ИК-приёмник и пульт: проекты с дистанционным управлением на Arduino

Пульты от телевизоров, кондиционеров и музыкальных центров работают на инфракрасном (ИК) свете. Добавь к Arduino ИК-приёмник, который стоит копейки, и ты сможешь считывать кнопки почти любого пульта в доме и управлять ими лампами, светодиодами, моторами или музыкой. Не нужны ни сопряжение, ни приложение, ни интернет: просто направь пульт на плату и нажми кнопку. Это самый простой и дешёвый путь к первому проекту с дистанционным управлением.

Как работает инфракрасный пульт?

ИК-светодиод на конце пульта излучает свет с длиной волны около 940 нм, которую глаз не видит. Свет горит не постоянно: он передаётся на несущей частоте, мигая 38 000 раз в секунду. Схема внутри приёмника реагирует только на свет, мерцающий с этой частотой, поэтому солнце и лампы не мешают сигналу. Приёмник превращает мерцание в чистые цифровые импульсы и, пока сигнал есть, держит выход в LOW.

Какая кнопка нажата, закодировано в длительности импульсов и пауз между ними. Для этого есть разные «языки», которые называют протоколами: самый распространённый — NEC (байт адреса и байт команды), также часто встречаются протоколы Sony, RC5 (Philips) и Samsung. К счастью, декодированием занимается библиотека, тебе остаётся только прочитать код кнопки.

Характеристики (VS1838B)

Подключение ИК-приёмника

Чтение кодов кнопок библиотекой IRremote

В «Менеджере библиотек» (Library Manager) найди IRremote и установи библиотеку от Armin Joachimsmeyer. Код ниже работает с версией 4.x: при каждом нажатии кнопки он выводит в монитор порта протокол, адрес и код команды. Если в примерах из интернета встречаются команды вроде IRrecv и decode(&results), они относятся к старой версии.

1#include <IRremote.hpp>
2
3const int IR_PIN = 2;
4
5void setup() {
6  Serial.begin(9600);
7  IrReceiver.begin(IR_PIN, ENABLE_LED_FEEDBACK);   // sinyal gelince dahili LED yanar / onboard LED blinks on signal
8}
9
10void loop() {
11  if (IrReceiver.decode()) {
12    Serial.print("Komut / command: 0x");
13    Serial.println(IrReceiver.decodedIRData.command, HEX);
14    IrReceiver.printIRResultShort(&Serial);        // protokol ve adres / protocol and address
15    IrReceiver.resume();                           // sonraki tuşa hazırlan / ready for the next key
16  }
17}

Нажимай кнопки пульта по одной и записывай коды. Маленькие пульты на 21 кнопку из наборов обычно работают по протоколу NEC, и коды у них чаще всего такие, как ниже; но всё равно проверь их, считав коды своего пульта:

Управление светодиодом и реле с пульта

Когда коды известны, каждой кнопке можно дать свою задачу. В примере ниже кнопка «1» переключает реле, а VOL+ и VOL- задают яркость светодиода через PWM. Если кнопку удерживать, пульт шлёт сигналы повтора; для задач «вкл/выкл» эти повторы нужно игнорировать, иначе реле будет щёлкать туда-обратно. Про подключение реле читай в статье Что такое модуль реле?

1#include <IRremote.hpp>
2
3const int IR_PIN = 2;
4const int LED_PIN = 9;       // PWM pini / PWM pin
5const int RELAY_PIN = 7;     // aktif LOW röle / active-LOW relay
6
7bool relayOn = false;
8int brightness = 128;
9
10void setup() {
11  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
12  pinMode(RELAY_PIN, OUTPUT);
13  digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
14  IrReceiver.begin(IR_PIN);
15}
16
17void loop() {
18  if (!IrReceiver.decode()) return;
19  bool repeat = IrReceiver.decodedIRData.flags & IRDATA_FLAGS_IS_REPEAT;   // tuş basılı tutuluyor / key held down
20  switch (IrReceiver.decodedIRData.command) {
21    case 0x0C:                               // "1": röleyi aç-kapa / toggle the relay
22      if (!repeat) {
23        relayOn = !relayOn;
24        digitalWrite(RELAY_PIN, relayOn ? LOW : HIGH);
25      }
26      break;
27    case 0x15:                               // VOL+: daha parlak / brighter
28      brightness = min(brightness + 15, 255);
29      break;
30    case 0x07:                               // VOL-: daha sönük / dimmer
31      brightness = max(brightness - 15, 0);
32      break;
33  }
34  analogWrite(LED_PIN, brightness);
35  IrReceiver.resume();                       // sonraki tuşa hazırlan / ready for the next key
36}

