Ик приемник своими руками обучаемый. Простая система дистанционного управления ик лучах своими руками. Использование TSOP в качестве сенсора
На фото показаны все те элементы, что нам понадобятся для сборки схемы
2. Резистор на 1 ком, и на 300-500 ом (Для наглядности на фото выставил резисторы на 300 и 500 ом)
3. Подстроечный резистор на 47 ком.
4. Транзистор КТ972А или аналогичный по току и структуре.
5. Светодиод использовать можно любой низковольтный.
Принципиальная схема приёмника ИК управления на одном транзисторе:
Приступим к изготовлению фотоприемника. Его схема была взята из одного справочника. Сначала рисуем плату перманентным маркером. Но можно сделать это даже навесным монтажем, но желательно делать на текстолите. Моя плата выглядит так:
Ну теперь, естественно, приступаем к пайке элементов. Паяем транзистор:
Припаиваем резистор в 1 кОм (Килоом) и построечный резистор.
И наконец паяем последний элемент - это резистор на 300 - 500 Ом, я поставил 300 Ом. Разместил его с обратной стороны печатной платы, т.к он мне не позволил припять его с лицевой стороны, из-за своих мутационных лап =)
Все это дело чистим зубной щеткой и спиртом, дабы смыть остатки канифоли. Если всё собрано без ощибок и фотодиод исправный - заработает сразу. Видео работы данной конструкции можно посмотреть ниже:
На видеоролике дистанция маленькая, так как надо было смотреть одновремено и в камеру, и на пульт. Поэтому не смог сфокусировать направления пульта. Если вместо фотодиода поставить фоторезистор, то будет реагировать на свет, проверенно лично, чувствительность даже лучше, чем в оригинальных схемах фоторезистора. На схему подавал 12в, работает нормально - светодиод горит ярко, регулируется яркость и чувствительность фоторезистора. В настоящее время по этой схеме подбираю элементы, чтобы можно было питать ИК приёмник от 220 вольт, и выход на лампочку тоже был 220В. За предоставленную схему отдельное спасибо: thehunteronghosts . Материал предоставил:
Шпионское и охранное оборудование
Журнал Радио 1, 2 номер 1998 год
Ю. ВИНОГРАДОВ, г. Москва
Когда прокладка проводных линий оказывается невозможной, а использование радио по тем или иным причинам затруднено, при создании охранных систем нередко обращаются к инфракрасной (ИК) технике. В предлагаемой статье описан ИК передатчик , который сможет изготовить радиолюбитель, не имеющий большого опыта в конструировании подобного рода устройств, Описание ИК приемника и полезные советы по организации ИК линии связи редакция планирует опубликовать в одном из последующих номеров нашего журнала.
Большие помехи в радиоканалах, разрешенных в России для охранных систем (26 945 кГц и 26 960 кГц), легкость их блокировки, различные административнофинансовые препятствия, возникающие при использовании радио в устройствах охранной сигнализации, заставляют искать иные средства беспроволочной связи. С появлением полупроводниковых излучателей, способных генерировать мощные ИК вспышки, такая возможность стала реальностью.
схема ИК передатчика
На элементах DD1.1 и DD1.2 собран тактовый генератор, работающий на частоте 32 768 Гц. DD3 - счетчик, на выходе 11 которого присутствуют импульсы с частотой 16 Гц, а на выходе 14 - 2 Гц. Элементы DD2.1-DD2.4 образуют переключатель. На его выходе (DD2.4) появляются импульсы с частотой 2 или 16 Гц в зависимости от уровня напряжения на выводе 5 элемента DD2.1.
В дежурном режиме петля охраны замкнута и на выводе 5 DD2.1 - низкий уровень. Высокий уровень с выхода элемента DD2.2 разрешает прохождение импульсов частотой 2 Гц через элемент DD2.3. На выходе DD2.1 также высокий уровень, поэтому импульсы следуют и через элемент DD2.4. При обрыве петли охраны на выводе 5 DD2.1 возникает высокий уровень и импульсы с частотой 16 Гц проходят через этот элемент. На выходе элемента DD2.2 - низкий уровень, поэтому прохождение импульсов через DD2.3 запрещено. На выходе DD2.3 - высокий уровень, и импульсы частотой 16 Гц проходят через элемент DD2.4. Цепь Р1С1 устраняет влияние наводок на петлю охраны.
Дифференцирующая цепь Р5СЗ и элементы DD1.4-DD1.6 формируют из поступающего с выхода DD2.4 меандра короткие импульсы длительностью 10 мкс. Возникающий в коллекторной цепи транзистора VT1 ток возбуждает ИК диод ВI1, и в пространство излучаются короткие ИК вспышки. Итак, передатчик всегда что-то излучает: либо редкие импульсы, если оснований для тревоги нет, либо частые в режиме тревоги.
Важнейшим параметром ИК передатчика, как и любого элемента охранной техники, является его экономичность в дежурном режиме. В табл. 1 показана зависимость тока, потребляемого передатчиком, Iпотр от напряжения источника питания Uпит. В режиме передачи тревожного сигнала Iпотр возрастает примерно на 10%.
