Yakorev Sergey
Uvod
Na internetu postoji mnogo jednostavnih uređaja baziranih na PIC16F i PIC18F kontrolerima iz Microchipa. Predstavljam vam prilično komplikovan uređaj. Mislim da će ovaj članak biti koristan svima koji pišu programe za PIC18F, jer možete kreirati svoj vlastiti sistem u realnom vremenu uzimajući izvorni kod programa. Biće dosta informacija, počevši od teorije i standarda, pa sve do hardverske i softverske implementacije ovog projekta. Izvorni kod sklopa je dat sa punim komentarima. Stoga neće biti teško razumjeti program.
Ideja
Kao i uvek, sve počinje sa idejom. Imamo kartu Stavropoljskog kraja. Na mapi se nalazi 26 okruga regije. Veličina karte je 2 x 3 m. Potrebno je kontrolirati isticanje odabranih područja. Upravljanje se vrši daljinski preko infracrvenog kontrolnog kanala, u daljem tekstu jednostavno IR ili IR daljinski upravljač. U isto vrijeme, kontrolne komande se moraju prenijeti na PC-bazirani kontrolni server. Kada odaberete područje na karti, upravljački server prikazuje dodatne informacije na monitoru. Naredbama sa servera možete kontrolirati prikaz informacija na karti. Zadatak je postavljen. Na kraju smo dobili ono što vidite na fotografiji. Ali prije nego što se sve ovo realizuje, trebalo je proći kroz neke faze i riješiti razne tehničke probleme.
Pogled sa strane montaže.
Algoritam rada uređaja
Sa daljinskog upravljača, kontrolni sistem prikaza informacija ne bi trebalo da se kontroliše ništa teže od odabira programa na TV-u ili podešavanja broja numere na CD-u. Odlučeno je da se spremi daljinski od Philips videorekordera. Izbor broja okruga se postavlja uzastopnim pritiskom na tastere daljinskog upravljača "P+", zatim dva numerička tastera broja okruga, završavamo unosom "P-". Prvi put kada odaberete područje, ono je istaknuto (LED se pale), a drugi put kada ga odaberete, odabir se uklanja.
Protokol za upravljanje karticama sa servera za upravljanje računarom.
1. Odlazne komande, tj. komande koje dolaze sa uređaja na PC:
1.1. Kada se uređaj uključi, računar prima komandu: MAP999
1.2. Kada uključuje područje: MAP(broj područja)1
1.3. Prilikom onemogućavanja regije: MAP(broj regije)0
1.4. Kada uključujete cijelu kartu: MAP001
1.5. Prilikom isključivanja cijele karte: MAP000
2. Dolazne komande:
2.1. Uključite cijelu kartu: MAP001
2.2. Isključite cijelu mapu: MAP000
2.3. Uključiti okrug: MAP(broj okruga)1
2.4. Disable area: MAP(broj oblasti)0
2.5. Dobijte informacije o uključenim područjima: MAP999 Kao odgovor na ovu naredbu, podaci o svim uključenim područjima se prenose u formatu klauzule 1.2 (kao da su sva uključena područja ponovo uključena).
2.6. Dobijte informacije o onemogućenim područjima: MAP995 Kao odgovor na ovu naredbu, podaci o svim onemogućenim područjima se prenose u formatu klauzule 1.3 (kao da su sva onemogućena područja ponovo isključena).
Prilikom isključivanja posljednje uključene oblasti treba primiti i naredbu "isključi cijelu kartu".
Kada uključite posljednju neuključenu oblast, mora se primiti i naredba "omogući cijelu kartu".
Broj okruga su ASCII znakovi (0x30-0x39).
