实验室用红外控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及实验室控制技术领域，尤其是涉及实验室用红外控制装置。


背景技术：

2.目前，在实验室中，空调、投影等设备大多通过自身配备的手持遥控器进行控制，这样，不仅操作不便捷，需使用特定的手持遥控器控制对应的设备；且散落的手持遥控器也极易丢失。另外，为节省管控成本并提升管控效率，部分实验室以研发有专用的实验室管理系统进行管理及维护，而现有的手持遥控器无法直接接入前述实验室管理系统中，那么，不仅设备控制记录无迹可寻，且操作人员也无法对这些设备进行远程且统一的管理。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服现有技术的上述问题，提供实验室用红外控制装置。
4.本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：
5.实验室用红外控制装置，包括主控单元、通信单元、电源单元、红外收发单元；
6.电源单元包括直流电源、接入直流电源输出端的转5v降压模块、与转5v降压模块输出端连接的5v转3.3v供电模块；
7.主控单元包括单片机；
8.通信单元包括与单片机连接的rs485电平转换模块；
9.红外收发单元包括与单片机连接的红外码库模块、红外发送模块；
10.红外发送模块包括红外发送三极管和总限流电阻，总限流电阻的一端接入红外发送三极管的基极，总限流电阻的另一端接入红外码库模块的发送引脚，红外发送三极管的发射极接地，红外发送三极管的集电极连接有若干组红外发送二极管组均相连，每一组红外发送二极管组包括串接的支限流电阻和红外发送二极管，若干组中支限流电阻的共接点还接入转5v降压模块的正极输出端；
11.5v转3.3v供电模块的正极输出端接入单片机、红外码库模块及rs485电平转换模块的相应引脚。
12.进一步地，所述红外收发单元还包括红外接收模块；
13.红外接收模块包括红外接收三极管及红外接收二极管，红外接收三极管的基极与发射极之间连接有接收钳位电阻，红外接收三极管的发射极与接收钳位电阻的共接点接入红外码库模块的驱动引脚，红外接收三极管的集电极通过接收限流电阻接入5v转3.3v供电模块的正极输出端，红外码库模块的接收引脚接入接收限流电阻与红外接收三极管的集电极之间，红外接收二极管的阴极端接入5v转3.3v供电模块的正极输出端，红外接收二极管的阳极端接入红外接收三极管的基极与接收钳位电阻之间。
14.进一步地，所述rs485电平转换模块包括电平转换芯片；
15.电平转换芯片的方向控制引脚、发送引脚及接收引脚分别接入所述单片机的相应引脚；
16.电平转换芯片的接收引脚还连接有接收指示二极管和接收指示限流电阻，电平转换芯片的发送引脚还连接有发送指示二极管和发送指示限流电阻，接收指示限流电阻和发送指示限流电阻分别接入5v转3.3v供电模块的正极输出端，还包接收指示上拉电阻，接收指示上拉电阻的一端接入5v转3.3v供电模块的正极输出端，接收指示上拉电阻的另一端接入接收指示二极管与电平转换芯片之间；
17.电平转换芯片的b线引脚连接有b线限流电阻和b线下拉电阻，b线下拉电阻接地，b线限流电阻与b线下拉电阻之间连接有b连接线，b连接线上连接有接地的b线瞬太二极管，电平转换芯片的a线引脚连接有a线限流电阻和a线上拉电阻，a线上拉电阻接入5v转3.3v供电模块的正极输出端，a线限流电阻与a线上拉电阻之间连接有a连接线，a连接线上连接有接地的a线瞬太二极管，a连接线与b连接线之间还连接有ab瞬太二极管。
18.进一步地，还包括电源/通信接口；
19.所述转5v降压模块的输入端接入电源/通信接口的相应引脚；
20.所述rs485电平转换模块的所述a连接线和所述b连接线均接入电源/通信接口的相应引脚。
21.进一步地，所述电源单元还包括电源去耦模块，电源去耦模块接入所述5v转3.3v供电模块的输出端。
22.进一步地，所述单片机还连接有运行指示灯电路；
23.运行指示灯电路包括运行指示限流电阻和运行指示二极管，运行指示二极管的阴极端接地。
24.进一步地，所述单片机还连接有程序下载接口。
25.进一步地，所述单片机还连接有主晶振器。
26.进一步地，所述单片机还连接有存储器。
27.进一步地，所述红外码库模块还连接有红外晶振器。