Небольшое энергопотребление позволяет ввести резервный источник питания непосредственно в корпус передатчика без увеличения его габаритов. Это могут быть, например, шестивольтные батареи GР11А, Е11А (диаметром 10,3 и высотой 16 мм) или GР476А, КS28, К28L. (диаметром 13 и высотой 25 мм) и др. Продолжительность непрерывной работы с таким источником составит несколько сотен часов. Показанная в табл. 1 зависимость тока через ИК диод Iимп от напряжения питания позволяет судить о мощности ИК вспышек, излучаемых передатчиком, и соответственно о его "дальнобойности".
Печатную плату передатчика изготавливают из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На рис. 2,а показана конфигурация проводников, а на рис. 2,б дано размещение деталей. Фольга со стороны деталей (она показана синим цветом) использована только в качестве общего провода. Места подпайки к ней выводов резисторов, конденсаторов и др. показаны зачерненными квадратами, а соединения "заземляемых" выводов микросхем или позиции проволочных перемычек - квадратами со светлыми точками в центре.
В центре платы сверлят отверстие под ИК диод, его выводы припаивают к соответствующим уширениям на печатных проводниках внакладку.
Конденсаторы С1,С2,С5 - типа КМ-6 (выводы в одну сторону), а СЗ - КМ-5а (выводы в разные стороны). Электролитические конденсаторы С4 и С6 - любых типов, однако диаметр конденсатора С6 должен быть не более 10 мм. Все резисторы -МЛТ-0,125.
Имеющиеся в продаже ИК диоды предназначены для работы в устройствах дистанционного управления бытовыми радиоаппаратами и имеют довольно широкую диаграмму направленности - до 25...300. Для увеличения "дальнобойности" такого излучателя нужно применить линзу-конденсор (рис. 3). Здесь: 1 - печатная плата; 2 - ИК диод; 3 - корпус передатчика (ударопрочный полистирол толщиной 2...2.5 мм); 4 - обойма стандартной пятикратной часовой лупы (на ней должен быть значок "х5"); 5 -линза. Лупу приклеивают к передней стенке корпуса, в которой сделано отверстие диаметром 30...35 мм. Клей - растворенные в растворителе 647 кусочки полистирола. Им же клеют и сам корпус. При указанном на чертеже расстоянии между основанием лупы и печатной платой ИК диод оказывается примерно в фокусе линзы и излучение передатчика сжимается в узкий пучок. Это многократно увеличивает мощность ИК сигнала на другом конце линии связи.
Размещая передатчик, нужно помнить об очень узкой диаграмме направленности его излучения - узел крепления должен позволить точную наводку передатчика и жесткую его фиксацию в лучшем положении. Можно воспользоваться, например, шарнирной головкой от фотоаппарата или кинокамеры, установив ее на стене, раме окна и т. п. А можно выполнить этот узел так, как показано на рис. 4. Узел крепления состоит из отрезка медной проволоки диаметром 1,5..2,5 мм с припаянными на концах латунными кружками (это могут быть, например, старые пятикопеечные монеты). Один из них крепят винтами к боковой стенке излучателя (резьба - в стенке), другой - к опоре. Проволоку сгибают так, чтобы излучатель занял нужное положение. Во избежание значительных вибраций проволока должна быть более короткой.
Испытания показали, что при напряжении питания 6 В передатчик способен обеспечить связь на расстоянии 70 м. Но это не предел. Зависимость расстояния г от тока Iимп при прочих равных условиях имеет вид: r=KVIимп где К - коэффициент, учитывающий "прочие условия". Таким образом, при Uпит=10 В r=100 м. Ток в ИК диоде может быть увеличен и подбором резистора R7: Iимп=(Uпит-4)/R7. Но делать это нужно с осторожностью: в любом сочетании Uпит и R7 амплитуда тока в ИК диоде не должна превышать 2 А во избежание его повреждения. К сожалению, максимально допустимое значение импульсного тока в ИК диодах приходится устанавливать экспериментально -как правило, в справочной литературе эта информация отсутствует.
Значительного увеличения мощности ИК импульсов можно достигнуть, применив ИК диод типа АЛ123А и перестроив "сильноточную" часть усилителя так, как показано на рис. 5. В этом случае может быть получен ток в импульсе Iимп=10 А - допустимый для ИК диода типа АЛ123А. Резистор R4 - самодельный, намотанный из провода с высоким удельным сопротивлением. Длину провода определяют по цифровому омметру или в соответствии с табл. 2. Амплитуду и форму тока, возбуждающего ИК диод, контролируют, подключив осциллограф к резистору R4. Излучающую головку можно изготовить в виде отдельного блока. Печатная плата мощного усилителя показана на рис. 6. Все остальные элементы ИК излучателя могут войти в электронную часть охранной системы в качестве фрагмента,связанного с ИК головкой трехпроводным кабелем.
