自制PC機(jī)紅外線接口,computer Infrared interface

紅外線通訊是一種廉價(jià)、近距離、無連線、低功耗和保密性較強(qiáng)的通訊方案，在PC 機(jī)中主要應(yīng)用在無線數(shù)據(jù)傳輸方面，但目前已經(jīng)逐漸開始在無線網(wǎng)絡(luò)接入和近距離遙控家電方面得到應(yīng)用。
鑒于紅外線通訊的諸多好處，現(xiàn)在的主板幾乎全部提供了紅外線接口，以便用戶利用它進(jìn)行與帶紅外線接口的設(shè)備通訊，如筆記本電腦、打印機(jī)、Modem、掌上電腦、移動(dòng)電話等等。但計(jì)算機(jī)主板上僅僅提供了紅外線接口，并未提供完整的發(fā)射接收裝置，所以用戶在想使用紅外線通訊時(shí)，仍然需要購(gòu)買紅外線連接器。
目前市面上較少有商品化的連接器銷售。下面就介紹三個(gè) DIY 方案，以供大家參考。
一、主板紅外接口
主板上的紅外線接口大多是一個(gè)5針插座，其管腳定義依次是：
1. IRTX（Infrared Transmit，紅外傳輸）；
2. GND（電源地線）；
3. IRRX（Infrared Receive，紅外接收）；
4. NC（未定義）；
5. VCC（電源正極）。
根據(jù)IRDA（Infrared Data Association，紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)）提供的“異步串行通訊標(biāo)準(zhǔn)”資料顯示，IRTX引腳能提供 >6.0mA 的輸出電流，而 IRRX 引腳在吸收<1.5mA 電流就能對(duì)輸入信號(hào)作出反應(yīng)。資料同時(shí)顯示紅外線接口的發(fā)射部分已將傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行 38kHz 的載波，而接收部分將進(jìn)行信號(hào)分離處理，所以在制作接口電路時(shí)無須再考慮載波和分離電路。
二、標(biāo)準(zhǔn)紅外接口
下圖為 IRDA 提供的紅外通訊電路標(biāo)準(zhǔn)方案。

紅外發(fā)射電路由紅外線發(fā)射管L2和限流電阻R2組成。當(dāng)主板紅外接口的輸出端IRTX輸出調(diào)制后的電脈沖信號(hào)時(shí)，紅外線發(fā)射管將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為紅外線光信號(hào)發(fā)射出去。電阻R2起限制電流的作用，以免過大的電流將紅外管損壞。當(dāng)R2的阻值越小，通過紅外管的電流就越大，紅外管的發(fā)射功率也隨電流的增大而增大，發(fā)射距離就越遠(yuǎn)，但R2的阻值不能過小，否則會(huì)損壞紅外管或主板紅外接口！紅外接收電路由紅外線接收管L1和取樣電阻R1組成。當(dāng)紅外接收管接收到紅外線光信號(hào)時(shí)，其反向電阻會(huì)隨光信號(hào)的強(qiáng)弱變化而相應(yīng)變化，根據(jù)歐姆定律可以得知通過紅外接收管L1和電阻R1的電流也會(huì)相應(yīng)變化，而在取樣電阻兩端的電壓也隨之變化，此變化的電壓經(jīng)主板紅外接口的輸入端IRRX輸入主機(jī)。由于不同的紅外接收管的電氣參數(shù)不同，所以取樣電阻R1的阻值要根據(jù)實(shí)際情況作一定范圍的調(diào)整。
該電路為IRDA的標(biāo)準(zhǔn)方案，一般的DIY可以使用該電路。電路雖然很簡(jiǎn)單，但其性能還是不錯(cuò)的，我用該電路連接筆記本電腦，在沒有誤碼的情況下，傳輸速度可以達(dá)到57.6Kbps！
三、擴(kuò)展紅外接口
下圖為 IRDA 提供的紅外通訊電路擴(kuò)展方案。