28.本实用新型具有以下有益效果：本实用新型应用时，操作人员可通过通信单元向单片机传送相应指令，单片机解析出该指令并转换成红外码库控制指令，再将该指令发送至红外码库模块，转换成相应的红外码并传送至红外发送模块，并透过多组红外发送二极管组向相应设备传输相应的红外码，使得相应设备执行特定操作；当红外码库模块缺失特定设备的红外码时，还可通过红外接收模块进行学习后进行指令控制；另外，所有控制记录都有迹可寻，可见，本实用新型可便于操作人员对设备进行高效且便捷的远程或者本地管理工作。
附图说明
29.图1为本实用新型所述的实验室用红外控制装置的框架图；
30.图2为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中单片机的电路图；
31.图3为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中存储器的示意图；
32.图4为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中主晶振器的电路图；
33.图5为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中程序下载接口的电路图；
34.图6为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中运行指示灯电路的示意图；
35.图7为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中rs485电平转换模块的电路图；
36.图8为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中转5v降压模块的电路图；
37.图9为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中5v转3.3v供电模块的电路图；
38.图10为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中电源去耦模块的电路图；
39.图11为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中红外码库模块的电路图；
40.图12为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中红外发送模块的电路图；
41.图13为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中红外接收模块的电路图；
42.图14为本实用新型所述的实验室用红外控制装置中红外晶振器的电路图。
43.附图中附图标记所对应的名称为：1、主控单元，2、通信单元，3、电源单元，4、红外收发单元，5、直流电源，6、转5v降压模块，7、5v转3.3v供电模块，8、单片机，9、rs485电平转换模块，10、红外码库模块，11、存储器，12、红外发送模块，13、红外接收模块，14、电源去耦模块，15、运行指示灯电路，16、主晶振器，17、红外晶振器。
具体实施方式
44.下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
45.实施例1
46.如图1-14所示，实验室用红外控制装置，包括主控单元1、通信单元2、电源单元3、红外收发单元4；
47.电源单元3包括直流电源5、接入直流电源5输出端的转5v降压模块6、与转5v降压模块6输出端连接的5v转3.3v供电模块7；
48.主控单元1包括单片机8；
49.通信单元2包括与单片机8连接的rs485电平转换模块9；
50.红外收发单元4包括与单片机8连接的红外码库模块10、红外发送模块12；
51.红外发送模块12包括红外发送三极管q2和总限流电阻r19，总限流电阻r19的一端接入红外发送三极管q2的基极，总限流电阻r19的另一端接入红外码库模块10的发送引脚，红外发送三极管q2的发射极接地，红外发送三极管q2的集电极连接有若干组红外发送二极管组均相连，每一组红外发送二极管组包括串接的支限流电阻和红外发送二极管，若干组中支限流电阻的共接点还接入转5v降压模块6的正极输出端；
52.5v转3.3v供电模块7的正极输出端接入单片机8、红外码库模块10及rs485电平转换模块9的相应引脚。
53.主控单元1中，单片机8选用w806，该芯片集成32位cpu处理器，内置uart、gpio、spi、sdio、i2c、i2s、psram、7816、adc、lcd、touch sensor等数字接口；支持tee安全引擎，支持多种硬件加解密算法，内置dsp、浮点运算单元与安全引擎，支持代码安全权限设置，内置1mb flash存储器，支持固件加密存储、固件签名、安全调试、安全升级等多项安全措施，保证产品安全特性。
