16路无线电遥控开关

本文介绍一种16路无线电遥控开关。该开关运用DTMF编码方式，执行16路控制的功能。DTMF为Dual Tone Multiple Frequency的缩写，意为双音多频。DTMF被广泛用于电话拨号电路中，多频是指音频范围内的八个单音正弦波频率，分成四列低音频频率697Hz、770Hz、852Hz、941Hz，四行高音频率由1209Hz、1336Hz、1477Hz、1633Hz组成。各组DTMF双音信号由一个低音频率和一个高音频率编码组合形成16种DTMF组合信
号。键盘编号及双音信号的关系如附表所示。

DTMF信号编码电路现已有成熟的集成电路被用于电话机中。其中LR4087B为功耗小的一种，只需与4×4位的键盘矩阵配合使用，即可输出16组DTMF信号。LR4087B为CMOS结构，供电电压为3V，配合3．58MHz晶振在内部数字分频后提供准确的上述八组音频信号，经混合、D/A转换后输出双音频信号。在未操作按键时还输出开关电平，用于关断外电路的供电，在不发送信息时关的状态只消耗几微安电流，发送按键信息时消耗电流为4mA。
DTMF信号的RF发射器如图1所示。为了使RF发射频率更稳定，电路中振荡器用6MHz晶振X2稳频，双音频信号通过改变变容二极管的信号电压。由C16耦合、C15消除IC内部D/A变换器取样频率形成的高频残余噪音，经电阻R12加到变容管VD1两端，同时VD1两端加有由LED1稳压、VR1调整的直流电压，LED1还作为发送器发送状态的指示灯。调整VR1可设定载波振荡中心频率f0。三极管Trl等组成考毕兹振荡电路，Trl集电极谐振回路谐振频率为5f0，故形成五倍频振荡电路。经T1初次级阻抗变换后的30MHz FM信号送入Tr2。经三倍频放大，形成中心载波频率为90MHz的双音调调频RF信号，并由天线发送出去。该电路采用两次倍频的目的，在于使发送频率落在普通FM广播范围内，以便用FM收音机进行接收；两次倍频放大还可使振荡器与天线有效的隔离，从而提高频率稳定度；同时在两级谐振放大过程中不会发生寄生耦合反馈造成的自激。其中T1可以用电视机图像通道的成品中频变压器，加绕两匝作为次级绕组。C9为原中周的电容器处另外接入的15~ 27pF高频瓷片电容。T2可用Φ0．64mm漆包线绕成空心线圈，直径5mm，6匝，改变线圈匝数可调整谐振频率。RF部分供电由Tr3、Tr4组成电子开关控制，当不发送按键信息时，Ic第10脚为低电平，Tr3、Tr4都截止，3V电池只向IC提供微安级电流：按键发送信息时，IC第10脚为高电平，Tr3、Tr4都导通，RF电路接通电源，发送双音频FM射频信号。

DTMF调频发射的接收分成两部分。首先是将90MHz FM信号由调频接收机接收，经变频、放大、鉴频后输出双音频AF信号。其次是将编码的DTMF信号进行解码，输出16组电平信号驱动控制开关、对家用电器或遥控设备进行多种状态的控制。第一部分实际上是FM收音机的高、中频和鉴频电路，具体电路原理如图2所示。这是由最新的无调谐的低中频电路组成的AM/FM接收的高、中频部分，LA1800为此新型收音集成电路之一，类似于欧洲的TDA7000。其特点是AM、FM都采用不高于70kHz的中频频率，因而中频放大器不用调谐回路，而由多节RC低通滤波器组成中频选频回路，使电路结构调试比较简单。IC内部包括AM、FM的本振混频电路，只要外接射频输入回路和本振选频回路即可组成高灵敏度的收音机，直接输出音频信号。图2中LA1800第19脚外接90MHz调谐回路T2由50cm的天线输入FM信号，其第1、2脚外接本振调谐回路T1，由可变电容TC1调谐，使本振频率为90．07MHz，经混频器输出70kHz中频信号，在IC内部经第4、5、6脚外接电容和内电路组成中频滤波器滤波，由内部锁相环路进行鉴频，由第14脚输出音频信号送入第11、12脚的音频放大器放大，最后由第11脚输出AF信号。该机专用于接收90MHz的DTMF调频信号，故AM接收部分不用。

LA1800输出的双音频AF信号进入第二部分DTMF信号译码器和16路控制显示器。其电路原理如图3所示。其中LR4102和CD4514组成译码和矩阵输出电路，将双音频信号译码，分频还原为16种组合电平输出，再经两只八反相器IC3、IC4倒相输出低电平驱动LED以显示是哪一路受控动作。继电器控制电路原理如图4所示。为了驱动受控电路动作，可以在CD4514的S1~S16高电平输出端接入继电器及开关管，使受控电路由继电器控制。


该RF收发系统的调试关键是图1倍频电路的统调。首先将收发设备天线相距1m左右，调整图1的T1，然后调T2使信号最强，调整时可在图2中接入耳机监听按键操作发出的双音频信号，调整时逐步将收发天线移远以使调整更灵敏。调整统调后该设备可以在20m范围内稳定地收发。DTMF多路控制可以很容易在各领域推广。