Fjärrkontroll (RC, fjärrkontroll; RCU, engelsk fjärrkontrollenhet ) - en elektronisk enhet för fjärrstyrning ( fjärrkontroll ) av enheten på avstånd.
Fjärrkontroller används som en del av fjärrkontrollen av ett objekt, både mobil ( till exempel UAV ) , och enheter och mekanismer på mobila objekt (flygplan, rymdskepp, fartyg, etc.), samt kontroll av produktionsprocesser, kommunikation system, högteknologisk fara. Strukturellt sett är fjärrkontrollen vanligtvis en liten låda som innehåller en elektronisk krets, kontrollknappar och (ofta) en autonom strömkälla .
Används i stor utsträckning för fjärrstyrning av elektronisk utrustning för konsumenter ( TV- apparater , musikcenter , luftkonditioneringsapparater , etc. audio-videoutrustning).
Ett av de tidigaste exemplen på fjärrkontrollenheter uppfanns av Nikola Tesla 1898 [ . Mekanismen har patenterats och beskrivs i Metod för [1] och Apparatur för att kontrollera mekanismen för rörliga fordon eller fordon [1] . 1898, på en elektrisk utställning i Madison Square Garden , visade han för allmänheten en radiostyrd båt kallad "teleautomatic" [2] .
1903 introducerade den spanske ingenjören Leonardo Torres Quevedo Telekino vid Paris Academy of Sciences , en enhet som var en robot som utförde kommandon som överfördes med hjälp av elektromagnetiska vågor . Samma år fick han patent i Frankrike , Spanien , Storbritannien och USA . År 1906, i hamnen i Bilbao , i närvaro av kungen och en stor samling åskådare , presenterade Torres sin uppfinning och körde en båt från ett fartyg. Han försökte senare anpassa Telekino för granater och torpeder , men övergav projektet på grund av brist på pengar.
Det första fjärrstyrda modellflygplanet lanserades 1932. Användningen av fjärrkontroll för militära ändamål arbetades sedan hårt med under andra världskriget , till exempel i det tyska Wasserfalls jord-till-luft- missilprojekt .
Den första TV-fjärrkontrollen utvecklades av Eugene Polley , en anställd på det amerikanska företaget Zenith Radio Corporation i början av 1950-talet. Den var ansluten till TV:n med en kabel . 1955 utvecklades Flashmatic trådlös fjärrkontroll , baserad på att skicka en ljusstråle i riktning mot en fotocell . Fotocellen kunde inte skilja ljuset från fjärrkontrollen från ljuset från andra källor. Dessutom krävdes det att man riktade fjärrkontrollen exakt mot mottagaren.
1956 utvecklade judisk- österrikiske amerikanen Robert Adler den trådlösa Zenith Space Commander . Den var mekanisk och använde ultraljud för att ställa in kanal och volym. När användaren tryckte på knappen klickade den och träffade plattan. Varje platta extraherade brus vid en annan frekvens , och TV:ns kretsar kände igen det bruset. Uppfinningen av transistorn gjorde det möjligt att tillverka billiga elektriska konsoler som innehåller en piezoelektrisk kristall som drivs av en elektrisk ström och vibrerar med en frekvens som överstiger den övre gränsen för mänsklig hörsel (även om den är hörbar för hundar ). Mottagaren innehöll en mikrofon kopplad till en krets inställd på samma frekvens. Några av problemen med denna metod var att mottagaren kunde ta upp naturligt brus och att vissa människor, särskilt unga kvinnor, kunde höra genomträngande ultraljudssignaler . Det fanns till och med ett fall där en leksaksxylofon kunde byta kanal på den här typen av tv eftersom en del av xylofonens övertoner matchade frekvensen på fjärrkontrollsignalerna.
1974 producerade GRUNDIG och MAGNAVOX den första färg-TV:n med en IR-kontrollmikroprocessor. TV:n hade en skärmvisning ( OSD ) - kanalnumret visades i hörnet av skärmen.