Схема ИК приемника
Принципиальная схема ИК приемника показана на рис. 7. Микросхема DА1 преобразует импульсы тока, возникающие в фотодиоде ВL-1 под действием ИК вспышек, в импульсы напряжение. Одновибратор, выполненный на элементах DD1.1 и DD2.1, расширяет этот импульс до tф1 = 5 мс (tф1 - R2С5). Одновибратор DD1.3, DD2.3 формирует импульс длительностью tф2= 1.5 с (tф2~ R4С6), разрешающий беспрепятственный подсчет импульсов счетчиком DD3 лишь на этом временном интервале. На элементах DD2.5 и DD2.6 собран звуковой генератор.
Приемник активизируется фронтом первой же ИК вспышки. Запускаются одновибратор DD1.1,DD2.1, а также одновибратор DD1.3, DD2.3. Одновременно цепь DD2.2С7R6 формирует на входе R счетчика DD3 импульс (его длительность tR = 7 мкс, tR - R6С7). устанавливающий счетчик в нулевое состояние Как только отработает одновибратор DD1.1, DD2.1, на выходе элемента DD1.1 возникнет низкий уровень и на счетчик DD3 поступит первый счетный импульс.
Если на фотоприемник поступают импульсы, следующие с частотой 2 Гц (с такой частотой, напомним, следуют ИК вспышки в дежурном режиме), то на выходе 4 счетчика DD3 сохраняется низкий уровень, так как фронтом четвертого импульса (он появится через 0,5x4 = 2 с - по окончании разрешающего счет интервала tф2= 1.5 с) DD3 будет возвращен в предстартовое состояние (диаграмма 4 на рис. 8).
По-иному ведет себя приемник, если на него приходят ИК импульсы, период следования которых равен 62,5 мс, т. е. сигнал тревоги Поскольку четыре периода по 62,5 мс -это 250 мс, что значительно меньше интервала tф2= 1,5 с,то четвертый импульс переведет счетчик DD3 в состояние "4" (высокий уровень на выводе 5). Счетчик в этом состоянии заблокируется (из-за низкого уровня на выходе DD1.2), включится светодиод НL1 и звуковой генератор будет издавать прерывистый сигнал. Это будет продолжаться примерно 1.25 с, после чего возникнет 0,25-секундная пауза и тревожная сигнализация повторится.
При обрыве связи приемник ведет себя иначе. Ьсли в течение примерно 1,5 с приемник не обнаруживает ИК вспышки, конденсатор С8 разряжается по цепи VD6R11DD2.3. Транзистор VТ1 входит в насыщение, напряжение на резисторе R8 возрастает до напряжения питания, на выходе DD1.4 устанавливается низкий уровень, и звуковой генератор излучает тональный сигнал частотой 1 кГц.С появлением первой же ИК вспышки конденсатор С8 быстро зарядится по цепи R10VD5, тональный сигнал прекратится и приемник приступит к анализу поступающих сигналов.
Печатную плату приемника (рис. 9) изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной
1,5 мм. Фотоголовку ИК приемника (фотодиод ВL1, микросхема DА1 и др.), обладающую высокой чувствительностью к электрическим наводкам в широком спек тре частот, необходимо экранировать Экран изготавливают из жести, его раскрой показан на рис. 10. Места сгибов показаны штриховыми линиями. Согнутый экран пропаивают в углах и, установив в нужном положении на плату, припаивают к ней в двух-трех точках.
Внешний вид ИК приемника показан на рис. 11. Конструктивно приемник может быть выполнен так, как показано на рис. 12. Здесь: 1 - корпус приемника (черный полистирол толщиной 2...215 мм): 2 - обойма семикратной ручной лупы (ручка срезана); 3 - ее линза; 4 - печатная плата; 5 - фотодиод. Обойму лупы приклеивают к передней стенке корпуса, имеющей отверстие диаметром около 35 мм (клей растворенные в растворителе 647 кусочки полистирола) Расстояние между стоящими соосно фотодиодом и линзой должно быть близко к фокусному расстоянию линзы. Это сконцентрирует поступающий световой поток на фотодиоде и значительно увеличит чувствительность фотоприемника к слабым сигналам.
В корпусе нужно предусмотреть место для размещения пьезоизлучателя ВF1 и светодиода НL1. К узлу крепления приемника предъявляются те же требования, что и к креплению передатчика: должна быть обеспечена удобная наводка и надежная фиксация в лучшем положении.
Если по условиям связи ИК приемник должен быть вынесен на улицу (для связи, например, с автомобилем, стоящим у торца дома), то во избежание боковых засветок от посторонних источников, способных уменьшить чувствительность, на линзу-
объектив нужно надвинуть бленду. Это может быть, например, зачерненный внутри отрезок пластиковой или металлической тубы длиной 100...150 мм, имеющей подходящий внутренний диаметр. Должны быть приняты в таком случае и меры по влагозащите всей конструкции.
