Когда вы направляете пульт дистанционного управления на телевизор, чтобы посмотреть любимый фильм, и нажимаете кнопку на пульте, ИК-диод в пульте начинает излучать сигнал, и ИК-приемник на телевизоре принимает тот же сигнал.
ИК-диод — это просто лампочка, светящаяся в инфракрасном диапазоне невидимого для нас спектра. Поэтому для простоты описания представим ИК-диод, на котором находится пульт от кондиционера или телевизора просто мигающим светом.
Теперь посмотрим, как этот код выглядит на графике.
Красная кривая в верхней части — свет (ИК-диод в пульте ДУ телевизора Samsung) включен, красная линия в нижней части — свет выключен.
Большинство вычислительных устройств работают с бинарной логикой в которой есть только 1 и 0.
Пожалуй, единственным надежным способом кодирования 1 и 0 при передаче по ИК-связи является их кодирование с помощью длительности свечения и паузы ИК-диода (нашей обычной лампочки) . Различают ИК-протоколы с ведущим нулем и ведущей единицей, но оставим это за скобками повествования.
Конкретно в этом протоколе (NECx2) для телевизоров Samsung 1 и 0 кодируются следующим образом:
- Импульс (свет включен) 600 мкс и затем пауза (свет выключен) в 600 мкс — это 1
- Импульс (свет включен) 600 мкс и затем пауза (свет выключен) в 1600 мкс — 0.
Умно, правда? Давайте еще раз посмотрим на наш график и отметим на нем 1 и 0:
Резюме: 0 и 1 кодируются только тем, как долго горит ИК-диод (лампочка) и как долго не горит.Внимательный читатель спросит: «А что же тогда представляют собой эти странные всплески в левой части ИК-сигнала на рис. 1?». И тут мы закономерно переходим ко второй части повествования — к ИК-протоколам.
Удивительный мир ИК-протоколов
В мире ИК-технологий существует множество различных протоколов. Не ошибусь, если скажу, что самым распространенным ИК-протоколом является NEC. Почти со 100% вероятностью можно утверждать, что у вас дома есть пульт дистанционного управления, использующий этот протокол.
Но существуют десятки других протоколов, популярных у производителей бытовой техники.
Как их различить?
В этом помогает преамбула — начальный код, определяющий, какой ИК-протокол используется. Некая уникальная особенность протокола.
Увидев ее, приемник телевизора, Cable-Box или ресивера понимает — ага, сигнал, скорее всего, адресован мне, и начинает слушать.
Для семейства протоколов NEC преамбула состоит из периода 9000 мкс, когда ИК-диод включен, и паузы (ИК-диод выключен) 4500 мкс. Для сигнала от телевизора Samsung такой преамбулой является свечение ИК-диода длительностью 4500 мкс и затем такая же пауза.
Если сейчас начать описывать все существующие ИК-протоколы, то читатель быстро уснет, а я так и не закончу рассказ до глубокой старости. Поэтому для усвоения материала давайте вкратце рассмотрим семейство NEC.
Сначала был самый канонический ИК-протокол NEC (сейчас более известный как NEC1), и идея была хороша: в 32-битном ИК-сигнале расположение было следующим:
То есть первые 8 бит — это адрес, что-то вроде ID устройства, затем тот же адрес в инвертированном виде (для проверки).
Биты 16-24 — команда, затем она инвертируется.
Идея была хорошая и могла бы привести к стандартизации, Адрес, например, мог бы быть типом устройства — телевизор, Cable-Box или что-то еще, а команда могла бы быть действием, например, «Увеличить громкость» или «Включить». Но что-то пошло не так…
А потом адресов в 256 значений стало недостаточно, и стали появляться такие протоколы, как NECx2 (именно такой используется в некоторых моделях телевизоров Samsung, с которых мы начали этот рассказ) .
Существуют такие протоколы, как Denon, семейство протоколов Sony (часто они имеют особенность, заключающуюся в необходимости передачи одного сигнала не менее двух раз с заданной паузой), Kenwood типа NEC1 с дополнениями, RC5, RC6 и многие-многие другие…
Как записать ИК сигнал
Raw (сырые тайминги)
Поскольку ИК-передача — это просто «светится» и «не светится», то изначально самой простой и наглядной записью является запись в так называемом сыром виде. Положительные числа — ИК-диод светится, отрицательные — не светится.