Od ideje do realizacije
Predviđajući da bi mogao biti prilično težak problem proizvesti vlastito kućište za daljinski upravljač, odlučeno je da uzmemo gotov daljinski upravljač sa serijskog uređaja. Za osnovu IC upravljačkog sistema izabran je sistem IC upravljačkih komandi formata RC5. Trenutno se daljinsko upravljanje (RC) na IC zracima vrlo široko koristi za upravljanje raznim uređajima. Možda prva vrsta kućne opreme koja je koristila IR daljinski upravljač bili su televizori. Sada je daljinski upravljač dostupan u većini vrsta kućne audio i video opreme. Čak su i prenosivi muzički centri u posljednje vrijeme sve više opremljeni sistemom daljinskog upravljanja. Ali kućanski aparati nisu jedini opseg daljinskog upravljanja. Uređaji s daljinskim upravljanjem prilično su rasprostranjeni kako u proizvodnji tako iu naučnim laboratorijama. U svijetu postoji dosta nekompatibilnih IR sistema daljinskog upravljanja. Najrasprostranjeniji sistem je RC-5. Ovaj sistem se koristi u mnogim televizijama, uključujući i domaće. Trenutno različite tvornice proizvode nekoliko modifikacija daljinskih upravljača RC-5, a neki modeli imaju prilično pristojan dizajn. Ovo vam omogućava da dobijete kućni uređaj sa IR daljinskim upravljačem po najnižoj cijeni. Izostavljajući detalje zašto je baš ovaj sistem izabran, razmotrimo teoriju izgradnje sistema zasnovanog na RC5 formatu.
Teorija
Da biste razumjeli kako kontrolni sistem funkcionira, morate razumjeti kakav je signal na izlazu IR daljinskog upravljača.
RC-5 infracrveni sistem daljinskog upravljanja razvio je Philips za potrebe kućnih aparata. Kada pritisnemo dugme na daljinskom upravljaču, čip predajnika se aktivira i generiše niz impulsa koji imaju frekvenciju punjenja od 36 kHz. LED diode pretvaraju ove signale u infracrveno zračenje. Emitovani signal prima fotodioda, koja ponovo pretvara IC zračenje u električne impulse. Ovi impulsi se pojačavaju i demodulišu pomoću čipa prijemnika. Zatim se unose u dekoder. Dekodiranje se obično vrši u softveru pomoću mikrokontrolera. O tome ćemo detaljno govoriti u odjeljku o dekodiranju. RC5 kod podržava 2048 komandi. Ovi timovi čine 32 grupe (sistema) od po 64 tima. Svaki sistem se koristi za kontrolu određenog uređaja kao što je TV, videorekorder itd.
U zoru formiranja IR kontrolnih sistema, signal je formiran u hardveru. Za to su razvijeni specijalizirani IC-ovi, a sada se sve više daljinskih upravljača izrađuje na bazi mikrokontrolera.
Jedan od najčešćih IC-a predajnika je SAA3010 IC. Razmotrimo ukratko njegove karakteristike.
Blok dijagram SAA3010 čipa prikazan je na slici 1.
Slika 1. Blok dijagram SAA3010 IC.
Opis pinova čipa SAA3010 dat je u tabeli:
| Zaključak | Oznaka | Funkcija |
| 1 | X7 | Dugme Matrične ulazne linije |
| 2 | SSM | Ulaz za odabir načina rada |
| 3-6 | Z0-Z3 | Dugme Matrične ulazne linije |
| 7 | MDATA | Modulirani izlaz, frekvencija rezonatora 1/12, radni ciklus 25%. |
| 8 | PODACI | Izlaz |
| 9-13 | DR7-DR3 | Scan Outputs |
| 14 | VSS | zemlja |
| 15-17 | DR2-DR0 | Scan Outputs |
| 18 | OSC | Ulaz generatora |
| 19 | TP2 | Test ulaz 2 |
| 20 | TP1 | Test ulaz 1 |
| 21-27 | X0-X6 | Dugme Matrične ulazne linije |
| 28 | VDD | Napon napajanja |
Čip odašiljača je srce daljinskog upravljača. U praksi se isti daljinski upravljač može koristiti za upravljanje više uređaja. Čip odašiljača može adresirati 32 sistema u dva različita režima: kombinovani režim i režim jednog sistema. U kombinovanom režimu, prvo se bira sistem, a zatim komanda. Broj odabranog sistema (adresni kod) pohranjuje se u poseban registar i prenosi se komanda vezana za ovaj sistem. Dakle, za prenos bilo koje komande potrebno je uzastopno pritiskanje dva dugmeta. Ovo nije baš zgodno i opravdano je samo kada se radi istovremeno s velikim brojem sistema. U praksi se predajnik češće koristi u režimu jednog sistema. U ovom slučaju, umjesto matrice dugmadi za odabir sistema, montira se kratkospojnik koji određuje broj sistema. U ovom načinu rada potrebno je samo jednom pritisnuti dugme za slanje bilo koje komande. Koristeći prekidač, možete raditi sa nekoliko sistema. I u ovom slučaju, potrebno je samo jedno pritiskanje dugmeta za prenos komande. Prenesena komanda će se odnositi na sistem koji je trenutno odabran sa prekidačem.