Устройства оповещения (пьезоизлучатель, соетодиод) и источник питания оставляют, конечно, в помещении. Но во "всепогодном" исполнении лучше составить ИК приемник из двух частей: внешней, во влагозащищенный корпус-бленду которой помещают лишь объектив и фотоголовку, и внутренней - со всем остальным. Эти части связывают тонким трехпроводным кабелем.
При необходимости приемник может быть дополнен акустическим излучателем большей мощности, например, динамической головкой, включенной так, как показано на рис. 13, или пьезосиреной АСТ-10 (рис. 14). Пьезосирена сохраняет достаточную мощность и при пониженном напряжении питания (для излучения ею номинальных 110 дБ напряжение питания этого узла дыолжно быть повышено до 12 В).
Как показали предварительные испытания, протяженность ИК линии связи с такими приемником и передатчиком достигает 70 м. Существенное ее увеличение может дать переход на настраиваемую оптику - если вместо неподвижных линз с их приблизительной фокусировкой использовать объективы от старых фотоаппаратов с наводкой на резкость. Угол расхождения лучей в объективе ИК передатчика, его так называемая апертура, должен быть не менее 25...300 по лепестку ИК диода, тогда объектив использует его излучение полностью. В приемнике важнее диаметр объектива - с его увеличением возрастает расстояние, с которого можно зафиксировать ИК вспышку излучателя. "Дальнобойность" передатчика может быть увеличена еще в 1,5...2 раза и более за счет увеличения яркости ИК вспышки.
С другой стороны, в линиях связи, не превышающих 20...25 м (автомобиль или "ракушка" под окнами трех-четырехэтажно-го дома, дом на другой стороне улицы и т. п.), оптика может не потребоваться вообще, во всяком случае в ИК приемнике.
Слушать музыку, смотреть фильмы на компьютере удобнее, если находишься не на стуле перед монитором, а на диване, при этом для управления не нужно вставать, достаточно лишь нажать кнопку на пульте. Но где взять пульт с приемником? Можно купить в магазине, но стоимость подобного комплекта достаточно высока. Однако к счастью изготовить ИК приемник для любого пульта (практически), довольно просто.
Понадобится:
- ИК приемник TSOP1738;
- кабель com порта;
- резисторы на 10 КОм, 4.7 КОм;
- кремниевый диод (любой);
- конденсатор 10 мкф 16 В;
- провода.
ИК приемник своими руками
Фотодиод TSOP1738 на выходе дает уже готовые биты, которые отсылаются в com порт, поэтом нам не нужно паять сложных схем с применением контроллеров.
Как видите ничего сложного. Схема приемника настолько проста, что ее можно собрать навесом. В данной сборке использовался диод КД105Г. Как можно заметить на фото, анод отмечен желтой краской. Если Вы используете другой диод, то полярность необходимо узнать из справочников. Также следует соблюдать полярность и у конденсатора (отрицательный вывод помечен на корпусе).
Обратная сторона.
Другой конец провода припаиваем к разъему com порта.
Для уменьшения размера схемы ее можно аккуратно согнуть. Проследите, чтобы выводы и сами детали не соприкасались друг с другом, иначе получится короткое замыкание.
Можно залить эпоксидной смолой или как в данном случае пластиком Glue Gun. Это убережет устройство от внешних воздействий.
Одноканальный модуль приемника с реле, для срабатывания от любого стандартного инфракрасного пульта, обеспечивает дистанционное управление любой нагрузкой по невидимому ИК каналу . Проект основан на микроконтроллере PIC12F683, а TSOP1738 используется в качестве инфракрасного приемника. Микроконтроллер декодирует серийный проект данных RC5, поступающих от TSOP1738 и обеспечивает управление выходом если данные действительны. На выходе могут быть установлены различные необходимые состояния с помощью перемычки на плате (J1). На печатной плате имеются 3 светодиода: индикатор питания, наличие передачи и срабатывание реле. Эта схема работает с любым RC5 пультом от телевизора, центра и так далее.
Особенности работы схемы
- Питание приемника 7-12В DC
- Ток потребления приемника до 30 мА
- Радиус действия до 10 метров
- RC5 протокол сигнала
- Размеры платы 60 x 30 мм
Хотя в последнее время стало модным использовать радиоканал , в том числе Блютус , самостоятельно изготовить такую аппаратуру совсем не просто. К тому же радиоволны подвержены помехам, да и перехватить их элементарно. Поэтому ИК сигнал в некоторых случаях будет предпочтительнее. Прошивку, рисунки печатных плат и полное описание на английском —
Якорев Сергей
Введение
В сети Internet много простых устройств на базе контроллеров семейства PIC16F и PIC18F фирмы Microchip. Я предлагаю вашему вниманию достаточно сложное устройство. Эта статья думаю будет полезна всем, кто пишет программы для PIC18F, так как вы можете взяв исходные тексты программы создать свою систему реального времени. Информации будет предостаточно, начиная от теории и стандартов, заканчивая аппаратной и программной реализацией данного проекта. Исходные тексты на асемблере снабжены полными коментариями. Поэтому не сложно будет разобраться в программе.
