Naredi sam IR sprejemnik, ki ga je mogoče usposobiti. Preprost DIY sistem daljinskega upravljanja za IR žarke. Uporaba TSOP kot senzorja
Na fotografiji so prikazani vsi elementi, ki jih potrebujemo za sestavljanje vezja
2. Upor za 1 ohm in za 300-500 ohmov (Zaradi jasnosti sem na fotografiji postavil upore za 300 in 500 ohmov)
3. Trimer upor za 47 kom.
4. Tranzistor KT972A ali podoben v toku in strukturi.
5. Uporabite lahko katero koli nizkonapetostno LED.
Shematski diagram IR krmilni sprejemnik na enem tranzistorju:
Začnimo izdelovati fotodetektor. Njegov diagram je bil vzet iz ene referenčne knjige. Najprej s permanentnim markerjem narišemo tablo. Toda to lahko storite tudi z visečo montažo, vendar je priporočljivo, da to storite na PCB. Moja tabla izgleda takole:
No, zdaj pa se seveda lotimo spajkanja elementov. Spajkanje tranzistorja:
Spajkajte upor 1 kOhm (Kilohm) in konstrukcijski upor.
In končno spajkamo zadnji element - to je upor 300 - 500 Ohmov, nastavil sem ga na 300 Ohmov. Postavil sem ga na zadnjo stran tiskanega vezja, ker mi ga ni dovolil namestiti na sprednjo stran, zaradi njegovih mutacijskih šap =)
Vse skupaj očistimo z zobno ščetko in alkoholom, da speremo ostanke kolofonije. Če je vse sestavljeno brez napak in fotodioda deluje pravilno, bo delovala takoj. Videoposnetek tega dizajna v akciji si lahko ogledate spodaj:
V videu je razdalja majhna, saj je bilo treba hkrati gledati v kamero in daljinski upravljalnik. Zato nisem mogel izostriti smeri daljinskega upravljalnika. Če namesto fotodiode postavite fotoupor, bo reagirala na svetlobo, osebno sem se prepričal, da je občutljivost še boljša kot v originalnih vezjih fotoupora. V vezje sem napajal 12 V, deluje dobro - LED sveti močno, svetlost in občutljivost fotoupora se prilagodita. Trenutno s pomočjo tega vezja izbiram elemente, da lahko napajam IR sprejemnik iz 220 voltov, izhod na žarnico pa je tudi 220 V. Posebna zahvala za predloženi diagram: thehunteronghosts . Material zagotovil:
Vohunska in varnostna oprema
Revija Radio 1, 2. številka 1998
Y. VINOGRADOV, Moskva
Ko se izkaže, da je polaganje žičnih vodov nemogoče, uporaba radia pa iz takšnih ali drugačnih razlogov otežena, se pri izdelavi varnostnih sistemov pogosto obrnejo na infrardečo (IR) tehnologijo. Ta članek opisuje IR oddajnik, ki jih lahko izdela radioamater, ki nima veliko izkušenj s projektiranjem tovrstnih naprav, Opis IR sprejemnika in uporabni nasveti Uredništvo namerava informacijo o organizaciji IR komunikacijske linije objaviti v eni od naslednjih številk naše revije.
Velike motnje v radijskih kanalih, dovoljenih v Rusiji za varnostne sisteme (26.945 kHz in 26.960 kHz), enostavnost blokiranja, različne administrativne in finančne ovire, ki nastanejo pri uporabi radia v napravah. protivlomni alarm, nas prisilijo v iskanje drugih načinov brezžične komunikacije. S pojavom polprevodniških oddajnikov, ki lahko ustvarjajo močne IR bliske, je ta možnost postala realnost.
Vezje IR oddajnika
Na elementih DD1.1 in DD1.2 je sestavljen taktni generator, ki deluje na frekvenci 32.768 Hz. DD3 je števec, na izhodu 11 katerega so impulzi s frekvenco 16 Hz, na izhodu 14 - 2 Hz. Elementi DD2.1-DD2.4 tvorijo stikalo. Na njegovem izhodu (DD2.4) se pojavijo impulzi s frekvenco 2 ali 16 Hz, odvisno od nivoja napetosti na pin 5 elementa DD2.1.
V stanju pripravljenosti je varnostna zanka zaprta in pin 5 DD2.1 je nizek. Visok nivo izhoda elementa DD2.2 omogoča prehod impulzov s frekvenco 2 Hz skozi element DD2.3. Tudi izhod DD2.1 je visok, zato sledijo impulzi tudi skozi element DD2.4. Ko se varnostna zanka prekine, se na pin 5 DD2.1 pojavi visoka raven in skozi ta element gredo impulzi s frekvenco 16 Hz. Izhod elementa DD2.2 je nizek, zato je prehod impulzov skozi DD2.3 prepovedan. Izhod DD2.3 je visok in impulzi s frekvenco 16 Hz prehajajo skozi element DD2.4. Vezje P1C1 odpravlja vpliv motenj na varnostno zanko.
Diferencialno vezje Р5СЗ in elementi DD1.4-DD1.6 tvorijo kratke impulze s trajanjem 10 μs iz meandra, ki prihaja iz izhoda DD2.4. Tok, ki nastane v kolektorskem vezju tranzistorja VT1, vzbuja IR diodo BI1 in kratki IR bliski se oddajajo v prostor. Oddajnik torej vedno nekaj oddaja: bodisi redke impulze, če ni razloga za alarm, bodisi pogoste v načinu alarma.
Najpomembnejši parameter IR oddajnika, tako kot vsakega elementa varnostne opreme, je njegova učinkovitost v stanju pripravljenosti. V tabeli Slika 1 prikazuje odvisnost toka, ki ga porabi oddajnik Ipot, od napajalne napetosti Upit. V načinu prenosa alarmnega signala se Ipot poveča za približno 10 %.