Da bi se omogućio kombinovani način rada, izlaz predajnika SSM (Single System Mode) mora biti primijenjen na niskom nivou. U ovom režimu, čip odašiljača radi na sledeći način: tokom odmora, X i Z linije predajnika se pokreću visoko preko internih tranzistori za povlačenje kanala p-kanala. Kada se pritisne dugme u X-DR ili Z-DR matrici, pokreće se ciklus odbijanja tastature. Ako je dugme zatvoreno 18 ciklusa, signal "omogućen generator" je fiksiran. Na kraju ciklusa debounce, DR izlazi se isključuju i započinju dva ciklusa skeniranja, uključujući svaki DR izlaz zauzvrat. U prvom ciklusu skeniranja nalazi se Z-adresa, u drugom - X-adresa. Kada se utvrdi da je Z-unos (matrica sistema) ili X-unos (matrica instrukcija) u nultom stanju, adresa se zaključava. Kada se pritisne dugme u sistemskoj matrici, poslednja komanda (tj. svi komandni bitovi su jednaki jedan) se prenosi u izabranom sistemu. Ova komanda se prenosi sve dok se dugme za odabir sistema ne otpusti. Kada se pritisne dugme u komandnoj matrici, komanda se prenosi zajedno sa adresom sistema pohranjenom u registru zasuna. Ako se dugme otpusti prije početka prijenosa, dolazi do resetiranja. Ako je prijenos započeo, onda će bez obzira na stanje gumba biti potpuno završen. Ako se istovremeno pritisne više od jednog dugmeta Z ili X, generator se neće pokrenuti.
Da biste omogućili jednostruki sistemski režim, SSM pin mora biti visok i sistemska adresa mora biti postavljena odgovarajućim kratkospojnikom ili prekidačem. U ovom režimu, X-linije predajnika su u visokom stanju tokom odmora. U isto vrijeme, Z-linije se isključuju kako bi se spriječila potrošnja struje. U prvom od dva skeniranja, sistemska adresa se određuje i pohranjuje u bravu. U drugom ciklusu se određuje broj komande. Ova komanda se šalje zajedno sa sistemskom adresom pohranjenom u bravi. Ako nema Z-DR kratkospojnika, onda se kodovi ne prenose.
Ako je dugme otpušteno između slanja koda, dolazi do resetovanja. Ako se dugme otpusti tokom rutine za odbijanje ili tokom skeniranja senzora, ali pre nego što se detektuje pritisak na dugme, tada se takođe dešava resetovanje. Izlazi DR0 - DR7 imaju otvoreni dren, u mirovanju tranzistori su otvoreni.
RC-5 kod ima dodatni kontrolni bit koji se invertuje svaki put kada se dugme otpusti. Ovaj bit obavještava dekoder da li se dugme drži ili je došlo do novog pritiska. Kontrolni bit se invertuje tek nakon potpuno završenog slanja. Ciklusi skeniranja se izvode prije svake poruke, pa čak i ako promijenite pritisnutu tipku na drugu tokom prijenosa poruke, sistemski broj i komande će i dalje biti ispravno preneseni.
OSC pin je ulaz/izlaz 1-pinskog oscilatora i dizajniran je za povezivanje keramičkog rezonatora na frekvenciji od 432 kHz. U seriju sa rezonatorom preporučuje se uključivanje otpornika otpora 6,8 Kom.
Ispitni ulazi TP1 i TP2 moraju biti povezani na masu tokom normalnog rada. Visok logički nivo na TP1 povećava frekvenciju skeniranja, a visok nivo na TP2 povećava frekvenciju registra pomaka.
U mirovanju, DATA i MDATA izlazi su u Z-stanju. Niz impulsa koji generiše predajnik na MDATA izlazu ima radni ciklus od 36 kHz (1/12 frekvencije takta) sa radnim ciklusom od 25%. DATA izlaz generiše istu sekvencu, ali bez dopuna. Ovaj izlaz se koristi kada se čip odašiljača ponaša kao ugrađeni kontroler tipkovnice. Signal na DATA izlazu je potpuno identičan signalu na izlazu čipa prijemnika daljinskog upravljača (ali, za razliku od prijemnika, nema inverziju). Oba ova signala mogu se obraditi istim dekoderom. Korišćenje SAA3010 kao ugrađenog kontrolera tastature je u nekim slučajevima veoma zgodno, pošto mikrokontroler troši samo jedan ulaz prekida za ispitivanje matrice od do 64 tastera. Štaviše, čip predajnika omogućava napajanje od +5 V.