Идея
Как всегда все начинается с идеи. Имеем карту Ставропольского края. На карте имеется 26 районов края. Размер карты 2 х 3 м. Необходимо управлять подсветкой выбранных районов. Управление должно осуществляться дистанционно по инфракрасному каналу управления, далее по тексту просто ИК или IR remote control. Одновременно команды управления должны передаваться на сервер управления на базе РС. При выборе района на карте, сервер управления отображает дополнительную инфомацию на мониторе. По командам с сервера можно управлять отображением информации на карте. Задача поставлена. В конечном итоге мы получили, то что вы видите на фото. Но прежде чем все это реализовать пришлось пройти некоторые этапы и решить различные технические задачи.
Вид со стороны монтажа.
Алгоритм работы устройства
С пульта дистанционного управления система управления отображением информации должна управляться не сложнее выбора программы на TV или задания номера трека на CD. Было решено пульт взять готовый от видеомагнитофона Philips. Выбор номера район задается последовательным нажатим кнопок пульта "Р+" далее две цифровые кнопки номера района, заканчиваем ввод "Р-". При первом выборе района осуществляется его выделение, (включается подсветка светодиодами) а при повторном выборе снимается выделение.
Протокол управления картой с РС сервера управления.
1. Исходящие команды, т.е. команды поступающие с устройства в РС:
1.1. При включении питания на устройстве в РС поступает команда: MAP999
1.2. При включении района: MAP(номер района)1
1.3. При выключении района: MAP(номер района)0
1.4. При включении всей карты: MAP001
1.5. При выключении всей карты: MAP000
2. Входящие команды:
2.1. Включить всю карту: MAP001
2.2. Выключить всю карту: MAP000
2.3. Включить район: MAP(номер района)1
2.4. Выключить район: MAP(номер района)0
2.5. Получить информацию о включенных районах: MAP999 В ответ на эту команду передаются данные о всех включенных районах в формате п. 1.2 (как будто все включенные районы заново включаются).
2.6. Получить информацию о выключенных районах: MAP995 В ответ на эту команду передаются данные о всех выключенных районах в формате п. 1.3 (как будто все выключенные районы заново выключаются).
При выключении последнего включенного района также должна поступать команда "выключение всей карты".
При включении последнего невключенного района также должна поступать команда "включение всей карты".
Номер района представляет собой ASCII-символы цифр (0x30-0x39).
От идеи к реализации
Предвидя, что довольно сложной проблемой может оказаться изготовление собственного корпуса для пульта ДУ, было решено взять готовый пульт ДУ от серийного аппарата. За основу системы ИК управления выбрана система команд ИК управления формата RC5. В настоящее время для управления различной аппаратурой очень широко используется дистанционное управление (ДУ) на ИК-лучах. Пожалуй, первым видом бытовой аппаратуры, где использовалось ИК ДУ, были телевизоры. Сейчас ДУ имеется в большинстве видов бытовой аудио- и видеотехники. Даже переносные музыкальные центры в последнее время все чаще оборудуют системой ДУ. Но бытовая техника это не единственная сфера применения ДУ. Довольно широко распространены приборы с ДУ и на производстве, и в научных лабораториях. В мире существует достаточно много не совместимых между собой систем ИК ДУ. Наибольшее распространение получила система RC-5. Эта система используется во многих телевизорах, в том числе и отечественных. В настоящее время разными заводами выпускается несколько модификаций пультов ДУ RC-5, причем, некоторые модели имеют вполне приличный дизайн. Это позволяет с наименьшими затратами получить самодельное устройство с ИК ДУ. Опуская подробности, почему была выбрана именно эта система, расмотрим теорию построения система на базе формата RC5.
Теория
Что бы понять как работает система управления необходимо вникнуть, что же представляет собой сигнал на выходе пульта ИК ДУ.
Система инфракрасного дистанционного управления RC-5 была разработана фирмой Philips для нужд управления бытовой аппаратурой. Когда мы нажимаем кнопку пульта, микросхема передатчика активизируется и генерирует последовательность импульсов, которые имеют заполнение частотой 36 КГц. Светодиоды преобразуют эти сигналы в ИК-излучение. Излученный сигнал принимается фотодиодом, который снова преобразует ИК-излучение в электрические импульсы. Эти импульсы усиливаются и демодулируются микросхемой приемника. Затем они подаются на декодер. Декодирование обычно осуществляется программно с помощью микроконтроллера. Об этом мы подробно поговорим в разделе посвященному декодированию. Код RC5 поддерживает 2048 команд. Эти команды составляют 32 группы (системы) по 64 команды в каждой. Каждая система используется для управления определенным устройством, таким как телевизор, видеомагнитофон и т.д.
На заре становления систем ИК управления формирование сигнала происходило аппаратно. Для этого разрабатывались специализированные ИС, а сейчас все чаще пульты ДУ делаются на основе микроконтроллера.
Одной из наиболее распространенных микросхем передатчика является микросхема SAA3010 . Кратко рассмотрим ее характеристики.
