Принцип работы.

Рис. 4. Блок-схема TSOP.

Рис. 5. Принцип передачи импульсов.

1) минимальное количество импульсов в пачке - 15
2) максимальное количество импульсов в пачке - 50
3) минимальное время между пачками - 15*T
4) частота импульсов в пачке должна соответствовать основной частоте TSOP-приёмника
5) светодиод должен быть с длиной волны = 950 nm.
"T" - период "основной" частоты TSOP-приёмника.

Регулируя в некоторых пределах длину пачки импульсов, можно передавать двоичные сигналы. Длинный импульс на выходе TSOP-приёмника может означать "единицу", а короткий - "нуль" (Рис. 5). Таким образом при соблюдении правил модуляции дальность передачи цифровых сигналов на прямой видимости между светодиодом и TSOP-приёмником может достигать 10-20 метров. Скорость передачи не большая, около 1200 бит в секунду, в зависимости от применённого TSOP-приёмника.

Использование TSOP в качестве сенсора.

TSOP-приёмники можно использовать в качестве друх типов сенсоров:

Сенсор "на просвет"
Предмет препятствует ИК-лучам от источника к приёмнику.

Сенсор "на отражение".
Детектируется отражение ИК-лучей от предмета.

В обоих случаях необходимо применять светонепроницаемые тубусы, которые будут ограничивать пучёк ИК-лучей в нежелательных направлениях.

Инфра-Карсный спектр света, так же как и видимый свет, подчиняется законам оптики:
- излучение может отражается от различных поверхностей
- интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния от источника
Эти две оссобенности и используются для построения так называемых "ИК-бамперов" - безконтактных сенсоров обнаружения препятствий. Что бы исключить ложные срабатывания или ложные несрабатывания таких бамперов необходимо излучать пачки импульсов, как и при передаче комманд пультом управления.

Генерировать пачки импульсов можно с помощью обычных логических микросхем или с момощью микроконтроллера. Если в конструкции используются несколько сенсоров на основе TSOP-приёмников или несколько излучающих диодов, следует предусмотреть избирательный опрос "срабатывания" датчика. Такая избирательность достигается проверкой срабатывания TSOP-приёмника только в тот момент, когда передаётся только для него предназначенная пачка ИК-импульсов, или сразу же после её передачи.
Расстояние срабатывание ИК-бампера на основе TSOP-приёмника можно регулировать тремя способами:
1) изменяя основную частоту импульсов ИК-излучения,
2) изменяя скважность основной частоты импульсов ИК-света
3) изменяя ток через ИК-светодиод.
Выбор способа определяется удобством использования в конкретной схеме ИК-бампера.

У безконтактных бамперов на основе TSOP-приёмников есть существенный недостаток: расстояние "срабатывания" такого бампера сильно зависит от цвета и шероховатости отражающей поверхности предмета. Но очень низкая цена TSOP-приёмников и простота их использования представляют большой интерес для начинающих электронщиков для постройки разнообразных сенсоров.

Приветствую всех, эта короткая статья о влиянии помех на работу ИК приемника. В данном исследовании в качестве такого устройства используется TSOP4856. В этой статье вы узнаете: какие помехи бывают для данного типа устройств, и какое влияние они оказывают.

Следует сразу отметить, что данная статья не претендует на истину в последней инстанции, а только предоставляет читателю оценку возможного влияния помех на ИК приемник. Приятного чтения. Начинаем!

Некоторые его характеристики: длина волны, излучаемой ИК диодом, равна 940 нм. Максимальный прямой постоянный ток не более 100 мА. Импульсный ток не более 1.5 А. Мощность излучения до 40 мВт. Ширина ДН равна 34 градусам.

ИК приемник TSOP4856 – миниатюрный ИК приемный модуль, у которого PIN диод и усилитель собраны в свинцовом каркасе, эпоксидный корпус содержит ИК фильтр. Внешний вид ИК приемника представлен ниже на картинке.

TSOP4856

Некоторые его характеристики: длина волны принимаемого ИК сигнала 940 нм. Необходимая частота модуляции 56 кГц. Минимальная освещенность 0.12 мВт/м2. Максимальная 50 Вт/м2. Ширина ДН 90 градусов. Эти устройства работают в паре.

