一款适合初学者制作的单线制红外接收开关

　　如何使用现有的普通家用遥控器(彩电、VCD等)实现对其它家用电器负载通断控制，下面详细介绍了PCB设计过程，本制作无论对红外遥控技术初学者，还是对于PCB设计爱好者都很有帮助。
　　
　　一、电路组成及工作原理
　　
　　遥控开关的接收电路由电源电路、红外接收、信号整形、双稳态触发器以及可控硅五部分组成，见下图所示。
　　
　　其中，电源电路主要由整流滤波、硅稳压管稳压电路两部分组成。整流滤波由二极管D1、D2、D3、D4和滤波电容C1组成，主要负责220V交流电源转换为脉动直流电。由于在交流支路中串联有20W～60W的灯泡负载兼有分压的作用，因此整流输出端仅有13V左右的脉动直流电压。此电压供给集成电路IC1和可控硅，同时送至由R1、C2、D5组成的稳压电路，得到的比较稳定的5V直流电压供给红外接收头X1。
　　
　　红外接收头X1将接收到的红外信号转换为脉动电平信号，经耦合电容C3送至由三极管Q1和与非门IC，1C为核心的信号整形电路。当红外接收头X1接收到红外光信号时，X1的输出端会产生一个约2V的下跳变信号，此信号经电容C3耦合至三极管Q1的基极，由于三极管Q1属于PNP型，基极的低电平信号驱使三极管Q1饱和导通，电容C4上的电压很快充电至电源电压(13V左右)，因此，集成与非门IC1C输出低电平(0．1V)，从而促使后面的双稳态电路发生状态翻转。当无红外信号输入时，三极管Q1处于截止状态，C4会经过R2放电，直到C4上的电压为0V，集成与非门IC1C输出高电平，这个高电平信号不会引起后面的双稳态电路发生状态翻转变化，而是维持稳态不变。双稳态触发器由集成与非门CD4011、R3、R4、C5、C6、D6、D7组成，它具有两个稳态，即与非门IC1A的输出端有两种状态(0和1)，这种稳态输出信号经R5加至可控硅V1的控制极G，从而控制可控硅V1的导通，最终控制串接负载(灯泡)的工作。可见，只要用电视机或VCD遥控器对着插座开关按其中任一按键发射红外光信号，红外接收头就会接收到发射信号，并进一步触发双稳态电路，CD4011的3脚电平就会翻转一次，从而控制可控硅的通断，最终控制负载工作状态。

　　二、印制版设计与制作
　　
　　本制作采用通用的电路板设计软件Prote199SE设计，下面分九个步骤介绍PCB图的设计方法。
　　
　　第一步、初步确定设计和制作的方案。
　　
　　本产品由于电路板上的元件数量少，因此决定采用单面覆铜板进行设计和制作，同时要注意将红外接收头放置到易接收光的开关盒窗口处。
　　
　　第二步、初步绘制电路原理图示。
　　
　　第三步、在电路原理图中根据实际使用的元件定义PCB元件封装。本制作中的电子元件属于常用元件，可以采用Advpcb.ddb中的PCBFootprintslib库元件。红外接收头×1等元件封装可以自行设计，而L1灯泡负载不属于电路板的元件，不必设定PCB封装。因此，开关产品的PCB封装可以参考下表。
　　
　　

　　第四步、根据原理图生成相应的网络表文件。执行菜单命令【Design】／【CreateNetlist…】后，即可生成相应的网络表文件"红外遥控开关．NET"，此略。
　　
　　第五步、创建一个PCB文件，并根据板材尺寸和安装要求规划线路板的大小、形状、工作层。然后在PCB编辑器中加载"红外遥控开关NET"网表。经初步检查没有非法的宏错误后，便可以点击Execute按钮将网表信息加载到PCB编辑器中去。已加载网表信息的PCB编辑器如下图所示。

　　
　　第六步、PCB元件布局。本例采用手工布局的方法进行布局，如有必要，可事先设置布局规则。已完成布局的PCB编辑器如下图所示。

　　第七步、布线。先采用全自动布线后再手工布线，半自动布线将一条一条的飞线变成实际的铜膜导线。当然在布线之前需要事先设置布线规则。已完成布线的PCB编辑器如下图所示。

　　第八步、手工调整。本例主要在交流电源入口处放置了大焊盘，并在电路板螺丝孔位置放置了两个全空心焊盘，如下图所示。

　　第九步、PCB打印输出与线路板制作。具体的打印设置方案取决于打印的目的，本例用于热转印手工制版，因此采用分层打印方法，此略。线路板的制作方法有很多种，本例采用热转印和腐蚀方法进行制版。
　　
　　三、元件装配、调试与使用方法
　　
　　只要元器件选择正确，无损坏，电路板制作工艺良好，把所有电子元件正确焊接后基本上能够正常工作。如有不正常之处，可以按照下面步骤调试：
　　
　　首先测试电源部分是否正常工作。正常情况下应当有13V的脉动直流电压输出，经硅稳压管D5稳压后应当有+5V的稳定直流电压。然后检查双稳态电路是否能够顺利翻转状态，方法是将双稳态电路的输入端(集成与非门IC1C的输出端10脚)人为接地，应当可以测量到CD4011的3脚电平是否发生高低翻转，而且电平变化幅度在0V～电源电压之间。
　　
　　本开关属于单线类型，使用方法很简单，只要将此开关与负载(灯泡)串之后接通220V交流电源，然后用电视机或VCD遥控器对着插座开关按其中任一按键发射信号，即可实现遥控开关输出的通断。