Удлинитель ИК-пульта – новая версия из подручных материалов

В ноябре 2013 г. на сайте PlusPda публиковался обзор «Удлинитель ИК-пульта» с основным сопутствующим выводом: «Кратко — работает, своих денег стоит». Вот я и подумал: как раз это мне и нужно. Но оказалось, что идея здравая, но в требуемом для меня варианте исполнение – никудышное. Как давно заметил замечательный мультипликационный герой Винни Пух, «это не правильные пчёлы, и они делают неправильный мёд». Кому интересно узнать, как я пришел к такому выводу, и как заставить переключаться тюнер спутникового ТВ, находясь в соседней комнате – прошу под кат…
Что важно отметить, производитель ранее обозреваемого удлинителя ИК-пульта предполагает некоторый усеченный вариант его применения, когда приемный узел располагают в нескольких метрах от управляемого аппарата, а в непосредственной близости от его приемного окна — излучающий ИК-диод удлинителя. На рисунке в левой части показана схема размещения оборудования, и в правой – общий вид извлеченного из капсулы приемного узла со стороны печатных проводников и со стороны навесных элементов. Размеры передающего узла в несколько раз меньше, из корпуса он не извлекался.
Именно такая ситуация рассмотрена в обзоре 2013 года, поэтому, как я понимаю, у автора обзора замечаний по функционированию удлинителя ИК-пульта не возникло. Подобный комплект продается на Али Экспресс и сейчас, приобрести его можно по ссылке https://aliexpress.ru/item/item/1005002532604072.html, интерактивное окно для оформления заказа показано на рисунке.
Я без колебаний оформил заказ, и вскоре получил его. Однако при испытании возникли трудности, поскольку я хотел управлять на даче ресивером спутникового ТВ через стенку между смежными комнатами, для чего в стене просверлил отверстие, в комнате с ресивером и первым телевизором разместил излучающий ИК-диод, а приемный узел и дублирующий основной пульт ДУ — вблизи второго телевизора. HDMI разветвитель по отдельным кабелям передает сигнал выбранной на ресивере ТВ программы как на первый, так и на второй телевизор. Питание удлинителя ИК-пульта осуществляется через свободный USB-разъём на втором телевизоре.
При этом управлять выбором программы на ресивере можно с любого телевизора, используя единственный ПДУ, либо приобрести второй ПДУ и не тратить время на переход из одной комнаты в другую. Каково же было разочарование, когда при испытании новой схемы управления реакция ресивера на посылаемые кодовые управляющие сигналы проявлялась лишь при расстоянии менее полуметра между ПДУ и приемным узлом, а также между излучающим ИК-диодом и спутниковым ресивером. Причина критического снижения дистанции реагирования ресивера на командные импульсы удлинителя ИК-пульта, как оказалось, весьма прозаична.
Сопоставляя электрические связи между элементами удлинителя по печатным проводникам, была составлена принципиальная электрическая схема фотоприемника.
На печатной плате трехвыводной элемент в темном эпоксидном корпусе представляет собой неизвестный фотоприемник, предположительно являющийся аналогом широко используемых приборов фирмы VISHAY серии TSOP31230…31256. Две последние цифры в наименовании прибора соответствуют несущей частоте 30…56 кГц, заполняющей командные импульсы. Приведенная в даташите структура стандартного тестового оптического сигнала, воздействующего на фотоприемник названной выше серии, показана на рисунке.
Удивляет тот факт, что при соблюдении изложенных в документе производителя требований к тестовому сигналу типовое значение допустимого расстояния между излучающим диодом и фотоприемником составляет 24 метра!!! Почему же в китайском аналоге эта дистанция уменьшается практически до полуметра? Попробуем разобраться.