Nizka poraba energije vam omogoča, da vstavite rezervni vir napajanja neposredno v ohišje oddajnika, ne da bi povečali njegove dimenzije. To so lahko na primer šestvoltne baterije GP11A, E11A (premer 10,3 in višina 16 mm) ali GP476A, KS28, K28L. (premer 13 in višina 25 mm) itd. Trajanje neprekinjenega delovanja s takim virom bo nekaj sto ur. Prikazano v tabeli. 1, odvisnost toka skozi IR diodo Iimp od napajalne napetosti omogoča presojo moči IR utripov, ki jih oddaja oddajnik, in s tem njegov "doseg".
Tiskano vezje oddajnika je izdelano iz dvostransko foliranega laminata iz steklenih vlaken debeline 1,5 mm. Na sl. 2a prikazuje konfiguracijo vodnikov, na sl. 2b prikazuje postavitev delov. Folija na strani delov (prikazana modro) se uporablja samo kot skupna žica. Mesta, kjer so nanj prispajkani vodi uporov, kondenzatorjev itd., so prikazana kot črni kvadrati, povezave "ozemljenih" zatičev mikrovezja ali položaji žičnih mostičkov pa so prikazani kot kvadrati s svetlimi pikami v center.
V sredino plošče je izvrtana luknja za IR diodo, njeni vodi so spajkani na ustrezne razširitve na tiskanih vodnikih na prekrivki.
Kondenzatorji C1, C2, C5 so tipa KM-6 (priključki v eni smeri) in SZ - KM-5a (priključki v različnih smereh). Elektrolitski kondenzatorji C4 in C6 so vseh vrst, vendar premer kondenzatorja C6 ne sme biti večji od 10 mm. Vsi upori so MLT-0,125.
Komercialno dostopne IR diode so zasnovane za delovanje v napravah daljinec gospodinjske radijske naprave in imajo precej širok vzorec sevanja - do 25...300. Če želite povečati "domet" takšnega oddajnika, morate uporabiti zbiralno lečo (slika 3). Tukaj: 1 - tiskano vezje; 2 - IR dioda; 3 - ohišje oddajnika (odporen na udarce polistiren debeline 2...2,5 mm); 4 - nosilec standardne petkratne urne lupe (na njej mora biti ikona "x5"); 5 - leča. Povečevalno steklo je prilepljeno na sprednjo steno ohišja, v katerem je narejena luknja s premerom 30 ... 35 mm. Lepilo - kosi polistirena, raztopljeni v topilu 647. Uporabljajo ga tudi za lepljenje samega telesa. Z razdaljo, navedeno na risbi med podnožjem povečevalnega stekla in tiskano vezje IR dioda se pojavi približno v žarišču leče in sevanje oddajnika je stisnjeno v ozek žarek. To močno poveča moč IR signala na drugem koncu komunikacijske linije.
Pri nameščanju oddajnika se morate spomniti na zelo ozek smerni vzorec njegovega sevanja - montažna enota mora omogočati natančno usmerjanje oddajnika in njegovo togo pritrditev v najboljšem položaju. Uporabite lahko na primer zgibno glavo iz kamere ali filmske kamere, ki jo namestite na steno, okenski okvir itd. Lahko pa naredite to enoto, kot je prikazano na sl. 4. Pritrdilna enota je sestavljena iz kosa bakrene žice s premerom 1,5 do 2,5 mm z medeninastimi krogi, spajkanimi na koncih (to so lahko na primer stari kovanci za pet kopeck). Eden od njih je pritrjen z vijaki na stransko steno oddajnika (navoj je v steni), drugi je pritrjen na nosilec. Žica je upognjena tako, da oddajnik zavzame želeni položaj. Da bi se izognili večjim tresljajem, mora biti žica krajša.
Preizkusi so pokazali, da z napajalno napetostjo 6 V oddajnik lahko zagotavlja komunikacijo na razdalji 70 m. Vendar to ni meja. Odvisnost razdalje r od trenutnega Iimp, pri drugih enakih pogojih, ima obliko: r = KVIimp, kjer je K koeficient, ki upošteva "druge pogoje". Tako lahko pri Upit = 10 V r = 100 m povečamo tok v IR diodi z izbiro upora R7: Iimp = (Upit-4)/R7. Toda to je treba storiti previdno: v kateri koli kombinaciji Upit in R7 amplituda toka v IR diodi ne sme preseči 2 A, da se izognete poškodbam. Na žalost je treba največjo dovoljeno vrednost impulznega toka v IR diodah določiti eksperimentalno, ta podatek praviloma ni na voljo v referenčni literaturi.
Znatno povečanje moči IR impulzov je mogoče doseči z uporabo IR diode tipa AL123A in obnovo "visokotokovnega" dela ojačevalnika, kot je prikazano na sl. 5. V tem primeru lahko dosežemo impulzni tok Iimp = 10 A - dovoljeno za IR diodo tipa AL123A. Upor R4 je doma narejen, navit iz žice z visoko upornostjo. Dolžina žice se določi z digitalnim ohmmetrom ali v skladu s tabelo. 2. Amplitudo in obliko toka, ki vzbuja IR diodo, kontroliramo s priključitvijo osciloskopa na upor R4. Oddajno glavo je mogoče izdelati kot ločen blok. Tiskano vezje močan ojačevalnik prikazano na sl. 6. Vse druge elemente IR oddajnika lahko vključite v elektronski del varnostni sistem kot fragment povezan z IR glavo s trižilnim kablom.