Predajnik generiše 14-bitnu riječ podataka čiji je format:
Slika 2. Format riječi podataka koda RC-5.
Početni bitovi služe za postavljanje AGC-a u IC prijemnika. Kontrolni bit je znak nove štampe. Trajanje sata je 1.778 ms. Sve dok je dugme pritisnuto, reč podataka se prenosi u 64 intervala sata, tj. 113,778 ms (slika 2).
Prva dva impulsa su startni impulsi i oba su logičke "1s". Imajte na umu da polovina bita (prazno) prođe prije nego što primalac odredi pravi početak poruke.
Prošireni RC5 protokol koristi samo 1 početni bit. S2 bit se transformiše i dodaje 6. komandnom bitu, čineći ukupno 7 komandnih bitova.
Treći bit je kontrolni bit. Ovaj bit se invertuje svaki put kada se pritisne tipka. Na ovaj način, prijemnik može razlikovati tipku koja ostaje pritisnuta ili se periodično pritiska.
Sljedećih 5 bitova predstavljaju adresu IC uređaja, koja se šalje s prvim LSB-om. Nakon adrese slijedi 6 komandnih bitova.
Poruka sadrži 14 bitova, zajedno sa pauzom, imaju ukupno trajanje od 25,2 ms. Ponekad poruka može biti kraća zbog činjenice da je prva polovina početnog bita S1 ostavljena prazna. A ako je zadnji bit naredbe logička "0", tada je i posljednji dio bita poruke prazan.
Ako tipka ostane pritisnuta, poruka će se ponavljati svakih 114 ms. Kontrolni bit će ostati isti u svim porukama. Ovo je signal za program prijemnika da to protumači kao funkciju automatskog ponavljanja.
Da bi se osigurala dobra otpornost na buku, koristi se dvofazno kodiranje (slika 3).
Slika 3. Kodiranje "0" i "1" u kodu RC-5.
Kada koristite RC-5 kod, možda će biti potrebno izračunati prosječnu potrošnju struje. To je prilično lako učiniti ako koristite sl. 4, koja prikazuje detaljnu strukturu paketa.
Slika 4. Detaljna struktura paketa RC-5.
Kako bi se osiguralo da oprema jednako odgovara na RC-5 komande, kodovi se distribuiraju na vrlo specifičan način. Ova standardizacija vam omogućava da dizajnirate predajnike koji vam omogućavaju kontrolu različitih uređaja. Sa istim komandnim kodovima za iste funkcije u različitim uređajima, predajnik s relativno malim brojem tipki može istovremeno kontrolirati, na primjer, audio kompleks, TV i videorekorder.
Brojevi sistema za neke kućne aparate su navedeni u nastavku:
0 - TV
2 - Teletekst
3 - Video podaci
4 - Video plejer (VLP)
5 - Video kasetofon (VCR)
8 - Video tjuner (Sat.TV)
9 - Kamkorder
16 - Audio predpojačalo
17 - Tuner
18 - Magnetofon
20 - Kompaktni plejer (CD)
21 - Gramofon (LP)
29 - Osvetljenje
Preostali sistemski brojevi su rezervisani za buduću standardizaciju ili eksperimentalnu upotrebu. Korespondencija nekih komandnih kodova i funkcija je također standardizirana.
Kodovi naredbi za neke funkcije su dati u nastavku:
0-9 - Numeričke vrijednosti 0-9
12 - Režim pripravnosti
15 - Displej
13-mute
16 - jačina +
17 - volumen -
30 - traži naprijed
31 - traži natrag
45 - izbacivanje
48 - pauza
50 - premotavanje unazad
51 - brzo naprijed
53 - reprodukcija
54 - stop
55 - ulaz
Da biste napravili kompletan IR daljinski upravljač baziran na čipu predajnika, potreban vam je i LED drajver koji je sposoban da obezbedi veliku impulsnu struju. Moderne LED diode rade u daljinskim upravljačima pri impulsnim strujama od oko 1 A. Vrlo je zgodno izgraditi LED drajver na MOSFET-u niskog praga (logičkog nivoa), na primjer, KP505A. Primjer dijagrama kola konzole prikazan je na sl. 5.