Drivkraften för mer sofistikerade typer av fjärrkontroll kom i slutet av 1970-talet med utvecklingen av text -TV av BBC . De flesta fjärrkontroller som såldes vid den tiden hade en begränsad uppsättning funktioner, ibland bara fyra: nästa kanal, föregående kanal, höj eller sänk volymen. Dessa konsoler uppfyllde inte behoven för text-TV, där sidorna numrerades med tresiffriga nummer. Fjärrkontrollen för att välja text-tv-sida måste ha knappar för siffror från 0 till 9, andra kontrollknappar för att till exempel växla mellan text och bild, samt vanliga TV-knappar för volym, kanaler, ljusstyrka, färg. De första text-tv-apparaterna hade kabelanslutna fjärrkontroller för att välja text-tv-sidor, men den ökade användningen av text-tv visade behovet av trådlösa enheter. Och BBC-ingenjörer inledde förhandlingar med TV-tillverkare, vilket ledde 1977-1978 till uppkomsten av prototyper som hade en mycket större uppsättning funktioner. Ett av företagen var ITT , och det infraröda kommunikationsprotokollet döptes senare efter det .
På 1980-talet grundade Steven Wozniak från Apple CL9 . Företagets mål var att skapa en fjärrkontroll som kunde styra flera elektroniska enheter. Hösten 1987 introduceras CORE -modulen . Dess fördel var möjligheten att "lära sig" signaler från olika enheter. Han hade också förmågan att utföra vissa funktioner vid utsatt tid tack vare den inbyggda klockan . Det var också den första konsolen som kunde kopplas till en dator och laddas med uppdaterad mjukvarukod. CORE hade inte någon större inverkan på marknaden. Det var för svårt för den genomsnittliga användaren att programmera det, men det fick strålande recensioner från människor som kunde lista ut dess programmering. Dessa hinder ledde till upplösningen av CL9 , men en av dess anställda fortsatte verksamheten under namnet Celadon [3] .
1994, i Ryska federationens patentansökan [4] , föreslogs det att använda en fjärrkontroll för en multimediadator i syfte att "fjärrkontroll för att slå på/stänga av CD-ROM-enheten , ljudvolym och klangfärg , stereobalans och stereobredd, auktoriserad påslagning av datorn , start eller avbrott av vissa programvaruverktyg från den förberedda listan, kontroll av ljusstyrka , kontrast och färgmättnad av videoinformation som visas på monitorn, val av den nödvändiga inspelningen från de som finns på CD-ROM och dess uppspelningsläge, såväl som byte av TV-program, bildupptagningskontroll , TV-utgångsprogram på monitorn, oavsett hur andra programvaruverktyg fungerar, storleken och placeringen av TV- ramen på skärmen, antalet , storlek och placering av ramar för TV-program som visas samtidigt" [4] . 1998 implementerades denna idé av Steve Jobs i iMac -datorn .
I början av 2000- talet hade antalet elektriska hushållsapparater ökat dramatiskt. Fem till sex fjärrkontroller kan behövas för att styra ett hemmabiosystem : från en satellitmottagare, en videobandspelare, en DVD-spelare, en tv och en ljudförstärkare. En del av dem behöver användas efter varandra, och på grund av skillnaderna mellan styrsystemen blir detta betungande. Många experter, inklusive den kända användbarhetsexperten Jakob Nielsen och uppfinnaren av den moderna fjärrkontrollen, Robert Adler, har kommenterat hur förvirrande och klumpigt det är att använda flera fjärrkontroller.
Utseendet på en PDA med en infraröd port gjorde det möjligt att skapa universella fjärrkontroller med programmerbar kontroll. Men på grund av den höga kostnaden har denna metod inte blivit särskilt vanlig. Särskilda kontrollpaneler för universellt lärande har inte heller blivit utbredda på grund av den relativa komplexiteten i programmering och användning. Det är också möjligt att använda vissa mobiltelefoner för att fjärrstyra (via Bluetooth ) en persondator. Vissa Android-smarttelefoner, som Xiaomis Redmi 4X och många andra Xiaomi Redmi-modeller, låter dig fjärrstyra TV-apparater från vissa masstillverkade tillverkare via IR.
Fjärrkontroller skiljer sig åt i:
Näring :
Rörlighet :
Funktionalitet :
Kommunikationskanal :
etc.
Fjärrkontroller används för att fjärrstyra elektronisk konsumentutrustning (TV-apparater, musikcenter, ljud- och videospelare, etc.). Miniatyrfjärrkontroller har billarm . Det finns fjärrkontroller för att styra robotar , flygplansmodeller etc. Även tempel är utrustade med fjärrkontrollsystem. I allmänhet kan fjärrkontrollen användas i alla enheter som har elektronisk kontroll.