IR sprejemno vezje
Shematski diagram IR sprejemnika je prikazan na sl. 7. Mikrovezje DA1 pretvori tokovne impulze, ki nastanejo v fotodiodi BL-1 pod vplivom IR utripov, v napetostne impulze. Enkratna naprava, izdelana na elementih DD1.1 in DD2.1, razširi ta impulz na tф1 = 5 ms (tф1 - R2С5). Enkratni DD1.3, DD2.3 generira impulz s trajanjem tф2= 1,5 s (tф2~ R4С6), kar omogoča neovirano štetje impulzov s števcem DD3 le v tem časovnem intervalu. Sestavljen na elementih DD2.5 in DD2.6 generator zvoka.
Sprejemnik se aktivira s sprednjo stranjo prve IR bliskavice. Izstreljeni so enosmerni DD1.1, DD2.1, pa tudi enosmerni DD1.3, DD2.3. Hkrati vezje DD2.2C7R6 ustvari impulz na vhodu R števca DD3 (njegovo trajanje je tR = 7 μs, tR - R6C7). nastavitev števca na ničelno stanje Takoj ko deluje enosmerni DD1.1, DD2.1, se na izhodu elementa DD1.1 pojavi nizek nivo in prvi števčni impulz prispe na števec DD3.
Če fotodetektor prejme impulze s frekvenco 2 Hz (s to frekvenco, spomnimo se, sledijo IR utripi v stanju pripravljenosti), potem izhod 4 števca DD3 ostane nizek, saj je sprednji del četrtega impulza (pojavil se bo po 0,5 x4 = 2 s - na koncu dovoljenega intervala štetja tф2 = 1,5 s) se DD3 vrne v predzagonsko stanje (diagram 4 na sliki 8).
Sprejemnik se obnaša drugače, če sprejme IR impulze s periodo ponavljanja 62,5 ms, torej alarmni signal. Ker so štiri periode po 62,5 ms 250 ms, kar je bistveno manj od intervala tf2 = 1,5 s, potem je četrta. impulz premakne števec DD3 v stanje "4" (visoka raven na nožici 5). Števec v tem stanju bo blokiran (zaradi nizke ravni na izhodu DD1.2), LED HL1 se bo vklopila in generator zvoka bo oddajal prekinjen signal. To se bo nadaljevalo približno 1,25 sekunde, nato bo sledil 0,25 sekundni premor in alarm se bo ponovil.
Ko se povezava prekine, se sprejemnik obnaša drugače. Če sprejemnik ne zazna IR bliskavice v približno 1,5 s, se kondenzator C8 izprazni skozi vezje VD6R11DD2.3. Tranzistor VT1 vstopi v nasičenost, napetost na uporu R8 se poveča na napajalno napetost, izhod DD1.4 je nastavljen na nizko raven in generator zvoka oddaja ton frekvenca 1 kHz S pojavom prve IR bliskavice se bo kondenzator C8 hitro napolnil skozi vezje R10VD5, tonski signal se bo ustavil in sprejemnik bo začel analizirati dohodne signale.
Tiskano vezje sprejemnika (slika 9) je izdelano iz dvostransko foliranega laminata iz steklenih vlaken debeline
1,5 mm. Fotografska glava IR sprejemnika (fotodioda BL1, mikrovezje DA1 itd.), Ki je zelo občutljiva na električne motnje v širokem razponu frekvenc, mora biti zaščitena. Zaslon je izdelan iz kositra, njegovo rezanje je prikazano na sl. 10. Gube so prikazane s črtkanimi črtami. Upognjen zaslon je spajkan v vogalih in po namestitvi na želeno mesto na plošči prispajan na dveh ali treh točkah.
Videz IR sprejemnik je prikazan na sl. 11. Strukturno je sprejemnik lahko zasnovan, kot je prikazano na sl. 12. Tukaj: 1 - telo sprejemnika (črni polistiren debeline 2...215 mm): 2 - nosilec sedemkratne ročne lupe (odrezan ročaj); 3 - njegova leča; 4 - tiskano vezje; 5 - fotodioda. Sponka za povečevalno steklo je prilepljena na sprednjo steno ohišja, ki ima luknjo s premerom približno 35 mm (lepilo so kosi polistirena, raztopljeni v topilu 647). goriščna razdalja leče. To bo skoncentriralo vhodni svetlobni tok na fotodiodo in znatno povečalo občutljivost fotodetektorja na šibke signale.
Ohišje mora zagotavljati prostor za namestitev piezo oddajnika BF1 in LED HL1. Za montažo sprejemnika veljajo enake zahteve kot za montažo oddajnika: zagotoviti je treba priročno usmerjanje in zanesljivo pritrditev v najboljšem položaju.
Če mora biti IR-sprejemnik v skladu s pogoji komunikacije zunaj (za komunikacijo, na primer z avtomobilom, parkiranim na koncu hiše), potem, da bi se izognili stranski svetlobi iz tujih virov, ki lahko zmanjšajo občutljivost, leča je
Senčilo objektiva je treba potegniti navzgor. To je lahko na primer kos plastične ali kovinske cevi dolžine 100 ... 150 mm, počrnjen znotraj in z ustreznim notranjim premerom. V tem primeru je treba sprejeti ukrepe za zaščito celotne konstrukcije pred vlago.
Opozorilne naprave (piezo emiter, LED) in vir napajanja seveda pustimo v zaprtih prostorih. Toda v »vsevremenski« različici je bolje narediti IR sprejemnik iz dveh delov: zunanjega, v katerem sta le objektiv in foto glava nameščena v vodotesnem ohišju-pokrovčku, in notranjega z vsem ostalim. . Ti deli so povezani s tankim trižilnim kablom.