Работа ИК диода и ИК приемника

При протекании тока через диод TSAL6200 излучается ИК сигнал с длиной волны 940 нм. Это излучение модулируется меандром с частотой 56 кГц. Передаются пачки таких импульсов со скважностью равной не менее 4.

Эти пачки принимаются устройством TSOP4856. Его функциональная схема представлена на слайде.

Функциональная схема ИК приемника TSOP4856

где 1 - OUT; 2 - GND; 3 - +Vпит; ВФ – входной фильтр; АРУ – автоматическая регулировка усиления; ПФ – полосовой фильтр.

Через PIN диод начинает протекать ток, соответствующий интенсивности принимаемого ИК сигнала. Схема автоматической регулировки усиления (АРУ) усиливает этот ток. Далее принимаемый сигнал фильтруется полосовым фильтром (ПФ) и демодулируется. Пока принимается одна пачка, на выходном выводе OUT приемника низкое значение напряжения, как только на входе нет импульсов, приемник поднимает выходной вывод к напряжению питания.

Далее представлены временные диаграммы данного процесса.

Временные диаграммы приемо-передачи ИК сигнала

Сверху показан процесс происходящий на ИК диоде, снизу - на ИК приемнике. Слева рассматривается процесс приемо-передачи в масштабе одной пачки, а справа - в масштабе нескольких пачек.

Стоит заметить, что просто передавать ИК сигнал без модуляции 56 кГц не получится, т.к. полосовой фильтр ИК приемника настроен как раз на эту частоту. Также не получится передавать непрерывный меандр с этой частотой в 56 кГц, так как система АРУ будет занижать в таком случае коэффициент усиления (это сделано для устранения постоянных помех). То есть обязательно нужно передавать пачки импульсов, а с какой частотой будут передаваться эти пачки не важно, главное, чтобы скважность между ними была не менее 4.

Помехи для ИК приемника

Помехами для TSOP4856 являются:

- свет от вольфрамовых ламп;

- излучение от люминесцентных ламп с электронными балластами;

- Wi-Fi 2,4 ГГц и 5 ГГц.

В данной работе рассматривается влияние солнечного света и излучение люминесцентных ламп.

Рассмотрим график чувствительности в зависимости от окружающей освещенности, взятый из документации на TSOP4856.

График зависимости чувствительности ИК приемника TSOP4856

На графике видно, что при увеличении окружающей помеховой освещенности увеличивается порог чувствительности, следовательно, будет уменьшаться дальность приемо-передачи. Таким образом, когда присутствуют помехи, чувствительность приемника снижается схемой АРУ для обеспечения отсутствия ложных импульсов на выходе.

Следует добавить, что чувствительность ИК приемника также зависит от амплитуды пульсаций источника питания, от величины напряжения питания, от температуры и от длины волны ИК сигнала. Более подробно с этими параметрами можно ознакомиться в технической документации.

В нашем случае все эти параметры имеют рабочие значения: пульсация источника питания минимальна, напряжение питания 3.3 В, температура 25 градусов по Цельсию, длина волны 940 нм.

Исследование влияния солнечного света и люминесцентного излучения на работу ИК приемника

Экспериментальная установка состоит из следующих элементов:

- передатчик ИК сигнала;

- приемник ИК сигнала;

- квадрантный фотодиод QPD150;

У квадрантного фотодиода QPD150 все фазовые выводы соединены. Измеряется суммарное напряжение, вырабатываемое фотодиодом при его освещении.

Передатчик ИК сигнала формирует пачку из 20 импульсов, частота импульсов 56 кГц. Амплитуда импульсов тока, проходящих через ИК диод TSAL6200, составляет 20 мА, что соответствует примерно 8 мВт мощности излучения.

Порядок проведения эксперимента: измеряется дальность приемо-передачи ИК сигнала для двух случаев: принятие 10 из 10 импульсов подряд и 0 из 10 импульсов, а также измеряются напряжения на ФД-24К и QPD150.

- в полной темноте;

- при освещении люминесцентной лампой сверху на потолке в помещении;

- при освещении люминесцентной лампой прямо перед приемником в помещении;

- при освещении солнечным светом ИК приемник сзади сверху;

- при освещении солнечным светом ИК приемник спереди сверху.

В таблице ниже приведены результаты исследования влияния помех на работу ИК приемника TSOP4856.