При несущей частоте 40 кГц тестовый сигнал состоит из пачек длительностью 600 мкс, каждая из которых содержит 24 отдельные вспышки (период повторения 25 мкс) в ИК диапазоне волн с длиной волны, допустим, 920 нм (зависит от типа излучающего светодиода). Выходной импульсный сигнал отрицательной полярности и амплитудным значением 4,5…5 В с некоторым запаздыванием, как показано на рисунке, повторяет форму каждой пачки. Запаздывание вызвано временем обработки приходящих оптических сигналов в фотоприемнике. Как можно видеть на схеме, фотодиод PIN преобразует световую энергию кодовой посылки в электрический сигнал, который предварительно усиливается в каскаде 1, а затем подвергается дополнительному усилению с АРУ в каскаде 2. Полосовой фильтр 3 выделяет в сигнале импульсы несущей частоты, выпрямляемые в демодуляторе 5. При отклонении в допустимых пределах несущей частоты от номинального значения (в данном случае 40 кГц) узел управления 4, воздействуя на каскады 2 и 5, в соответствии с колоколообразной амплитудно-частотной характеристикой компенсирует ослабление сигнала на центральной частоте, однако при значительном отклонении от центральной частоты выходной сигнал резко снижается. То есть фотоприемник работать будет, но очень плохо. Окончательное усиление сигнала происходит в ключевом транзисторе, к коллектору которого подключен вывод 1 фотоприемника. Далее в этом сигнале конденсатором С1 подавляются остатки несущей частоты, после чего командный сигнал в отрицательной полярности подается на базу транзистора Q1, усиливается и по двухпроводной линии, выделенной штрих-пунктиром на схеме, поступает на излучающий ИК-диод IR1. Постоянное свечение светодиода LED1 указывает лишь на наличие питающего напряжения, и никак не связано с индикацией принимаемых (передаваемых) командных импульсов.
Вот теперь все становится понятным. Поскольку назначение выводов в фирменном фотоприемнике и китайском аналоге не совпадает, естественно предположить, что и по внутренней структуре они также разнятся. Тем более, что китайский производитель указывает на возможность работы удлинителя ПДУ во всем диапазоне несущей частоты 30…60 кГц, но при этом излучающий ИК-диод рекомендует располагать непосредственно на входном окне управляемого аппарата. Следовательно, чтобы дистанционное управление стало полноценным и возможным на дистанции нескольких метров, требуется на излучающий ИК-диод подавать не только командные импульсы, но и их ультразвуковое наполнение, как это делается в любом ПДУ. Таким требованиям соответствует электрическая схема, представленная на рисунке.
Генератор импульсов ультразвуковой частоты формы меандр выполнен на верхней половине G1 микросхемы КР531ГГ1. При этом частота импульсов определяется емкостью конденсатора С1 и напряжением на контактах 2 (FС), 3 (BC). Для требуемой настройки несущей частоты достаточно зафиксировать напряжение на половинном уровне напряжения питания по выводу 2, и регулировать напряжение по выводу 3 многооборотным подстроечным резистором серии СП5-2. Сформированное таким образом импульсное напряжение несущей частоты постоянно присутствует на входе 2 смесителя DD2.1. В режиме ожидания, когда командные импульсы отсутствуют (не нажата ни одна кнопка ПДУ), на входе инвертора DD2.4 присутствует уровень лог. 1, и на входе 1 смесителя – лог. 0. Поэтому смеситель выключен, на его выходе 3 – лог. 1, а на выходах инверторов DD2.2, DD2.3 — лог. 0. В результате светодиод LED1 погашен, свечение излучающих ИК-диодов IR1, IR2 отсутствует. При облучении импульсами ПДУ фотодиода VD с выхода фотоприемника СХ20106А командные импульсы через резистор R8 воздействуют на инвертор DD2.4, смеситель DD2.1 заполняет командные импульсы несущей частотой, ИК-диоды IR1, IR2 транслируют команды на вход фотоприемника в спутниковом ресивере. Также хорошо заметное мигание светодиода LED1 информирует о работоспособности удлинителя ПДУ.
Конструктивно спроектированное устройство оформлено в пластиковом корпусе размерами 85х65х27 мм. В боковых стенках высверлены отверстия для подключения соединительных проводников и облучения фотодиода. Внешний вид со снятой крышкой иллюстрирует фото.
Печатная плата проектировалась в программе Sprint Layout 5.0, исполнена из фольгированного стеклотекстолита, печатные проводники перенесены с чертежа с помощью «лазерно-утюжной» технологии. Чертеж печатной платы и размещение элементов демонстрирует скриншот.
Фотошаблон для изготовления печатной платы размером 60х80 мм представлен на рисунке.
Фотоприемник на микросхеме СХ20106А в металлическом заземленном корпусе, составной транзистор 2SD2088 и излучающие ИК-диоды использованы из неисправного морально устаревшего телевизора SONY с электронно-лучевым кинескопом.