Če je potrebno, lahko sprejemnik dopolnite z akustičnim oddajnikom večje moči, na primer z dinamično glavo, vklopljeno, kot je prikazano na sl. 13 ali piezo sirena AST-10 (slika 14). Piezo sirena ohrani zadostno moč tudi pri znižani napajalni napetosti (da oddaja nazivnih 110 dB, je treba napajalno napetost te enote povečati na 12 V).
Kot so pokazali predhodni testi, dolžina IR komunikacijske linije s takšnim sprejemnikom in oddajnikom doseže 70 m. Znatno povečanje je mogoče doseči s prehodom na nastavljivo optiko - če namesto fiksnih leč s približnim ostrenjem leče iz starih. uporabljajo se kamere z ostrenjem. Divergentni kot žarkov v leči IR oddajnika, njegova tako imenovana zaslonka, mora biti vsaj 25...300 vzdolž lopute IR diode, potem leča popolnoma izkoristi svoje sevanje. Pri sprejemniku je pomembnejši premer leče - z večanjem se veča razdalja, s katere je mogoče zaznati IR blisk oddajnika. "Doseg" oddajnika lahko povečate še za 1,5...2-krat ali več s povečanjem svetlosti IR bliskavice.
Po drugi strani pa v komunikacijskih linijah, ki ne presegajo 20 ... 25 m (avtomobil ali "lupina" pod okni tri- ali štirinadstropne stavbe, hiša na drugi strani ulice itd.) , optika morda sploh ni potrebna, vsaj v IR sprejemniku.
Poslušanje glasbe in gledanje filmov na računalniku je bolj priročno, če niste na stolu pred monitorjem, ampak na kavču, in vam ni treba vstati, da bi ga upravljali, morate samo pritisniti gumb na daljinskem upravljalniku. Kje pa dobiti daljinca s sprejemnikom? Lahko ga kupite v trgovini, vendar je cena takšnega kompleta precej visoka. Vendar pa je na srečo izdelava IR sprejemnika za kateri koli daljinski upravljalnik (skoraj) precej preprosta.
Boste potrebovali:
- IR sprejemnik TSOP1738;
- com port kabel;
- upori 10 KOhm, 4,7 KOhm;
- silicijeva dioda (katera koli);
- kondenzator 10 uF 16 V;
- žice.
DIY IR sprejemnik
Fotodioda TSOP1738 na izhodu proizvede že pripravljene bite, ki se pošljejo v com port, zato nam ni treba spajkati kompleksnih vezij s krmilniki.
Kot lahko vidite, nič zapletenega. Sprejemno vezje je tako preprosto, da ga je mogoče sestaviti s pomočjo nadstreška. Ta sklop je uporabljal diodo KD105G. Kot lahko vidite na fotografiji, je anoda označena z rumeno barvo. Če uporabljate drugo diodo, morate ugotoviti polarnost iz referenčnih knjig. Upoštevajte tudi polarnost kondenzatorja (negativni pol je označen na telesu).
Zadnja stran.
Drugi konec žice prispajkajte na priključek com port.
Če želite zmanjšati velikost diagrama, ga lahko previdno upognete. Prepričajte se, da kabli in deli sami ne pridejo v stik drug z drugim, sicer bo prišlo do kratkega stika.
Lahko ga napolnite z epoksidno smolo ali, kot v tem primeru, s plastično pištolo za lepilo. To bo napravo zaščitilo pred zunanjimi vplivi.
Enokanalni sprejemni modul z relejem, ki se sproži s katerimkoli standardnim infrardečim daljinskim upravljalnikom, omogoča daljinski nadzor poljubnega bremena preko nevidnega IR kanala. Projekt temelji na mikrokrmilniku PIC12F683, kot infrardeči sprejemnik pa je uporabljen TSOP1738. Mikrokrmilnik dekodira serijske načrtovalne podatke RC5, ki prihajajo iz TSOP1738, in zagotavlja izhodni nadzor, če so podatki veljavni. Izhod je mogoče nastaviti v različna želena stanja s pomočjo mostička na plošči (J1). Na tiskanem vezju so 3 LED diode: indikator napajanja, prisotnost prenosa in aktivacija releja. To vezje deluje s katerim koli daljinskim upravljalnikom RC5 za TV, center itd.
Značilnosti vezja
- Napajanje sprejemnika 7-12V DC
- Poraba toka sprejemnika do 30 mA
- Domet do 10 metrov
- Signalni protokol RC5
- Dimenzije plošče 60 x 30 mm
Čeprav v Zadnje čase Postalo je moderno uporabljati radijski kanal, vključno z Bluetoothom, izdelava takšne opreme sploh ni enostavna. Poleg tega so radijski valovi podvrženi motnjam in jih je enostavno prestreči. Zato bo v nekaterih primerih prednost IR signal. Firmware, risbe tiskana vezja in celoten opis v angleščini -
Jakorev Sergej
Uvod
Na internetu jih je veliko enostavne naprave temelji na krmilnikih družine PIC16F in PIC18F podjetja Microchip. Predstavljam vam precej zapleteno napravo. Mislim, da bo ta članek koristen vsem, ki pišete programe za PIC18F, saj lahko uporabite izvorno kodo programa za ustvarjanje lastnega sistema v realnem času. Informacij bo veliko, od teorije in standardov do strojne in programske izvedbe tega projekta. Izvorne kode asemblerja so opremljene s popolnimi komentarji. Zato ne bo težko razumeti programa.