Ниже представлен график зависимости дальности приемо-передачи от мощности помехи для различных типов помех. По вертикали средняя мощность помех в относительных единицах, так как измерить или вычислить реальную принимаемую мощность ИК приемником TSOP4856 проблематично. По горизонтали дальность приемо-передачи в метрах. Левая крайняя точка отрезков – значение дальности при приеме 10 из 10 импульсов, а правая крайняя точка – значение дальности при приеме 0 из 19 импульсов, т.е. данные отрезки – дистанции ухудшения качества приема сигнала от 100 до 0 %. В таблице представлены относительные ухудшения характеристик относительно эксперимента "в полной темноте" в процентах,

Из графика видно, что с увеличением мощности помехи не только уменьшается дальность приемо-передачи, но и дистанция ухудшения качества приема сигнала от 100% до 0% становится короче.

Из таблицы видно, что в присутствии такой помехи, как солнце, дальность приемо-передачи ИК сигнала может уменьшиться почти на 70%, что может оказаться критическим, если не учесть влияние такой помехи при разработки системы с ИК. Влияние люминесцентного излучения тоже немаленькое и может уменьшить дальность примерно на 40%.

Заключение

Из полученных данных можно сделать следующий выводы:

1) чем сильнее помеха по мощности, тем меньше дальность приемо-передачи ИК сигнала;

2) влияние помехи на качество приема пропорционально мощности помехи (чем меньше помеха по мощности, тем длиннее отрезки, т.е. качество приема ИК сигнала медленнее ухудшается с увеличением расстояния);

3) разные типы помехи имеют разное влияние на работу TSOP4856.

В итоге, следует учитывать возможное влияние помех на ИК приемник при разработке систем с ИК, чтобы избежать проблем с внезапным отказом работы в присутствии таких помех.

Со всеми различными источниками видео и другим оборудованием (приемниками, проекторами и т.д.) Ситуация с дистанционным управлением для вашей домашней развлекательной системы может быстро стать помехой. Самая большая проблема заключается в том, что, чтобы спрятать оборудование, вы почти наверняка закроете инфракрасные приемники, встроенные в ваши устройства, что сделает бесполезными пульты дистанционного управления. Есть хорошо известное решение этой проблемы, известное как ИК-повторители.

ИК-повторитель (инфракрасный) – это устройство, которое передает ИК-сигнал с пульта дистанционного управления туда, куда он иначе не смог бы добраться. Если вы храните оборудование в закрытом шкафу или полностью в другом помещении, комплект ИК-ретранслятора может воспроизводить там сигнал и позволяет скрыть компоненты.

Компоненты в системе ИК-ретранслятора

В комплекте ИК-повторителя нет тонны компонентов. Основные из них:

ИК-приемник – принимает ИК-сигнал и передает этот сигнал на блок подключения.
Блок подключения – принимает входящие сигналы от ИК-приемника, обрабатывает их и выводит на подключенные ИК-излучатели / жучки / бластеры.
ИК-излучатель, ИК-датчик или ИК-передатчик – устанавливается поверх ИК-приемника или размещается рядом с ним для устройства, принимающего ИК-сигналы. (например, телевизор, кабельная приставка, проигрыватель Blu-Ray и т. д.).

ИК-приемник

Первым основным компонентом любой ИК-ретрансляционной системы будет ИК-приемник. Это не что иное, как инфракрасный датчик, за которым проходит провод. Инфракрасный сигнал от вашего пульта ДУ попадает на этот датчик и преобразуется в электрический сигнал, который проходит через соединительный блок (или нет, см. Ниже) к излучателю. Эти приемники могут быть большими или маленькими, а некоторые даже умело спрятаны в настенных панелях. Это часть устройства, которую вы кладете рядом с экраном, куда вы фактически будете направлять пульт дистанционного управления.

Блок ИК-подключения

Эта электрическая версия инфракрасного сигнала проходит по проводам от приемника, а оттуда может идти прямо к ИК-излучателю или, возможно, останавливаться на соединительном блоке по пути. Это будет зависеть от того, какой тип устройства вы покупаете. Некоторые простые устройства не имеют блока подключения как такового, вместо этого сигнал будет проходить от приемника к эмиттеру с подключенным к нему источником питания. Но даже немного продвинутые устройства будут иметь соединительный блок, и именно здесь можно управлять несколькими выходами и где при необходимости можно усилить сигнал.