En fjärrkontroll för konsumentelektronik är vanligtvis en liten, knappdriven , batteridriven enhet som skickar kommandon via infraröd strålning vid en våglängd på 0,75-1,4 mikron . Detta ljus är osynligt för det mänskliga ögat , men känns igen av mottagaren på den mottagande enheten. De flesta fjärrkontroller använder en specialiserad mikrokrets , förpackad eller oförpackad (placerad direkt på kretskortet och fylld med en blandning för att förhindra skador).
Tidigare var endast enhetens huvudfunktioner placerade på fjärrkontrollen (kanalväxling , volymkontroll , etc.), nu har de flesta prover av modern hemelektronik på själva fodralet en begränsad uppsättning kontroller och en komplett uppsättning av dem på fjärrkontrollen.
För att de första fjärrkontrollerna skulle sända en funktion, kommando (enkanals fjärrkontroll, med en knapp), var närvaron / frånvaron av den överförda signalen i sig tillräckligt. Men även då bara om det sändes över en störningsfri kanal (till exempel en tråd), annars ledde externa störningar (solstrålar etc.) till ett falskt larm. De första trådlösa fjärrkontrollerna använde en ultraljudskommunikationskanal .
För fjärrkontroller med flera funktioner behövs ett mer komplext system - frekvensmodulering av bärvågssignalen (den används också för att skapa kanalbrusimmunitet) och kodning av överförda kommandon. Nu används digital bearbetning för detta - sändarchippet (i fjärrkontrollen) modulerar och kodar den sända signalen, och den demoduleras och avkodas i mottagaren. Efter demodulering av den mottagna signalen appliceras lämpliga frekvensfilter för att separera signalerna.
För att läsa koden för den nedtryckta knappen används vanligtvis metoden för att skanna linjerna i knappmatrisen (en liknande metod används i datortangentbord ), men i fjärrkontroller för hushållsapparater, användningen av kontinuerlig skanning skulle kräva energi och batterierna skulle ta slut snabbt. Därför, i standby-läge, är alla skanningslinjer inställda på samma tillstånd och konsolprocessorn sätts i viloläge, vilket stänger av klockgeneratorn och förbrukar praktiskt taget ingen energi. Genom att trycka på valfri knapp på skanningsinmatningslinjerna ändras den logiska nivån, vilket gör att processorn vaknar och startar klockgeneratorn. Därefter startas en fullständig tangentbordsskanningscykel för att fastställa knappen som orsakade väckningen. Metoden "en knapp - en rad" används vanligtvis inte på grund av det stora antalet knappar på moderna fjärrkontroller. Efter att ha fastställt den nedtryckta knappen genererar fjärrkontrollen ett paket som innehåller fjärrkontrollkoden och knappkoden.
Hushållsfjärrkontroller har ingen återkoppling, vilket gör att fjärrkontrollen inte kan avgöra om signalen har nått mottagaren eller inte. Därför sänds signalen som motsvarar den nedtryckta knappen kontinuerligt tills knappen släpps. När knappen släpps växlar fjärrkontrollen tillbaka till standbyläge.
På mottagningssidan (till exempel på en TV) tas data emot: fjärrkontrollkoden kontrolleras, och om denna kod matchar den angivna exekveras kommandot som motsvarar den nedtryckta knappen. Sändaren och mottagaren (fjärrkontrollen och maskinen) måste använda samma kodningsmetoder och moduleringsfrekvens som den överförda datan, annars kommer mottagaren inte att kunna ta emot och bearbeta data som skickas till den.
Vanligtvis använder fjärrkontroller en bärvågsmodulationsfrekvens (det vill säga frekvensen för IR LED-strålningen) - både fjärrkontrollen och mottagaren är konfigurerade för det. Modulationsfrekvenser är vanligtvis standard - dessa är 36 kHz , 38 kHz, 40 kHz ( Panasonic , Sony ). Frekvenser på 56 kHz anses vara sällsynta ( Sharp ). Bang & Olufsen använder 455 kHz, vilket är mycket sällsynt. Att använda en mottagare med en moduleringsfrekvens som inte exakt matchar sändarens frekvens betyder inte att den inte tar emot - mottagningen kommer att finnas kvar, men dess känslighet kan sjunka väldigt mycket.