Ideja
Kot vedno se vse začne z idejo. Imamo zemljevid Stavropolskega ozemlja. Na zemljevidu je 26 okrožij regije. Velikost zemljevida je 2 x 3 m. Potrebno je nadzorovati osvetlitev izbranih območij. Upravljanje mora potekati na daljavo preko infrardečega krmilnega kanala, v nadaljevanju le IR ali IR daljinski upravljalnik. Istočasno je treba krmilne ukaze prenesti na krmilni strežnik na osebnem računalniku. Ko izberete območje na zemljevidu, strežnik za upravljanje prikaže dodatne informacije na monitorju. Z ukazi iz strežnika lahko nadzirate prikaz informacij na zemljevidu. Naloga je postavljena. Na koncu smo dobili to, kar vidite na fotografiji. Toda preden smo vse to realizirali, smo morali iti skozi nekaj stopenj in rešiti različne tehnične težave.
Pogled s strani namestitve.
Algoritem delovanja naprave
Z daljinskega upravljalnika sistem za nadzor informacijskega zaslona ne bi smel biti nič težji od izbire programa na televiziji ali nastavitve številke skladbe na CD-ju. Odločeno je bilo, da vzamemo že pripravljen daljinski upravljalnik iz Philipsovega videorekorderja. Izbira številke okrožja se nastavi z zaporednim pritiskom tipk na daljinskem upravljalniku “P+”, nato dveh numeričnih gumbov za številko okoliša, ki se konča s “P-”. Ko območje izberete prvič, je osvetljeno (prižge se LED osvetlitev ozadja), ko ga znova izberete, pa se izbor odstrani.
Protokol za upravljanje kartice iz nadzornega strežnika osebnega računalnika.
1. Odhodni ukazi, tj. ukazi, ki prihajajo iz naprave v računalnik:
1.1. Ko vklopite napravo, PC prejme ukaz: MAP999
1.2. Ko vklopite območje: MAP (številka območja)1
1.3. Pri izklopu območja: MAP(številka območja)0
1.4. Ko je vklopljen celoten zemljevid: MAP001
1.5. Pri izklopu celotnega zemljevida: MAP000
2. Dohodni ukazi:
2.1. Omogoči celoten zemljevid: MAP001
2.2. Izklop celotnega zemljevida: MAP000
2.3. Vključi območje: MAP (številka območja)1
2.4. Onemogoči območje: MAP (številka območja)0
2.5. Prejmi informacije o vključenih območjih: MAP999 Kot odgovor na ta ukaz se podatki o vseh vključenih območjih prenesejo v obliki klavzule 1.2 (kot da bi bila vsa vključena področja ponovno vklopljena).
2.6. Prejmi informacije o onemogočenih območjih: MAP995 Kot odgovor na ta ukaz se podatki o vseh onemogočenih območjih posredujejo v obliki klavzule 1.3 (kot da bi bila vsa onemogočena območja ponovno izklopljena).
Ob izklopu zadnjega omogočenega območja bi moral biti prejet tudi ukaz »izklopi celoten zemljevid«.
Ob vklopu zadnjega nevključenega območja bi moral biti prejet tudi ukaz »vklopi celoten zemljevid«.
Območna številka je sestavljena iz mest ASCII (0x30-0x39).
Od ideje do izvedbe
V pričakovanju, da bi lahko bila izdelava lastnega ohišja za daljinski upravljalnik precej težka težava, smo se odločili, da vzamemo že pripravljen daljinski upravljalnik iz serijske naprave. Za osnovo IR nadzornega sistema je bil izbran IR krmilno-ukazni sistem formata RC5. Trenutno se infrardeči daljinski upravljalnik (RC) pogosto uporablja za nadzor različne opreme. Morda je bila prva vrsta gospodinjske opreme, ki je uporabljala IR daljinski upravljalnik, televizor. Dandanes je daljinsko upravljanje na voljo v večini vrst gospodinjske avdio in video opreme. Celo prenosni glasbeni centri V zadnjem času so vse bolj opremljeni s sistemom daljinskega upravljanja. Toda gospodinjski aparati niso edino področje uporabe daljinskega upravljanja. Naprave z daljinskim upravljanjem so precej razširjene tako v proizvodnji kot v znanstvenih laboratorijih. Na svetu obstaja kar nekaj nezdružljivih IR daljinskih sistemov. Najbolj razširjen sistem je RC-5. Ta sistem se uporablja v številnih televizijah, vključno z domačimi. Trenutno različne tovarne proizvajajo več modifikacij daljinskih upravljalnikov RC-5, nekateri modeli pa imajo precej spodoben dizajn. To vam omogoča, da dobite doma narejeno napravo z IR daljinskim upravljalnikom po najnižji ceni. Če preskočimo podrobnosti o tem, zakaj je bil izbran ta sistem, razmislimo o teoriji gradnje sistema, ki temelji na formatu RC5.
Teorija
Da bi razumeli, kako deluje nadzorni sistem, morate razumeti, kakšen je signal na izhodu IR daljinskega upravljalnika.
Infrardeči daljinski upravljalnik RC-5 je Philips razvil za potrebe upravljanja gospodinjskih aparatov. Ko pritisnemo gumb na daljinskem upravljalniku, se aktivira čip oddajnika in generira zaporedje impulzov, ki imajo polnilno frekvenco 36 KHz. LED diode pretvorijo te signale v infrardeče sevanje. Oddani signal sprejme fotodioda, ki ponovno pretvori IR sevanje v električne impulze. Te impulze ojača in demodulira sprejemni čip. Nato se napajajo v dekoder. Dekodiranje se običajno izvede v programski opremi z uporabo mikrokrmilnika. O tem bomo podrobneje govorili v razdelku o dekodiranju. Koda RC5 podpira 2048 ukazov. Te ekipe sestavljajo 32 skupin (sistemov) po 64 ekip. Vsak sistem se uporablja za nadzor določeno napravo kot so TV, VCR itd.
Na začetku razvoja IR krmilnih sistemov je generiranje signalov potekalo v strojni opremi. V ta namen so bili razviti specializirani IC-ji, zdaj pa se vedno pogosteje izdelujejo daljinski upravljalniki na osnovi mikrokontrolerja.
