在网上看到好几篇关于手机当万能遥控器的帖子,讲使用手机的耳机接口来实现对家用电器的遥控功能。耳机接口的产品有很多,最简单的就是红外发射管直接焊接在3.5mm音频插头上,插在手机上通过一个叫遥控精灵的软件遥控,也有很多朋友自己动手DIY了,不过原理阐述不是明确。在此结合网上的帖子以及遥控精灵官网的解说来详细的说明一下这个原理。
东西简单,涉及到的技术也不难,但是用到的办法还是比较巧妙的…
先来说一下红外信号,这个是家电遥控里常用的(目前有少数的家电遥控是蓝牙和射频,不在此讨论范围)遥控器发一个信号如下图
其实是以脉冲的方式发出,不过这里的脉冲是一段一段的38KHz的信号。滤波后可以看到波形,这样设备接收端根据信号的协议可以得到码值。由于今天主要不是说这个,这里就不细说了,网上很多接收资料,可自行查阅。
手机音频电路只能传输模拟信号,不能走数字信号,故使用弦波信号来模拟方波信号
手机音频采样频率44.1KHz,家用电器的红外遥控信号38KHz,依据采样定理,用44.1KHz的标准采样频率无法对红外信号进行采样。
现用19KHz的信号来代替38KHz的信号,用44.1KHz采样是没有问题了,但是红外电器的接收端通常只对38KHz的信号才敏感,那这个19KHz的信号怎么来实现遥控呢?这个问题先放一放。
网上的简易遥控器都是一个音频头加上一个双芯片的红外发射管制作成的。搭配遥控精灵软件就可以实现从手机的音频接口发出红外信号的功能。下面就来说明其原理
双芯片发射管原理图如下:
可以理解为是两个发射管D1,D2反向并联
对于手机音频头, 3节和4节音频头的左右声道是固定不变的(4节音频头MIC与接地有不同的顺序,对这里无影响),这里可以不考虑顺序,在一个声道(左)输出A信号,另一声道(右)输出与A信号信号反向的B信号,以一个周期为例。
单独来看D1,根据二极管的特性,可以知道D1发出的信号理论上应该是如下图所示:
不过由于二极管门坎电压的影响,得到的实际信号有所差异
同理,对于D2,产生的信号如下:
在此说明一下, 红外信号是可以叠加的(可以自己实验用电视遥控器对着空调长按音量,这时候使用空调的遥控器遥控空调是无效的)
注意,信号是以光速传播,可以理解为,发射管发出红外信号后,接收端马上就能收到,所以这里D1,D2空间位置的影响可以忽略,这里应当从时间上来分析。故接收端收到的信号为D1,D2信号叠加之后的信号,如下:
可以看到,信号已经由音频输出的19KHz的信号已经在接收端转变为38KHz的信号。这也就解释了帖子开始说的用19KHz的信号实现遥控家电的问题。
发光二极管门坎电压是固定的,若手机输出的电压可以达到很大,也就是弦波信号1个信号周期可以很快达到二极管的门坎电压,此时接收端收到的信号占空比就会很大,但是红外信号的遥控效果不是占空比越大越好的,故电压太大的话遥控效果也不会很好;对于输出电压比较低的手机的音频口,可能达不到二极管的导通电压或电压超出不多,这样就导致这种简易音频遥控器在这部分手机上不能使用或者遥控距离很有限。
这也解释了这种简易的遥控器不能适配所有的手机,有些手机音频口电压不足不能使用,有些手机音频口电压过大需要降低音量
以下是自己DIY的遥控器
可以看到,信号已经由音频输出的19KHz的信号已经在接收端转变为38KHz的信号。这也就解释了帖子开始说的用19KHz的信号实现遥控家电的问题。
发光二极管门坎电压是固定的,若手机输出的电压可以达到很大,也就是弦波信号1个信号周期可以很快达到二极管的门坎电压,此时接收端收到的信号占空比就会很大,但是红外信号的遥控效果不是占空比越大越好的,故电压太大的话遥控效果也不会很好;对于输出电压比较低的手机的音频口,可能达不到二极管的导通电压或电压超出不多,这样就导致这种简易音频遥控器在这部分手机上不能使用或者遥控距离很有限。
这也解释了这种简易的遥控器不能适配所有的手机,有些手机音频口电压不足不能使用,有些手机音频口电压过大需要降低音量
以下是自己DIY的遥控器
弄了半天才把这两个发射管弯成一样...
合并起来还是比较容易
最后的样子
虽然有点丑,在我的9100上遥控距离大概在两米左右。不过能遥控就行,最重要的是自己动手DIY的,还是很充满成就感的
遥控界面
另外提供一个音频波形生成工具
可以自己到网上下载GoldWave,
波形生成器,可以直接设置需要的频率,单通道波形翻转。若知道遥控器的码值,可以直接模拟生成遥控器的信号的音频文件(需要重复几次),使用酷狗播放器搭配之前那个简单的遥控器就能实现遥控电器,此处保存的文件就不受限于手机,在PC上也可进行遥控操作(需要调节到合适的音量)。工具还可以直接打开歌曲文件修改,可以弄出一些比较搞怪的声音
遥控精灵在两年前的版本就已经有这个功能,从这一点可以看出他们还是很强大的。
总结:
1,下载遥控精灵,驱动需要选择smart-ZaZa
2,这个简易的外设在有的手机上不能用,这个要么是手机的音量没有调大,要么是手机能输出的的音量过大
3,DIY的遥控器两个发射管对齐的目的主要是想弄得好看一些,对遥控效果没有影响,原因上面已经说了
4,一般情况下我们是不知道红外遥控器信号的码值的,需要专门的红外分析仪(便宜的都要100多RMB,木有必要)
5,如果就自己DIY来玩玩的话,遥控精灵里面就可以找到大多数的遥控器了
欢迎各位有想法的道友来交流