54.电源单元3中，直流电源5可选用12v直流稳压电源；转5v降压模块6可选用mp2359dj-lf芯片，它可将直流电源5的电压降压至5v输出，可向红外发送模块12供电；5v转3.3v供电模块7可选用ams1117-3.3v芯片，它可将5v电压降压成3.3v，可向单片机8、红外码库模块10、rs485电平转换模块9供电。
55.本实施例应用时应固定安装在实验室内(保证各个设备能接收到红外码)，红外码库模块10内设置有多个设备(空调、投影)的控制红外码；rs485电平转换模块9还需连接有rs485转can协议转换装置以接入can总线上，如此，单片机8就可通过通信单元2接入后台的实验室管理系统。当需要操作相应设备时，则在后台通过通信单元2向单片机8传送相应指令，单片机8解析出该指令并转换成红外码库控制指令，再将该指令发送至红外码库模块10，转换成相应的红外码并传送至红外发送三极管q2，该红外码大多为高低电平的组合，并以此控制红外发送三极管q2的导通与截止，并透过多组红外发送二极管组向特定设备传输相应的红外码，使得特定设备执行相应的操作。如此，操作人员可摒弃传统的手持遥控器，而是可通过手机、web进行远程控制，或者通过本地面板进行统一控制，可大大提升用户体验感。另外，所有控制记录都有迹可寻，可便于操作人员进行查看及管理。
56.其中，可设置有四组红外发送二极管组，如此，可对四个方向进行传送，避免盲区。四个红外发送二极管d7、d8、d10、d14均可选用tsal6200。总限流电阻r19和四个支限流电阻r18、r20、r23、r27均起到限流作用，避免电流过大而损伤红外发送三极管q2和各个红外发送二极管。
57.优选地，所述红外收发单元4还包括红外接收模块13；
58.红外接收模块13包括红外接收三极管q1及红外接收二极管d6，红外接收三极管q1的基极与发射极之间连接有接收钳位电阻r15，红外接收三极管q1的发射极与接收钳位电阻r15的共接点接入红外码库模块10的驱动引脚，红外接收三极管q1的集电极通过接收限流电阻r14接入5v转3.3v供电模块7的正极输出端，红外码库模块10的接收引脚接入接收限流电阻r14与红外接收三极管q1的集电极之间，红外接收二极管d6的阴极端接入5v转3.3v供电模块7的正极输出端，红外接收二极管d6的阳极端接入红外接收三极管q1的基极与接收钳位电阻r15之间。
59.本实施例中，若红外码库模块10缺失特定设备的红外码，则可通过红外接收模块13来学习相应的指令。具体地，当单片机8通过红外码库模块10向红外接收三极管q1的发射极输送一个低电平时，红外接收二极管d6接收到特定波长的红外线，反向漏电流就增大，红外接收三极管q1就导通，则可将接收到的红外码传送至红外码库模块10内。之后通过红外发送模块12就可向该设备发出相应操作指令。
60.优选地，所述rs485电平转换模块9包括电平转换芯片u6；
61.电平转换芯片u6的方向控制引脚、发送引脚及接收引脚分别接入所述单片机8的相应引脚；
62.电平转换芯片u6的接收引脚还连接有接收指示二极管d4和接收指示限流电阻r11，电平转换芯片u6的发送引脚还连接有发送指示二极管d5和发送指示限流电阻r12，接收指示限流电阻r11和发送指示限流电阻r12分别接入5v转3.3v供电模块7的正极输出端，还包接收指示上拉电阻r17，接收指示上拉电阻r17的一端接入5v转3.3v供电模块7的正极输出端，接收指示上拉电阻r17的另一端接入接收指示二极管d4与电平转换芯片u6之间；
63.电平转换芯片u6的b线引脚连接有b线限流电阻r21和b线下拉电阻r24，b线下拉电阻r24接地，b线限流电阻r21与b线下拉电阻r24之间连接有b连接线，b连接线上连接有接地的b线瞬太二极管d13，电平转换芯片u6的a线引脚连接有a线限流电阻r22和a线上拉电阻r25，a线上拉电阻r25接入5v转3.3v供电模块7的正极输出端，a线限流电阻r22与a线上拉电
阻r25之间连接有a连接线，a连接线上连接有接地的a线瞬太二极管d12，a连接线与b连接线之间还连接有ab瞬太二极管d11。