Eden najpogostejših oddajnih čipov je čip SAA3010. Oglejmo si na kratko njegove značilnosti.
- Napajalna napetost - 2 .. 7 V
- Poraba toka v stanju pripravljenosti - ne več kot 10 µA
- Največji izhodni tok - ±10 mA
- Največ urna frekvenca- 450 KHz
Strukturna shemaČip SAA3010 je prikazan na sliki 1.
Slika 1. Blok diagram SAA3010 IC.
Opis zatičev čipa SAA3010 je podan v tabeli:
| Zaključek | Imenovanje | funkcija |
| 1 | X7 | Vnosne vrstice matrice gumbov |
| 2 | SSM | Vhod za izbiro načina delovanja |
| 3-6 | Z0-Z3 | Vnosne vrstice matrice gumbov |
| 7 | MDATA | Moduliran izhod, frekvenca 1/12 votline, 25 % delovni cikel |
| 8 | PODATKI | Izhod |
| 9-13 | DR7-DR3 | Izhodi skeniranja |
| 14 | VSS | Zemlja |
| 15-17 | DR2-DR0 | Izhodi skeniranja |
| 18 | O.S.C. | Vhod generatorja |
| 19 | TP2 | Testni vnos 2 |
| 20 | TP1 | Testni vnos 1 |
| 21-27 | X0-X6 | Vnosne vrstice matrice gumbov |
| 28 | VDD | Napajalna napetost |
Čip oddajnika je osnova daljinskega upravljalnika. V praksi lahko isti daljinski upravljalnik uporabljamo za upravljanje več naprav. Čip oddajnika lahko naslavlja 32 sistemov v dveh različnih načinih: kombiniranem in enosistemskem načinu. V kombiniranem načinu se najprej izbere sistem in nato ukaz. Številka izbranega sistema (naslovna koda) se shrani v poseben register in posreduje ukaz, ki se nanaša na ta sistem. Tako je za prenos katerega koli ukaza potreben zaporedni pritisk dveh gumbov. To ni povsem priročno in je upravičeno le pri hkratnem delu z velik znesek sistemi V praksi se oddajnik pogosteje uporablja v enosistemskem načinu. V tem primeru je namesto matrike gumbov za izbiro sistema nameščen mostiček, ki določa številko sistema. V tem načinu je za prenos katerega koli ukaza potreben pritisk samo enega gumba. Z uporabo stikala lahko delate z več sistemi. In v tem primeru je za prenos ukaza potreben le en pritisk na gumb. Poslani ukaz se bo nanašal na sistem, ki je v danem času izbrano z izbirnim gumbom.
Če želite omogočiti kombinirani način, mora biti zatič oddajnika SSM (Single System Mode) nastavljen nizko. V tem načinu oddajnik IC deluje na naslednji način: med mirovanjem sta liniji X in Z oddajnika visoko poganjani z notranjimi vlečnimi tranzistorji p-kanala. Ko pritisnete gumb v matriki X-DR ali Z-DR, se sproži cikel odboja tipkovnice. Če je gumb zaprt 18 taktov, je signal "omogoči oscilator" fiksen. Na koncu cikla odboja se izhodi DR izklopijo in zaženeta se dva cikla skeniranja, ki po vrsti vklopita vsak izhod DR. Prvi cikel skeniranja zazna naslov Z, drugi pregled zazna naslov X. Ko je Z-vhod (sistemska matrika) ali X-vhod (ukazna matrika) zaznan v ničelnem stanju, se naslov zaklene. Ko pritisnete gumb v sistemski matriki, se prenese zadnji ukaz (tj. vsi bitji ukaza so enaki ena) v izbranem sistemu. Ta ukaz se prenaša, dokler se ne sprosti gumb za izbiro sistema. Ko je v ukazni matriki pritisnjen gumb, se ukaz prenese skupaj s sistemskim naslovom, shranjenim v registru zapaha. Če gumb spustite pred začetkom prenosa, se izvede ponastavitev. Če se je prenos začel, bo ne glede na stanje gumba v celoti zaključen. Če hkrati pritisnete več kot en gumb Z ali X, se generator ne bo zagnal.
Za omogočanje enosistemskega načina mora biti pin SSM visok in sistemski naslov mora biti nastavljen z ustreznim mostičkom ali stikalom. V tem načinu so X-linije oddajnika med mirovanjem v visokem stanju. Hkrati se Z-vodi izklopijo, da se prepreči poraba toka. V prvem od dveh ciklov skeniranja se sistemski naslov določi in shrani v zaklepni register. V drugem ciklu se določi številka ukaza. Ta ukaz je poslan skupaj s sistemskim naslovom, shranjenim v registru zapaha. Če mostička Z-DR ni, se kode ne prenašajo.
Če gumb sprostite med prenosom kode, se izvede ponastavitev. Če se gumb sprosti med postopkom odboja ali med skeniranjem senzorja, vendar preden je gumb zaznan, pride tudi do ponastavitve. Izhodi DR0 - DR7 imajo odprt odtok, tranzistorji so odprti v mirovanju.
Koda RC-5 ima dodaten kontrolni bit, ki se obrne vsakič, ko spustite gumb. Ta bit sporoča dekoderju, ali je gumb pritisnjen ali je prišlo do novega pritiska. Kontrolni bit se obrne šele po popolnoma zaključenem prenosu. Cikli skeniranja se izvedejo pred vsakim pošiljanjem, tako da tudi če med pošiljanjem paketa spremenite pritisnjeno tipko na drugo, bodo sistemska številka in ukazi še vedno pravilno preneseni.