- Напряжение питания - 2 .. 7 В
- Потребляемый ток в ждущем режиме - не более 10 мка
- Максимальный выходной ток - ±10 мА
- Максимальная тактовая частота - 450 КГц
Структурная схема микросхемы SAA3010 показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Структурная схема ИС SAA3010.
Описание выводов микросхемы SAA3010 приведено в таблице:
| Вывод | Обозначение | Функция |
| 1 | X7 | Входные линии матрицы кнопок |
| 2 | SSM | Вход выбора режима работы |
| 3-6 | Z0-Z3 | Входные линии матрицы кнопок |
| 7 | MDATA | Модулированные выходные данные, 1/12 частоты резонатора, скважность 25% |
| 8 | DATA | Выходные данные |
| 9-13 | DR7-DR3 | Выходы сканирования |
| 14 | VSS | Земля |
| 15-17 | DR2-DR0 | Выходы сканирования |
| 18 | OSC | Вход генератора |
| 19 | TP2 | Тестовый вход 2 |
| 20 | TP1 | Тестовый вход 1 |
| 21-27 | X0-X6 | Входные линии матрицы кнопок |
| 28 | VDD | Напряжение питания |
Микросхема передатчика является основой пульта дистанционного управления. На практике один и тот же пульт дистанционного управления может использоваться для управления несколькими устройствами. Микросхема передатчика может адресовать 32 системы в двух различных режимах: комбинированном и в режиме одной системы. В комбинированном режиме сначала выбирается система, а затем команда. Номер выбранной системы (адресный код) хранится в специальном регистре и происходит передача команды, относящейся к этой системе. Таким образом, для передачи любой команды требуется последовательное нажатие двух кнопок. Это не совсем удобно и оправдано только при работе одновременно с большим количеством систем. На практике передатчик чаще используется в режиме одной системы. При этом вместо матрицы кнопок выбора системы монтируется перемычка, которая и определяет номер системы. В этом режиме для передачи любой команды требуется нажатие только одной кнопки. Применив переключатель, можно работать с несколькими системами. И в этом случае для передачи команды требуется нажатие только одной кнопки. Передаваемая команда будет относится к той системе, которая в данное время выбрана с помощью переключателя.
Для включения комбинированного режима на вывод передатчика SSM (Single System Mode) нужно подать низкий уровень. В этом режиме микросхема передатчика работает следующим образом: во время покоя X и Z-линии передатчика находятся в состоянии высокого уровня с помощью внутренних p-канальных подтягивающих транзисторов. Когда нажата кнопка в матрице X-DR или Z-DR, запускается цикл подавления дребезга клавиатуры. Если кнопка замкнута на протяжении 18 тактов, фиксируется сигнал "разрешение генератора". В конце цикла подавления дребезга DR-выходы выключаются и запускаются два цикла сканирования, включающие по очереди каждый выход DR. В первом цикле сканирования обнаруживается Z-адрес, во втором - X-адрес. Когда Z-вход (матрица системы) или X-вход (матрица команды) обнаруживается в состоянии нуля, происходит фиксация адреса. При нажатии кнопки в матрице системы передается последняя команда (т.е. все биты команды равны единице) в выбираемой сиcтеме. Эта команда передается до тех пор, пока кнопка выбора системы не будет отпущена. При нажатии кнопки в матрице команды передается команда вместе с адресом системы, хранимом в регистре-фиксаторе. Если кнопка отпущена до начала передачи, происходит сброс. Если же передача началась, то независимо от состояния кнопки, она будет выполнена полностью. Если одновременно нажато более одной Z или X кнопки, то генератор не запускается.
Для включения режима одной системы на выводе SSM должен быть высокий уровень, а адрес системы должен быть задан соответствующей перемычкой или переключателем. В этом режиме во время покоя X-линии передатчика находятся в состоянии высокого уровня. В то же время Z-линии выключены для предотвращения потребления тока. В первом из двух циклов сканирования определяется адрес системы и сохраняется в регистре-фиксаторе. Во втором цикле определяется номер команды. Эта команда передается вместе с адресом системы, хранимом в регистре-фиксаторе. Если нет перемычки Z-DR, то никакие коды не передаются.
Если кнопка была отпущена между посылками кода, то происходит сброс. Если кнопка была отпущена во время процедуры подавления дребезга или во время сканирования матрицы, но до обнаружения нажатия кнопки, то также происходит сброс. Выходы DR0 - DR7 имеют открытый сток, в состоянии покоя транзисторы открыты.
В коде RC-5 имеется дополнительный управляющий бит, который инвертируется при каждом отпускании кнопки. Этот бит информирует декодер о том, удерживается кнопка или произошло новое нажатие. Бит управления инвертируется только после полностью завершенной посылки. Циклы сканирования производятся перед каждой посылкой, поэтому даже если во время передачи посылки сменить нажатую кнопку на другую, все равно номер системы и команды будут переданы правильно.
Вывод OSC представляет собой вход/выход 1-выводного генератора и предназначен для подключения керамического резонатора на частоту 432 КГц. Последовательно с резонатором рекомендуется включть резистор сопротивлением 6,8 Ком.