64.本实施例中，rs485电平转换模块9用于将3.3v的电平转成rs485的电平。rs485为半双工工作模式，当单片机8向电平转换芯片u6的方向控制引脚tr输送低电平时，rs485电平转换模块9则处于接收状态，当单片机8向电平转换芯片u6的方向控制引脚tr输送高电平时，rs485电平转换模块9则处于发送状态。其中，接收指示二极管d4和发送指示二极管d5则可通过发光的操作提示rs485电平转换模块9处于接收或者发送状态。
65.其中，a线瞬太二极管d12、b线瞬太二极管d13及ab瞬太二极管d11均能够以极快的速度吸收浪涌，对后级电路形成有效的保护。接收指示上拉电阻r17可防止电平处于悬空状态；a线上拉电阻r25可给a连接线一个确定的电平，避免悬空；b线下拉电阻r24给b连接线一个确定的低电平，避免悬空。
66.优选地，还包括电源/通信接口p1；
67.所述转5v降压模块6的输入端接入电源/通信接口p1的相应引脚；
68.所述rs485电平转换模块9的所述a连接线和所述b连接线均接入电源/通信接口p1的相应引脚。
69.本实施例中，直流电源5的输出端接入电源/通信接口p1。通过电源/通信接口p1可便于连接rs485转can协议转换装置以实现与后台的can通信。
70.优选地，所述电源单元3还包括电源去耦模块14，电源去耦模块14接入所述5v转3.3v供电模块7的输出端。
71.电源去耦模块14可以提供较稳定的电源，同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声，间接可以减少其他元件受此元件噪声的影响。如图10所示，电源去耦模块14可包括若干个并联的去耦电容c11、c12、c13、c15、c16、c17。
72.优选地，所述单片机8还连接有运行指示灯电路15；
73.运行指示灯电路15包括运行指示限流电阻r8和运行指示二极管d3，运行指示二极管d3的阴极端接地。
74.本实施例中，运行指示灯电路15用于提示系统运行情况。如图6所示，运行指示二极管d3发亮，则标识系统运行正常。
75.如图5所示，优选地，所述单片机8还连接有程序下载接口p2。程序下载接口p2用于下载程序。
76.优选地，所述单片机8还连接有主晶振器16。主晶振器16可为单片机8提供稳定的时钟。
77.如图4所示，主晶振器16可选用40mhz。
78.优选地，所述单片机8还连接有存储器11。
79.本实施例中，存储器11可选用at24c02c芯片，它可存储相关配置信息。
80.优选地，所述红外码库模块10还连接有红外晶振器17。红外晶振器17可选用cstce12m0g52-r0，它可为红外码库模块10提供稳定的时钟。
81.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用
新型的保护范围内。

技术特征：
1.实验室用红外控制装置，其特征在于：包括主控单元(1)、通信单元(2)、电源单元(3)、红外收发单元(4)；电源单元(3)包括直流电源(5)、接入直流电源(5)输出端的转5v降压模块(6)、与转5v降压模块(6)输出端连接的5v转3.3v供电模块(7)；主控单元(1)包括单片机(8)；通信单元(2)包括与单片机(8)连接的rs485电平转换模块(9)；红外收发单元(4)包括与单片机(8)连接的红外码库模块(10)、红外发送模块(12)；红外发送模块(12)包括红外发送三极管(q2)和总限流电阻(r19)，总限流电阻(r19)的一端接入红外发送三极管(q2)的基极，总限流电阻(r19)的另一端接入红外码库模块(10)的发送引脚，红外发送三极管(q2)的发射极接地，红外发送三极管(q2)的集电极连接有若干组红外发送二极管组均相连，每一组红外发送二极管组包括串接的支限流电阻和红外发送二极管，若干组中支限流电阻的共接点还接入转5v降压模块(6)的正极输出端；5v转3.3v供电模块(7)的正极输出端接入单片机(8)、红外码库模块(10)及rs485电平转换模块(9)的相应引脚。2.根据权利要求1所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：所述红外收发单元(4)还包括红外接收模块(13)；红外接收模块(13)包括红外接收三极管(q1)及红外接收二极管(d6)，红外接收三极管(q1)的基极与发射极之间连接有接收钳位电阻(r15)，红外接收三极管(q1)的发射极与接收钳位电阻(r15)的共接点接入红外码库模块(10)的驱动引脚，红外接收三极管(q1)的集电极通过接收限流电阻(r14)接入5v转3.3v供电模块(7)的正极输出端，红外码库模块(10)的接收引脚接入接收限流电阻(r14)与红外接收三极管(q1)的集电极之间，红外接收二极管(d6)的阴极端接入5v转3.3v供电模块(7)的正极输出端，红外接收二极管(d6)的阳极端接入红外接收三极管(q1)的基极与接收钳位电阻(r15)之间。