Zatič OSC je 1-polni vhod/izhod oscilatorja in je zasnovan za povezavo keramičnega resonatorja pri frekvenci 432 KHz. Priporočljivo je, da zaporedno z resonatorjem povežemo upor z uporom 6,8 Kom.
Testna vhoda TP1 in TP2 morata biti med normalnim delovanjem priključena na maso. Ko je logični nivo na TP1 visok, se poveča frekvenca skeniranja, in ko je logični nivo na TP2 visok, se poveča frekvenca premikalnega registra.
V mirovanju sta izhoda DATA in MDATA v Z-stanju. Impulzno zaporedje, ki ga generira oddajnik na izhodu MDATA, ima frekvenco polnjenja 36 kHz (1/12 frekvence taktnega generatorja) z delovnim ciklom 25 %. Enako zaporedje se ustvari na izhodu DATA, vendar brez oblazinjenja. Ta izhod se uporablja, ko čip oddajnika deluje kot krmilnik za vgrajeno tipkovnico. Signal na izhodu DATA je popolnoma enak signalu na izhodu mikrovezja sprejemnika daljinskega upravljalnika (vendar za razliko od sprejemnika nima inverzije). Oba signala lahko obdela isti dekoder. Uporaba SAA3010 kot vgrajenega krmilnika tipkovnice je v nekaterih primerih zelo priročna, saj mikrokrmilnik uporablja samo en prekinitveni vhod za anketiranje matrike do 64 gumbov. Poleg tega mikrovezje oddajnika omogoča napajalno napetost +5 V.
Oddajnik ustvari 14-bitno podatkovno besedo, katere format je naslednji:
Slika 2. Format kodne podatkovne besede RC-5.
Začetni biti so za nastavitev AGC v IC sprejemniku. Kontrolni bit je znak novega stiskanja. Trajanje ure je 1,778 ms. Dokler je gumb pritisnjen, se podatkovna beseda prenaša v intervalih 64 taktov, tj. 113,778 ms (slika 2).
Prva dva impulza sta začetna impulza in oba sta logična "1". Upoštevajte, da preteče polovica bita (prazno), preden prejemnik določi dejanski začetek sporočila.
Razširjeni protokol RC5 uporablja samo 1 začetni bit. Bit S2 je preoblikovan in dodan 6. bitu ukaza, kar skupaj tvori 7 ukaznih bitov.
Tretji bit je kontrolni bit. Ta bit se obrne vsakič, ko pritisnete tipko. Na ta način lahko sprejemnik loči med tipko, ki ostane pritisnjena, ali tipko, ki jo občasno pritisnete.
Naslednjih 5 bitov predstavlja naslov IR naprave, ki se pošlje s prvim LSB. Naslovu sledi 6 ukaznih bitov.
Sporočilo vsebuje 14 bitov in ima skupaj s premorom skupno dolžino 25,2 ms. Včasih je lahko sporočilo krajše, ker je prva polovica začetnega bita S1 prazna. In če je zadnji bit ukaza logična "0", je tudi zadnji del bita sporočila prazen.
Če tipko držite pritisnjeno, se sporočilo ponovi vsakih 114 ms. Kontrolni bit bo ostal enak v vseh sporočilih. To je signal za programsko opremo sprejemnika, da to interpretira kot funkcijo samodejnega ponavljanja.
Za zagotovitev dobre odpornosti proti hrupu se uporablja dvofazno kodiranje (slika 3).
Slika 3. Kodiranje "0" in "1" v kodi RC-5.
Pri uporabi kode RC-5 boste morda morali izračunati povprečno porabo toka. To je zelo enostavno storiti, če uporabite sl. 4, ki prikazuje podrobno strukturo parcele.
Slika 4. Podrobna struktura paketa RC-5.
Za zagotovitev, da se oprema enako odziva na ukaze RC-5, so kode porazdeljene na zelo specifičen način. Ta standardizacija omogoča oblikovanje oddajnikov, ki omogočajo nadzor razne naprave. Z istimi ukaznimi kodami za iste funkcije v različne naprave oddajnik z razmeroma majhnim številom gumbov lahko hkrati krmili na primer avdio kompleks, TV in videorekorder.
Sistemske številke za nekatere vrste gospodinjske opreme so navedene spodaj:
0 - Televizija (TV)
2 - Teletekst
3 - Video podatki
4 - Video predvajalnik (VLP)
5 - Video snemalnik (VCR)
8 - Video tuner (Sat.TV)
9 - Video kamera
16 - Avdio predojačevalec
17 - sprejemnik
18 - Magnetofon
20 - Kompaktni predvajalnik (CD)
21 - Gramofon (LP)
29 - Razsvetljava
Preostale sistemske številke so rezervirane za prihodnjo standardizacijo ali poskusno uporabo. Standardizirana je tudi korespondenca nekaterih ukaznih kod in funkcij.
Kode ukazov za nekatere funkcije so podane spodaj:
0-9 - Digitalne vrednosti 0-9
12 - Način pripravljenosti
15 - Zaslon
13 - nemo
16 - glasnost +
17 - glasnost -
30 - iskanje naprej
31 - iskanje nazaj
45 - izmet
48 - premor
50 - previjanje nazaj
51 - hitro naprej
53 - predvajanje
54 - stop
55 - vstop
Za izdelavo celotnega IR daljinskega upravljalnika, ki temelji na čipu oddajnika, potrebujete tudi gonilnik LED, ki je sposoben zagotoviti velik impulzni tok. Sodobne LED diode delujejo v daljinskih upravljalnikih, ko impulzni tokovi približno 1 A. Zelo priročno je zgraditi gonilnik LED na tranzistorju MOS z nizkim pragom (logična raven), na primer KP505A. Primer sheme vezja daljinskega upravljalnika je prikazan na sl. 5.