Тестовые входы TP1 и TP2 в нормальном режиме работы должны быть соединены с землей. При высоком логическом уровне на TP1 повышается частота сканирования, а при высоком уровне на TP2 - частота работы сдвигового регистра.
В состоянии покоя выходы DATA и MDATA находятся в Z-состоянии. Генерируемая передатчиком на выходе MDATA последовательность импульсов имеет заполнение частотой 36 кГц (1/12 частоты тактового генератора) со скважностью 25%. На выходе DATA генерируется такая же последовательность, но без заполнения. Этот выход используется в том случае, когда микросхема передатчика выполняет функции контроллера встроенной клавиатуры. Сигнал на выходе DATA полностью идентичен сигналу на выходе микросхемы приемника дистанционного управления (но в отличие от приемника он не имеет инверсии). Оба этих сигнала могут обрабатываться одним и тем же декодером. Применение SAA3010 в качестве контроллера встроенной клавиатуры в некоторых случаях очень удобно, так как для опроса матрицы до 64 кнопок у микроконтроллера расходуется только один вход прерывания. Тем более, что микросхема передатчика допускает питание напряжением +5 В.
Передатчик генерирует 14-битное слово данных, формат которого следующий:
Рисунок 2. Формат слова данных кода RC-5.
Стартовые биты предназначены для установки АРУ в IC приемника. Управляющий бит является признаком нового нажатия. Длительность такта составляет 1.778 мс. Пока кнопка остается нажатой, слово данных передается с интервалом 64 такта, т.е. 113.778 мс (рис. 2).
Первые два импульса являются стартовыми, и оба - логические "1". Отметим, что половина бита (пустая) проходит раньше, чем приемник определит реальный старт сообщения.
Расширенный RC5 протокол использует только 1 старт-бит. Бит S2 трансформируется и добавляетсяк 6-му биту команды, образуя в целом 7 битов команды.
Третий бит - управляющий. Этот бит инвертируется всякий раз, когда нажимается клавиша. Таким путем приемник может различать клавишу, которая остается нажатой, или периодически нажимается.
Следующие 5 бит представляют адресс ИК устройства, который посылается с первым LSB. За адресом следуют 6 бит команды.
Сообщение содержит 14 бит, вместе с паузой имеют общую длительность 25.2 мс. Иногда сообщение может оказаться короче из-за того, что первая половина старт-бита S1 остается незаполненной. И если последний бит команды является логическим "0", тогда последняя часть бита сообщения также пустая.
Если клавиша остается нажатой, сообщение будет повторяться каждые 114 мс. Управляющий бит будет оставаться одинаковым во всех сообщениях. Это сигнал для программы приемника интерпретировать это как функцию автоповтора.
Для обеспечения хорошей помехоустойчивости применяется двухфазное кодирование (рис. 3).
Рисунок 3. Кодирование «0» и «1» в коде RC-5.
При использовании кода RC-5 может понадобиться вычислить средний потребляемый ток. Сделать это достаточно просто, если воспользоваться рис. 4, где показана подробная структура посылки.
Рисунок 4. Подробная структура посылки RC-5.
Для обеспечения одинакового реагирования оборудования на команды RC-5, коды распределены вполне определенным образом. Такая стандартизация позволяет конструировать передатчики, позволяющие управлять различными устройствами. С одними и теми же кодами команд для одинаковых функций в разных устройствах передатчик с относительно небольшим числом кнопок может управлять одновременно, например, аудиокомплексом, телевизором и видеомагнитофоном.
Номера систем для некоторых видов бытовой аппаратуры приведены ниже:
0 - Телевизор (TV)
2 - Телетекст
3 - Видеоданные
4 - Видеопроигрыватель (VLP)
5 - Кассетный видеомагнитофон (VCR)
8 - Видео тюнер (Sat.TV)
9 - Видеокамера
16 - Аудио предусилитель
17 - Тюнер
18 - Магнитофон
20 - Компакт-проигрыватель (CD)
21 - Проигрыватель (LP)
29 - Освещение
Остальные номера систем зарезервированы для будущей стандартизации или для экспериментального использования. Стандартизировано также соответствие некоторых кодов команд и функций.
Коды команд для некоторых функций приведены ниже:
0-9 - Цифровые величины 0-9
12 - Дежурный режим
15 - Дисплей
13 - mute
16 - громкость +
17 - громкость -
30 - поиск вперед
31 - поиск назад
45 - выброс
48 - пауза
50 - перемотка назад
51 - перемотка вперед
53 - воспроизведение
54 - стоп
55 - запись
Для того, чтобы на основе микросхемы передатчика построить законченный пульт ИК ДУ, необходим еще драйвер светодиода, который способен обеспечивать большой импульсный ток. Современные светодиоды работают в пультах ДУ при импульсных токах около 1 А. Драйвер светодиода очень удобно строить на низкопороговом (logic level) МОП-транзисторе, например, КП505А. Пример принципиальной схемы пульта приведен на рис. 5.