3.根据权利要求1所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：所述rs485电平转换模块(9)包括电平转换芯片(u6)；电平转换芯片(u6)的方向控制引脚、发送引脚及接收引脚分别接入所述单片机(8)的相应引脚；电平转换芯片(u6)的接收引脚还连接有接收指示二极管(d4)和接收指示限流电阻(r11)，电平转换芯片(u6)的发送引脚还连接有发送指示二极管(d5)和发送指示限流电阻(r12)，接收指示限流电阻(r11)和发送指示限流电阻(r12)分别接入5v转3.3v供电模块(7)的正极输出端，还包接收指示上拉电阻(r17)，接收指示上拉电阻(r17)的一端接入5v转3.3v供电模块(7)的正极输出端，接收指示上拉电阻(r17)的另一端接入接收指示二极管(d4)与电平转换芯片(u6)之间；电平转换芯片(u6)的b线引脚连接有b线限流电阻(r21)和b线下拉电阻(r24)，b线下拉电阻(r24)接地，b线限流电阻(r21)与b线下拉电阻(r24)之间连接有b连接线，b连接线上连接有接地的b线瞬太二极管(d13)，电平转换芯片(u6)的a线引脚连接有a线限流电阻(r22)和a线上拉电阻(r25)，a线上拉电阻(r25)接入5v转3.3v供电模块(7)的正极输出端，a线限流电阻(r22)与a线上拉电阻(r25)之间连接有a连接线，a连接线上连接有接地的a线瞬太二极管(d12)，a连接线与b连接线之间还连接有ab瞬太二极管(d11)。
4.根据权利要求3所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：还包括电源/通信接口(p1)；所述转5v降压模块(6)的输入端接入电源/通信接口(p1)的相应引脚；所述rs485电平转换模块(9)的所述a连接线和所述b连接线均接入电源/通信接口(p1)的相应引脚。5.根据权利要求1所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：所述电源单元(3)还包括电源去耦模块(14)，电源去耦模块(14)接入所述5v转3.3v供电模块(7)的输出端。6.根据权利要求1所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：所述单片机(8)还连接有运行指示灯电路(15)；运行指示灯电路(15)包括运行指示限流电阻(r8)和运行指示二极管(d3)，运行指示二极管(d3)的阴极端接地。7.根据权利要求1所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：所述单片机(8)还连接有程序下载接口(p2)。8.根据权利要求1所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：所述单片机(8)还连接有主晶振器(16)。9.根据权利要求1所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：所述单片机(8)还连接有存储器(11)。10.根据权利要求1所述的实验室用红外控制装置，其特征在于：所述红外码库模块(10)还连接有红外晶振器(17)。

技术总结
本实用新型公开了实验室用红外控制装置，包括主控单元、通信单元、电源单元、红外收发单元；电源单元包括直流电源、接入直流电源输出端的转5V降压模块、与转5V降压模块输出端连接的5V转3.3V供电模块；主控单元包括单片机；通信单元包括与单片机连接的RS485电平转换模块；红外收发单元包括红外码库模块、红外发送模块。本实用新型应用时，操作人员可通过通信单元向单片机传送相应指令，单片机将该指令转换成红外码库控制指令并发送至红外码库模块，红外码库模块再转换成相应的红外码并传送至红外发送模块，并透过多组红外发送二极管组向相应设备传输相应的红外码，使得相应设备执行特定操作，可便于操作人员进行高效且便捷的设备管理工作。备管理工作。备管理工作。


技术研发人员：唐菁蔚 张席伟 段荣 谢涛
受保护的技术使用者：重庆步航科技有限公司
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2023/6/9