Signalöverföringen utförs genom utstrålning av en IR-LED med motsvarande moduleringsfrekvens. För frekvenser från 30 till 50 kHz används vanligtvis lysdioder med en våglängd på 950 nm, och för 455 kHz speciallysdioder med en våglängd på 870 nm (dedikerade mottagare TSOP5700 och TSOP7000 är orienterade mot denna våglängd och hög modulationsfrekvens).
Flera av dessa modulerade sändningar och släckningar ( pulsskurar ) bildar ett kodat meddelande (se nedan). IR-signalmottagaren består av flera steg av förstärkare och en demodulator ( frekvensdetektor ) och är känslig för en signal upp till -90 dB (de flesta amatörradiokretsar har en känslighet på upp till -60 dB). Dessutom har nästan alla massproducerade IR-mottagare ett IR-ljusfilter (mörkröd lins eller platta). Själva IR-mottagarmodulen har bara tre utgångar: Power , Ground , Data output .
Ett exempel på fotodetektorer: TSOP1736 - inställd på en frekvens på 36 kHz, TSOP1738 - 38 kHz (tillverkare Vishay Telefunken ), BRM1020 - 38 kHz.
För att ta emot en signal från fjärrkontrollen finns det också en demodulator utan en inbyggd IR-fotodetektor - ett Sony CXA1511-chip, i huvudsak en högkvalitativ frekvensdetektor som låter dig göra en fjärrkontroll, till exempel på UV sändare och inte på IR-lysdioder. Liknande Vishay IC:er, modellerna VSOP58436 (36 kHz) och VSOP58438 (38 kHz), utför samma funktion som CXA1511, men fungerar på fasta frekvenser.
För att känna igen många olika fjärrkontrollkommandon används kodning av överförda data. För närvarande används huvudsakligen följande två kodningsscheman för överförda data:
Innan kodad data skickas skickar fjärrkontrollen alltid ett eller flera synkmeddelanden så att fotodetektorn ställer in mottagningskretsen (synkroniserar med fjärrkontrollen i känslighet och fas).
En detaljerad beskrivning av protokollen finns på dessa länkar:
Tillverkare av fjärrkontroller är inte benägna att följa några vanliga standarddatakodningsprotokoll och har rätt att utveckla och tillämpa fler och fler nya protokoll för sin utrustning. En mer komplett lista över protokoll: NEC (repetitiv puls), NEC (repetitiv data), RC5, RC6, RCMM, RECS-80, R-2000 (33 kHz), Thomson RCA (56,7 kHz), Toshiba Micom Format (liknande NEC) ), Sony 12 Bit, Sony 15 Bit, Sony 20 Bit, Kaseikyo Matsushita (36,7 kHz), Mitsubishi (38 kHz, preburst 8 ms, 16 bitar), Ruwido r-map, Ruwido r-step, Kontinuerlig överföring 4000 bps och Kontinuerlig överföring 1000 bps.
Hushållsfjärrkontroller drivs vanligtvis av 2-4 AA- eller AAA- batterier (mer sällan - från ett 9 V Krona-batteri) . Detta beror på det faktum att minst 2,0-2,5 volt behövs för att driva den infraröda lysdioden, och en sådan spänning kan inte erhållas från ett batteri (1,5 V) utan att komplicera kretsen. För fjärrkontroller rekommenderas det att köpa vanliga salt- eller alkaliska (alkaliska) batterier, de kommer att hålla längre - faktum är att liknande (storlek AA eller AAA) batterier kan laddas ur på ett halvår bara på grund av den höga självurladdningsströmmen de har, förutom en lång period i drift en enda laddning kommer inte att betala för kostnaden för batteriet.
Förekomsten av en signal från fjärrkontrollen kan kontrolleras genom att titta på den genom en videokamera eller digitalkamera samtidigt som du trycker på knapparna på fjärrkontrollen. CCD-matriser för hushållsfoto- och videoutrustning "ser" vanligtvis det infraröda området.
Det är också vanligt att höra signaler som moduleras av fjärrkontrollens infraröda bärare nära en mellanvågsradio som inte är inställd på en station.