Slika 5. Shematski diagram daljinskega upravljalnika RC-5.
Sistemska številka se nastavi z mostičkom med pinoma Zi in DRj. Številka sistema bo naslednja:
Koda ukaza, ki bo poslana, ko pritisnete gumb, ki zapre vrstico Xi z linijo DRj, se izračuna na naslednji način:
IR daljinski sprejemnik mora obnoviti dvofazno kodirane podatke in se mora odzvati na velike, hitre spremembe moči signala ne glede na motnje. Širina impulza na izhodu sprejemnika se ne sme razlikovati od nominalne za največ 10%. Sprejemnik mora biti neobčutljiv na stalno zunanjo svetlobo. Izpolnjevanje vseh teh zahtev je precej težko. Starejše izvedbe sprejemnika IR daljinskega upravljalnika, tudi tiste, ki uporabljajo specializirane čipe, so vsebovale na desetine komponent. Takšni sprejemniki so pogosto uporabljali resonančna vezja, uglašena na 36 kHz. Vse to je otežilo izdelavo in konfiguracijo zasnove ter zahtevalo uporabo dobre zaščite. V zadnjem času so postali razširjeni tri-polni integrirani IR sprejemniki za daljinsko upravljanje. V enem paketu združujejo fotodiodo, predojačevalnik in gonilnik. Izhod generira navaden TTL signal brez oblazinjenja pri 36 KHz, primeren za nadaljnjo obdelavo v mikrokontrolerju. Takšne sprejemnike proizvajajo številna podjetja, to so SFH-506 podjetja Siemens, TFMS5360 podjetja Temic, ILM5360 podjetja Integral software in drugi. Trenutno obstaja več miniaturnih različic takih mikrovezij. Ker poleg RC-5 obstajajo tudi drugi standardi, ki se razlikujejo predvsem po frekvenci polnjenja, obstajajo integrirani sprejemniki za različne frekvence. Za delo s kodo RC-5 bi morali izbrati modele, zasnovane za frekvenco polnjenja 36 KHz.
Kot sprejemnik IR daljinskega upravljalnika lahko uporabite tudi fotodiodo z ojačevalnikom oblikovalca, ki je lahko specializirano mikrovezje KR1568HL2. Diagram takega sprejemnika je prikazan na sliki 6.
Slika 6. Sprejemnik na osnovi mikrovezja KR1568HL2.
Za sistem upravljanja informacijskega prikaza sem izbral integriran IR sprejemnik daljinskega upravljalnika. Visoko občutljiva fotodioda PIN je nameščena v mikrovezju TSOP1736 kot sprejemnik optičnega sevanja, signal iz katerega se napaja v vhodni ojačevalnik, ki pretvori izhodni tok fotodiode v napetost. Pretvorjeni signal gre v ojačevalnik z AGC in nato v pasovni filter, ki loči signale z delovno frekvenco 36 kHz od šuma in motenj. Izbrani signal se vodi v demodulator, ki je sestavljen iz detektorja in integratorja. V pavzah med impulzi se sistem AGC kalibrira. To krmili krmilno vezje. Zahvaljujoč tej zasnovi se mikrovezje ne odziva na stalne motnje niti pri delovni frekvenci. Aktivna izhodna raven je nizka. Mikrovezje za svoje delovanje ne zahteva namestitve zunanjih elementov. Vse njegove komponente, vključno s fotodetektorjem, so zaščitene pred zunanjimi motnjami z notranjim električnim zaslonom in napolnjene s posebno plastiko. Ta plastika je filter, ki prekinja optične motnje v vidnem območju svetlobe. Zahvaljujoč vsem tem ukrepom je za mikrovezje značilna zelo visoka občutljivost in majhna verjetnost lažnih signalov. Kljub temu so integrirani sprejemniki zelo občutljivi na hrup napajanja, zato je vedno priporočljiva uporaba filtrov, na primer RC. Videz vgrajenega fotodetektorja in lokacija zatičev sta prikazana na sl. 7.
Slika 7. Integrirani sprejemnik RC-5.
Dekodiranje RC-5
Ker je osnova naše naprave mikrokontroler PIC18F252, bomo programsko dekodirali kodo RC-5. Algoritmi za sprejem kode RC5, ki so na voljo v omrežju, večinoma niso primerni za naprave v realnem času, kot je naša naprava. Večina predlaganih algoritmov uporablja programske zanke za ustvarjanje časovnih zakasnitev in merilnih intervalov. To ni primerno za naš primer. Odločili smo se, da uporabimo prekinitve na podlagi padca signala na vhodu INT mikrokontrolerja PIC18F252, merimo časovne parametre z uporabo TMR0 mikrokrmilnika PIC18F252, isti časovnik ustvari prekinitev, ko se izteče čakalni čas za naslednji impulz, tj. ko je bil med dvema pošiljanjema premor. Demodulirani signal iz izhoda mikrovezja DA1 se dovaja na vhod INT0 mikrokrmilnika, kjer se dešifrira in dešifriran ukaz izda menjalni registri za upravljanje ključev. Algoritem dešifriranja temelji na merjenju časovnih intervalov med prekinitvami mikrokontrolerja PIC18F252. Če pozorno pogledate sliko 8, boste opazili nekaj značilnosti. Če je torej interval med prekinitvami mikrokontrolerja PIC18F252 enak 2T, kjer je T trajanje posameznega impulza RC5, potem je lahko prejeti bit 0 ali 1. Vse je odvisno od tega, kateri bit je bil pred njim. To je zelo jasno razvidno iz spodnjega programa s podrobnimi komentarji. Celoten projekt je na voljo za prenos in uporabo v osebne namene. Pri ponatisu je obvezna povezava.