Рисунок 5. Принципиальная схема пульта RC-5.
Номер системы задается перемычкой между выводами Zi и DRj. Номер системы при этом будет следующим:
Код команды, который будет передаваться при нажатии кнопки, которая замыкает линию Xi с линией DRj, вычисляется следующим образом:
Приемник ИК ДУ должен восстанавливать данные с двухфазным кодированием, он должен реагировать на большие быстрые изменения уровня сигнала независимо от помех. Ширина импульсов на выходе приемника должна отличаться от номинальной не более чем на 10%. Приемник должен быть нечувствительным к постоянным внешним засветкам. Удовлетворить всем этим требованиям достаточно непросто. Старые реализации приемника ИК ДУ, даже с применением специализированных микросхем, содержали десятки компонентов. Такие приемники часто использовали резонансные контуры, настроенные на частоту 36 КГц. Все это делало конструкцию сложной в изготовлении и настройке, требовало применения хорошего экранирования. В последнее время большое распространение получили трехвыводные интегральные приемники ИК ДУ. В одном корпусе они объединяют фотодиод, предусилитель и формирователь. На выходе формируется обычный ТТЛ сигнал без заполнения 36 КГц, пригодный для дальнейшей обработки микроконтроллером. Такие приемники производятся многими фирмами, это SFH-506 фирмы Siemens, TFMS5360 фирмы Temic, ILM5360 производства ПО «Интеграл» и другие. В настоящее время имеются и более миниатюрные варианты таких микросхем. Поскольку кроме RC-5 существуют и другие стандарты, которые отличаются, в частности, частотой заполнения, существуют интегральные приемники для разных частот. Для работы с кодом RC-5 следует выбирать модели, рассчитанные на частоту заполнения 36 КГц.
В качестве приемника ИК ДУ можно применить и фотодиод с усилителем-формирователем, в качестве которого может служить специализированная микросхема КР1568ХЛ2. Схема такого приемника приведена на рисунке 6.
Рисунок 6. Приемник на микросхеме КР1568ХЛ2.
Для системы управления отображением информации я выбрал интегральный приемник ИК ДУ. В качестве приемника оптического излучения в микросхеме TSOP1736 установлен высокочувствительный PIN фотодиод, сигнал с которого поступает на входной усилитель, преобразующий выходной ток фотодиода в напряжение. Преобразованный сигнал поступает на усилитель с АРУ и далее на полосовой фильтр, который выделяет сигналы с рабочей частотой 36 кГц из шумов и помех. Выделенный сигнал поступает на демодулятор, который состоит из детектора и интегратора. В паузах между импульсами производится калибровка системы АРУ. Управляет этим схема управления. Благодаря такому построению, микросхема не реагирует на непрерывную помеху даже на рабочей частоте. Активный уровень выходного сигнала - низкий. Микросхема не требует для своей работы установки каких-либо внешних элементов. Все ее компоненты, включая фотоприемник, защищены от внешних наводок внутренним электрическим экраном и залиты специальной пластмассой. Эта пластмасса является фильтром, отсекающим оптические помехи в видимом диапазоне света. Благодаря всем этим мерам микросхема отличается весьма высокой чувствительностью и низкой вероятностью появления ложных сигналов. И всеже интегральные приемники весьма чувствительны к помехам по питанию, поэтому всегда рекомендуется применять фильтры, например, RC. Внешний вид интегрального фотоприемника и расположение выводов показаны на рис. 7.
Рисунок 7. Интегральный приемник RC-5.
Декодирование RC-5
Так как основу нашего устройства составляет микроконтроллера PIC18F252 декодирование кода RC-5 будем осуществлять программно. Предлагаемые в сети алгоритмы приема кода RC5 в большинстве своем не подходят для устройств реального времени, каким авляется наше устройство. Большинство предложенных алгоритмов используют программные циклы для формирования временных задержек и интервалов измерения. Для нашего случая это не подходит. Решено использовать прерывания по спаду сигнала на входе INT микроконтроллера PIC18F252, временные параметры измерять при помощи TMR0 микроконтроллера PIC18F252, этот же таймер вырабатывает прерывание когда истекло время ожидания следующего импульса, т.е. когда наступила пауза между двумя посылками. Демодулированный сигнал с выхода микросхемы DA1, поступает на вход INT0 микроконтроллера, в котором происходит его дешифрация и выдача дешифрированной команды на сдвиговые регистры для управления ключами. Алгоритм дешифрации основан на измерении временных интервалов между прерываниями микроконтроллера PIC18F252. Если внимательно посмотреть на рисунок 8, можно заметить некоторые особенности. Так если интервал между прерываниями микроконтроллера PIC18F252 был равен 2Т, где Т это длительность единичного импулься RC5, то принятый бит может быть 0 или 1. Все зависит от того какой бит был перед этим. В приведенной ниже программе с подробными коментариями это очень хорошо видно. Полностью весь проект доступен для скачивания и использования в личных целях. При перепечатывании ссылка обязательна.