Пример необработанной записи сигнала с pic1:
Интерпретация результатов:
- 4570 -4420 — преамбула, идентификатор протокола
- 620 -1610 — двоичный разряд
- 0590 -1640 — двоичная цифра 1
- …-45000 — заключительная пауза, конец передачи.
Каждое следующее значение меняет свой знак на противоположный, что очень логично.
ProntoHEX
Но существуют и альтернативные распространенные способы записи, например, формат ProntoHEX, в котором тот же сигнал выглядит следующим образом:
Здесь все немного интереснее, так как первые 4 блока — служебные:
- 0000 — характеристика сигнала, 0000 — новый, 0001 — изученный;
- 006D — Несущая частота ИК-сигнала (подробнее об этом в следующей главе);
- 0022 — Длина одного временного всплеска (сигнал начального действия);
- 0000 — длина второго всплеска (повтор действия, при удержании кнопки)
И далее, блок за блоком, представлены сигнал начального действия и сигнал повторного действия, рассчитанные по специальной формуле.
Командная нотация
ИК-команда может быть записана так же, как и команда, которую она несет.Как в нашем примере с включением телевизора Samsung — 0xE0E040BF.В этом случае обязательно указывается протокол.
Альтернативные обозначения
Некоторые производители интеллектуальных пультов придумывают собственные схемы записи ИК-сигналов, но они весьма специфичны и не являются предметом рассмотрения в данной статье.
Характеристики ИК-сигналов
Инфракрасные приемники и передатчики имеют две очень важные характеристики это несущая частота и скважность:
Несущая частота
Несущая частотаИК-диод не просто светится сплошным светом, он постоянно включается и выключается, как, кстати, и светодиодная подсветка. Происходит это очень быстро. Одна из наиболее распространенных частот ИК-излучения — 38 кГц, что соответствует 38 000 миганий в секунду. Такая особенность работы позволяет ИК-приемнику отличать сигнал от пульта дистанционного управления от внешних ИК-шумов.
Наиболее распространенные частоты — 36 кГц, 38 кГц, 40 кГц. 56 кГц встречаются крайне редко. Есть и очень редкие, например, оборудование Bang & Olufsen работает на частоте 455 кГц.
Скважность (duty cycle)
Фактически под скважностью сигнала понимается отношение длительности свечения ИК-диода к паузе после него. Ведь помните, что он загорается несколько десятков тысяч раз в секунду? Обе эти характеристики важны для нормальной работы пульта ДУ вашего устройства. Когда мы говорим об универсальных пультах, то рабочий цикл и частота сигнала не всегда известны, поэтому они почти всегда работают несколько хуже. Например, у них меньше рабочий диапазон по сравнению с оригинальными пультами.
Пульты дистанционного управления кондиционерами
И если до этого все было довольно просто.
- нажимаешь кнопку «Включение» на пульте ДУ — телевизор включается.
- Нажимаешь кнопку переключения каналов — канал меняется на плюс или минус.
- Нажимаешь кнопку смены входа HDMI — меняется вход
В кондиционерах все сложнее…
В одном ИК-сигнале передаются сразу все данные — температура, режим работы, положение шторки, режим вентилятора, таймеры и многие другие служебные параметры.
Более того, нередко сигналы от кондиционеров разбиваются на несколько блоков с фиксированными паузами, а каждый блок ИК-сообщения подписывается с помощью CRC (опять же, для разных протоколов по-разному) .
Но это уже совсем другой удивительный мир.
Если вас заинтересовала эта публикация, то ставьте лайки, шеры, репосты, если статья наберет хороший отклик, то вскоре мы выпустим статью о том, как работает IR в пультах кондиционеров 😊😁.
Спасибо за внимание. Напишите в комментариях, понравилась ли вам статья или она была не полезна, и дайте советы, что можно улучшить. Любая обратная связь будет оценена по достоинству.
А самое главное — что бы вы хотели узнать еще? )
Дмитрий,
CEO платформы LOOKin и умного пульта LOOKin Remote2