該電路是在標(biāo)準(zhǔn)電路的基礎(chǔ)上，增加了抗干擾電路和增大發(fā)射功率電路?？垢蓴_電路由電阻R4、電解電容E1、E2、獨(dú)石電容C2、C3組成，主要是濾除PC機(jī)電源中的干擾波。如果您的機(jī)器電源質(zhì)量較好的話，可以省略該部分電路。增大發(fā)射功率電路由電阻R2、R3、功率三極管P1和電容C1組成，C1的作用是改善輸出信號(hào)的波形，三極管是放大輸出電流，以提高發(fā)射功率。
四、增強(qiáng)紅外接口
下圖為本人根據(jù)試驗(yàn)整理的紅外通訊電路增強(qiáng)方案。

該電路中主要改進(jìn)的地方是發(fā)射部分采用對(duì)管放大，進(jìn)一步提高了發(fā)射功率；而接收部分采用三極管對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行放大，提高了接收的靈敏度。工作原理可以參考上面的敘述。
五、系統(tǒng)設(shè)置
系統(tǒng)的設(shè)置分為BIOS和操作系統(tǒng)兩部分。在BIOS中將紅外線接口打開，接口一般與COM2使用同一地址和中斷，所以在打開了紅外接口后，COM2口會(huì)不能使用，如果您有其他設(shè)備使用COM2口時(shí)要注意！操作系統(tǒng)的設(shè)置一般系統(tǒng)在找到紅外接口后。會(huì)自動(dòng)設(shè)置完成。用戶要注意在使用紅外接口時(shí)，要記住打開紅外線接口，就是雙擊“紅外線監(jiān)視器”，在“選項(xiàng)”中，將“啟動(dòng)紅外線接口”選上即可。相信大家都會(huì)的，我就不多說了。
六、元器件選擇
元器件的選擇主要是發(fā)射管和接收管的測(cè)試。
1. 測(cè)試紅外發(fā)射管：紅外發(fā)射管實(shí)際上是一個(gè)特殊的二極管，用萬用表電阻檔測(cè)量，發(fā)射管的反向電阻通常為無窮大，正向電阻一般為500K左右。如果您有一臺(tái)筆記本電腦，可以由PC機(jī)的紅外接口引出IRTX和GND兩條線，IRTX連接發(fā)射管的正極，GND連接發(fā)射管的負(fù)極，將發(fā)射管對(duì)準(zhǔn)筆記本電腦的紅外線發(fā)射窗口，在筆記本電腦的“紅外線監(jiān)視器”中會(huì)發(fā)現(xiàn)“你的PC”。
2. 測(cè)試紅外接收管：紅外接收管也是一個(gè)二極管，測(cè)量時(shí)，它的正向電阻大于500K，而且不受光照的影響，反向電阻在沒有光線直射時(shí)，一般大于300K，強(qiáng)光照射時(shí)應(yīng)小于10歐，有時(shí)會(huì)為負(fù)數(shù)，這是因?yàn)樵趶?qiáng)光照射時(shí)，二極管的PN結(jié)將獲得的光能轉(zhuǎn)化為電能，形成了0.7V的結(jié)電壓。
七、聯(lián)機(jī)調(diào)試
由于紅外收發(fā)器的電路相對(duì)簡(jiǎn)單，所以調(diào)試也很方便。發(fā)射部分基本上不用調(diào)試，注意檢查發(fā)射管的極性連接是否正確。接收部分同樣要注意接收管的極性是否連接正確。
在通訊時(shí)，IRTX和GND之間應(yīng)該有0.7V左右的電壓波動(dòng)，如果沒有就是紅外接口有問題，或者是紅外接口沒有打開；IRRX和GND之間同樣有0.7V的電壓波動(dòng)，如果波動(dòng)范圍較小，可以調(diào)整取樣電阻，加大它的阻值，但不要太大，否則會(huì)降低接收的抗干擾能力。在聯(lián)機(jī)正常的情況下，可以將筆記本電腦放遠(yuǎn)些，再調(diào)整取樣電阻，使通訊距離盡量大些。其他的增大通訊距離的方法還有幾個(gè)：可以在接收管前面加一個(gè)紅色濾光片，以濾除其他光線的干擾；還可以在接收管和發(fā)射管前面加凸透鏡，提高其光線采集能力等等。