ИК-излучатель, ИК-ошибка или ИК-излучатель

Когда использовать комплект ИК-ретранслятора

Может быть, вы хотите поместить все в красивый шкаф без видимой электроники. Или, может быть, вы хотите разместить все свое оборудование в другой комнате, используя беспроводной HDMI и инфракрасный ретранслятор, чтобы добиться максимально чистого изображения. Несмотря ни на что, если вы хотите получить чистый вид, вам нужно будет поместить инфракрасный датчик на оборудовании в невидимую зону и, конечно, не в зону прямой видимости того места, где вы хотите сидеть.

В подобных случаях вам потребуется какое-то инфракрасное решение, будь то простой комплект ИК-повторителя, такой как инфракрасный удаленный удлинитель с питанием от Cable Matters через Bluetooth, или более надежное универсальное решение, такое как Logitech Harmony Hub. Это единственный способ скрыть оборудование, а также управлять им с помощью родного пульта. В вашей системе может быть передовое оборудование, имеющее собственное приложение или другую схему управления, но отраслевым стандартом является выделенный пульт с ИК-связью.

Как использовать комплект ИК-ретранслятора

Итак, вы пришли к выводу, что использование инфракрасного ретранслятора в составе домашнего кинотеатра будет лучшим решением. Поздравляю. Осталось осветить еще несколько деталей, которые помогут вам выбрать правильное решение для реализации.

Во-первых, вы должны знать, что, хотя скрытие всего вашего оборудования и использование ретранслятора действительно обеспечивает более чистое пространство / внешний вид вашего домашнего кинотеатра, это только косметическое обновление. Если у вас есть шесть устройств, каждое из которых имеет свои собственные выделенные пульты, все из которых используют ИК-порт, у вас все еще есть проблема: для этих шести (или любого другого количества) пультов потребуются собственные ИК-повторители !

Для этого существуют специальные решения, такие как система Cables Direct IR Repeater System, которая позволяет разместить 1 датчик в любом месте по вашему выбору, которое передает ИК-сигналы обратно на 6 различных излучателей. Это решит проблему с кабелем ниже по потоку в шкаф с оборудованием, но, эй, наличие только 1 кабеля к ИК-датчику в выбранном вами положении – это прогресс. У этого репитера Cables Direct даже есть красивый ИК-приемник на стене, так что с его помощью можно полностью избавиться от шнуров.

Но все это все равно не решает проблему контроллера. Шесть устройств по-прежнему в значительной степени означают, что шесть контроллеров загромождают ваш кинотеатр.

Окончательное решение

Домашние кинотеатры и домашние развлекательные системы иногда становятся экспериментом в расцвете сложности. Проблемы требуют все более изобретательных решений. Управление высоким разрешением, многоканальным звуком, а теперь и инфракрасными ретрансляторами иногда заставляет вас чувствовать, что вы пытаетесь управлять небольшим самолетом. Когда все, что вам нужно сделать, это поменять местами входы без разрыва цепи.

Но время от времени у вас есть шанс по-настоящему сжать здесь часть работы. Ранее я упоминал Logitech Harmony Hub как более совершенное решение для ИК-повторителей. Это правда. Но он делает гораздо больше. Проблема, о которой мы сейчас говорим, заключается не только в повторении ИК-сигнала, что хорошо удается Harmony Hub, но и в клонировании с дистанционным управлением.

Да, верно, вы можете сопоставить свои несколько пультов с Harmony Hub и, наконец, обратиться к последнему звену в цепочке: к стеку пультов в вашем кинотеатре. Harmony Hub не только направляет инфракрасные лучи в шкаф или развлекательный центр, хранящийся вне поля зрения, но также переносит всю тяжелую работу пульта дистанционного управления в чистое приложение для смартфона. Я мог бы продолжить об уровне автоматизации, который это позволяет (это и другие примечания по настройке обсуждаются в Руководстве по установке Logitech Harmony Hub, но суть в том, что если вы уже собираетесь устанавливать решение ретранслятора, вы можете захотеть хотя бы вкратце рассмотрим вариант Hub.

Вы также можете использовать Logitech Harmony Hub вместе с комплектом ИК-повторителя! Это отличный метод, если у вас есть несколько разных устройств, которые расположены не очень близко друг к другу.

Читайте также: