Ngày nay, những thiết bị điều khiển từ xa để điều khiển các thiết bị
gia đình như ti vi, máy điều hòa, đầu đĩa, các loại đồ chơi ngày càng
phổ biến... Thế nhưng chúng hoạt động ra sao?

Trong thời đại ngày nay, chúng ta không thể thiếu những thiết bị
điều khiển từ xa để điều khiển các thiết bị gia đình như ti vi, máy điều
hòa, đầu đĩa, các loại đồ chơi… vậy điều khiển từ xa có các loại cơ bản
nào và chúng hoạt động ra sao để điều khiển được các vật dụng ở đằng xa
một cách chính xác?
Thiết bị điều khiển từ xa để điều khiển các thiết bị gia đình như ti
vi, máy điều hòa, đầu đĩa, các loại đồ chơi… Trong ảnh: Em bé đang dùng
thiết bị điều khiển từ xa để làm cho chiếc xe đồ chơi hoạt động (Ảnh: Đỗ
Quyên)

Điều khiển từ xa đã có từ thời Chiến tranh thế giới thứ Hai

Ít người biết rằng những chiếc điều khiển từ xa đầu tiên trên thế giới
được ra đời nhằm mục đích phụ vụ cho chiến tranh. Các loại điều khiển từ
xa bằng tần số vô tuyến xuất hiện vào Thế chiến I nhằm hướng dẫn các
tàu hải quân Đức đâm vào thuyền của quân Đồng Minh.

Đến Thế chiến II, điều khiển từ xa dùng để kích nổ những quả bom. Sau
chiến tranh, công nghệ tuyệt vời của chúng tiếp tục được cải tiến để
phục vụ đắc lực trong đời sống con người. Và đến nay, có thể nói, gần
như ai cũng đã từng sử dụng điều khiển từ xa để điều khiển một thiết bị
nào đó.

Ban đầu, người ta dùng điều khiển từ xa sử dụng công nghệ tần số vô
tuyến RF (Radio Frequency) và sau đó bắt đầu ứng dụng công nghệ hồng
ngoại IR (Infrared Remote) vào điều khiển từ xa. Hiện nay trong đời
sống, chúng ta sử dụng cả hai loại điều khiển từ xa này. Như vậy, sự
khác biệt trong cấu tạo, tính năng và hạn chế của từng loại ra sao?

Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại (IR)

Ngày nay, đây là loại điều khiển từ xa có vai trò “thống trị” trong hầu
hết các thiết bị gia đình. Một chiếc điều khiển IR sẽ gồm các bộ phận cơ
bản nằm trong một hộp nối cáp kỹ thuật số như sau: Các nút bấm; một
bảng mạch tích hợp; các núm tiếp điểm; đi - ốt phát quang (đèn LED)

Nguyên lý cơ bản của loại điều khiển từ xa này là sử dụng ánh sáng hồng
ngoại của quang phổ điện từ mà mắt thường không thấy được để chuyển tín
hiệu đến thiết bị cần điều khiển. Nó đóng vai trò như một bộ phát tín
hiệu, sẽ phát ra các xung ánh sáng hồng ngoại mang một mã số nhị phân cụ
thể. Khi ta ấn một nút phía bên ngoài thì sẽ vận hành một chuỗi các
hoạt động khiến các thiết bị cần điều khiển sẽ thực hiện lệnh của nút
bấm đó.

Sơ đồ bộ điều khiển từ xa (Ảnh: HowStuffWorks) Quy trình này cụ thể như
sau: Đầu tiên, khi ta nhấn vào một nút như “Tăng âm lượng” chẳng hạn,
nó sẽ chạm vào núm tiếp điểm bên dưới và nối kín một mạch tăng âm lượng
trên bản mạch. Các mạch tích hợp có thể tự dò tìm ra từng mạch cụ thể
cho từng nút bấm. Tiếp đó các mạch này sẽ gửi tín hiệu đến đèn LED nằm
phía trước. Từ đây, đèn LED sẽ phát ra một chuỗi các xung ánh sáng chứa
các mã nhị phân (gồm những dãy số 1 và 0) tương ứng với lệnh “tăng âm
lượng”. Mã lệnh này gồm nhiều mã con như khởi động, tăng âm lượng, mã
địa chỉ thiết bị và ngừng lại khi ta thả nút ra.

Về phía bộ phận cần điều khiển, nó sẽ gồm một bộ thu tín hiệu hồng ngoại
nằm ở mặt trước để có thể dễ dàng nhận được tín hiệu từ điều khiển từ
xa. Sau khi đã xác minh mã địa chỉ này xuất phát đúng từ chiếc điều
khiển của mình, chúng sẽ giải mã các xung ánh sáng thành các dữ liệu nhị
phân để bộ vi xử lý của thiết bị có thể hiểu được và thực hiện các lệnh
tương ứng.

Hiện nay, ta sử dụng thiết bị điều khiển IR cho hầu hết các vật dụng
trong nhà như tivi, máy stereo, điều hòa nhiệt độ…. Chúng rất bền, tuy
nhiên lại có hạn chế liên quan đến bản chất chỉ truyền theo đường thẳng
của ánh sáng. Do đó, loại điều khiển IR có tầm hoạt động chỉ có khoảng
10 mét và cũng không thể truyền qua các bức tường hoặc vòng qua các góc.
Chúng chỉ hoạt động tốt khi ta trỏ thẳng hay gần vị trí bộ thu của vật
dụng cần điều khiển.

Ngoài ra, nguồn ánh sáng hồng ngoại có ở khắp nơi như ánh sáng mặt trời,
bóng đèn huỳnh quang, từ cơ thể con người… nên có thể làm cho điều
khiển IR bị nhiễu sóng. Để tránh hiện tượng này, người ta phải cài đặt
cho bộ lọc của các bộ phận thu chỉ thu nhận những bước sóng đặc biệt
hoặc tần số riêng biệt của ánh sáng hồng ngoại phù hợp với nó và chặn
ánh sáng ở bước sóng khác để hạn chế sự nhiễu sóng một cách tối đa.

Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến (RF)

Là loại điều khiển từ xa xuất hiện đầu tiên và đến nay vẫn giữ một vai
trò quan trọng và phổ biến trong đời sống. Nếu điều khiển IR chỉ dùng
trong nhà thì điều khiển RF lại dùng cho nhiều vật dụng bên ngoài như
các thiết bị mở cửa gara xe, hệ thống báo hiệu cho xem các loại đồ chơi
điện tử từ xa thậm chí kiểm soát vệ tinh và các hệ thống máy tính xách
tay và điện thoại thông minh…

Với loại điều khiển này, nó cũng sử dụng nguyên lý tương tự như điều
khiển bằng tia hồng ngoại nhưng thay vì gửi đi các tín hiệu ánh sáng, nó
lại truyền sóng vô tuyến tương ứng với các lệnh nhị phân. Bộ phận thu
sóng vô tuyến trên thiết bị được điều khiển nhận tín hiệu và giải mã nó.
So với loại điều khiển IR, lợi thế lớn nhất của nó chính là phạm vi
truyền tải rộng, có thể sử dụng cách thiết bị cần điều khiển đến hơn 30
mét đồng thời có thể điều khiển xuyên tường, kính…

Tuy nhiên, nó cũng có hạn chế đó là tín hiệu vô tuyến cũng có mặt khắp
nơi trong không gian do hàng trăm loại máy móc thiết bị dùng các tín
hiệu vô tuyến tại các tần số khác nhau. Do đó, người ta tránh nhiễu sóng
bằng cách truyền ở các tần số đặc biệt và nhúng mã kỹ thuật số địa chỉ
của thiết bị nhận trong các tín hiệu vô tuyến. Điều này giúp bộ thu vô
tuyến trên thiết bị hồi đáp tín hiệu tương ứng một cách chính xác.

Hiện nay, cả hai loại điều khiển này đều được ứng dụng hết sức rộng rãi
trong đời sống. Người ta còn tích hợp cả hai lại để tạo thành những loại
điều khiển từ xa vạn năng có thể điều khiển nhiều loại thiết bị cùng
lúc hay chỉ cần bấm một nút sẽ tự động thực hiện một chuỗi lệnh tuần tự.
Ngoài ra, con người còn cải tiến các bộ mở rộng nhằm chuyển đổi tín
hiệu vô tuyến thành các xung hồng ngoại nhằm mở rộng phạm vi điều khiển
hoạt động của các thiết bị trong gia đình…