Отправка ИК-сигналов с Arduino

Arduino умеет не только слушать пульты, но и сама быть пультом. Подключи ИК-светодиод (940 нм) к пину 3 Uno через резистор 100 Ω; чтобы увеличить дальность, светодиод можно запитать через транзистор. Сначала считай кодом выше пульт устройства, которым хочешь управлять, чтобы узнать его адрес и команду, затем отправь тот же код с Arduino:

1#include <IRremote.hpp>
2
3const int IR_SEND_PIN = 3;    // IR LED, 100 Ω direnç ile / IR LED with a 100 Ω resistor
4
5void setup() {
6  IrSender.begin(IR_SEND_PIN);
7}
8
9void loop() {
10  IrSender.sendNEC(0x00, 0x46, 0);   // adres, komut, tekrar sayısı / address, command, repeats
11  delay(5000);
12}

ИК на ESP32 и Raspberry Pi Pico

VS1838B нормально работает от 3,3 V, поэтому подключается к ESP32 и Pico напрямую. Библиотека IRremote поддерживает ESP32; приёмник можно подключить к любому входному пину, например к GPIO 15. С ESP32 можно пересылать нажатия кнопок пульта на другие устройства по Wi-Fi или собрать «умный пульт», который передаёт команды с телефона на телевизор через ИК-светодиод. На Pico с MicroPython используют библиотеку micropython_ir от Peter Hinch:

1from machine import Pin
2from ir_rx.nec import NEC_8          # micropython_ir kütüphanesi / library (Peter Hinch)
3import time
4
5def on_key(command, address, ctrl):
6    if command >= 0:                 # negatif değerler tekrar ya da hata / negatives mean repeat or error
7        print("Komut / command: 0x{:02X}".format(command))
8
9ir = NEC_8(Pin(16, Pin.IN), on_key)  # GP16 → OUT
10
11while True:
12    time.sleep(1)

Идеи проектов с ИК-приёмником и пультом

• Лампа с пультом: включай сетевую лампу через реле свободной кнопкой пульта от телевизора.
• Цветной пульт: меняй цвет RGB-светодиода цифровыми кнопками.
• Машинка-робот на пульте: машинка с двумя моторами, которой рулят кнопками-стрелками.
• Музыкальная шкатулка: назначь каждой цифровой кнопке свою мелодию; про звук читай в статье Что такое зуммер?
• Обучаемый пульт: записывай коды других пультов и отправляй их с одной Arduino.
• Кодовый замок: открывай замок сервоприводом, когда введена правильная последовательность кнопок.

Частые ошибки и как их исправить

• Коды вообще не приходят: провод OUT подключён не к тому пину, что в коде, ножки приёмника перепутаны или села батарейка пульта; проверь пульт камерой телефона.
• Пример не компилируется: старые примеры из интернета написаны для IRremote 2.x; в версии 4.x используются IrReceiver.begin() и IrReceiver.decode().
• Появляются случайные коды: возможно, на приёмник падает прямой солнечный свет или свет люминесцентной лампы; переставь его в тень.
• Кнопка «вкл/выкл» срабатывает дважды: сигналы повтора не игнорируются; проверь флаг IRDATA_FLAGS_IS_REPEAT.
• tone() или PWM на пинах 3 и 11 работают странно: на Uno они используют тот же таймер (Timer2), что и IRremote.
• Очень маленькая дальность при отправке ИК-светодиодом: запитай светодиод большим током через транзистор и направь его на устройство.

ИК-приёмник — самый простой и дешёвый способ перейти на беспроводное управление; даже старые пульты, которые валяются дома, получают вторую жизнь в новых проектах. В приложении BlueGrays есть проекты со схемами и кодом: чтение кодов пульта, переключение светодиодов, мелодии с пульта, управление сетевой лампой и универсальный пульт на ESP32.