Slika 5. Šematski dijagram konzole RC-5.
Broj sistema se postavlja kratkospojnikom između pinova Zi i DRj. Sistemski broj će tada biti:
Komandni kod koji će se prenijeti kada se pritisne dugme koje zatvara Xi liniju sa DRj linijom izračunava se na sljedeći način:
IR prijemnik daljinskog upravljača mora oporaviti podatke sa dvofaznim kodiranjem, mora reagirati na velike, brze promjene u nivou signala, bez obzira na smetnje. Širina impulsa na izlazu prijemnika ne bi trebalo da se razlikuje od nominalne vrednosti za najviše 10%. Prijemnik mora biti neosjetljiv na stalno vanjsko osvjetljenje. Zadovoljiti sve ove zahtjeve nije lako. Stare implementacije prijemnika IR daljinskog upravljača, čak i uz upotrebu specijalizovanih mikrokola, sadržavale su desetine komponenti. Takvi prijemnici su često koristili rezonantna kola podešena na 36 kHz. Sve je to otežavalo izradu i prilagođavanje dizajna i zahtijevalo je korištenje dobre zaštite. Nedavno su postali široko rasprostranjeni tri-pinski integrirani IR prijemnici za daljinsko upravljanje. U jednom pakovanju kombinuju fotodiodu, pretpojačalo i oblikovač. Na izlazu se formira regularni TTL signal bez popunjavanja 36 kHz, pogodan za dalju obradu od strane mikrokontrolera. Takve prijemnike proizvode mnoge kompanije, a to su SFH-506 iz Siemensa, TFMS5360 iz Temića, ILM5360 iz Integrala i drugi. Trenutno postoje i više minijaturnih verzija takvih mikro krugova. Budući da osim RC-5 postoje i drugi standardi koji se razlikuju, posebno po radnom ciklusu, postoje integrirani prijemnici za različite frekvencije. Za rad sa RC-5 kodom, trebali biste odabrati modele dizajnirane za radni ciklus od 36 kHz.
Kao prijemnik IR daljinskog upravljača, možete koristiti i fotodiodu sa pojačalom-formatorom, koji može poslužiti kao specijalizirani mikro krug KR1568KhL2. Dijagram takvog prijemnika prikazan je na slici 6.
Slika 6. Prijemnik na KR1568HL2 čipu.
Za sistem upravljanja displejom informacija izabrao sam integrisani IR prijemnik za daljinsko upravljanje. Kao prijemnik optičkog zračenja u mikrokolo TSOP1736 ugrađena je visokoosjetljiva PIN fotodioda, signal iz kojeg se dovodi do ulaznog pojačala, koji pretvara izlaznu struju fotodiode u napon. Konvertovani signal se dovodi u pojačalo sa AGC-om, a zatim u propusni filter, koji odvaja signale radne frekvencije od 36 kHz od šuma i smetnji. Odabrani signal se dovodi do demodulatora koji se sastoji od detektora i integratora. U pauzama između impulsa, AGC sistem se kalibriše. Ovo se kontroliše kontrolnom šemom. Zahvaljujući ovoj konstrukciji, mikrokolo ne reagira na kontinuirane smetnje čak ni na radnoj frekvenciji. Aktivni nivo izlaznog signala je nizak. Mikrokrug ne zahtijeva ugradnju bilo kakvih vanjskih elemenata za svoj rad. Sve njegove komponente, uključujući fotodetektor, zaštićene su od vanjskih smetnji unutarnjim električnim ekranom i punjene su posebnom plastikom. Ova plastika je filter koji uklanja optičke smetnje u opsegu vidljive svjetlosti. Zahvaljujući svim ovim mjerama, mikrokolo karakterizira vrlo visoka osjetljivost i niska vjerovatnoća lažnih signala. Međutim, integrirani prijemnici su vrlo osjetljivi na šum napajanja, pa se uvijek preporučuje korištenje filtera kao što je RC. Izgled integrisanog fotodetektora i lokacija pinova prikazani su na sl. 7.
Slika 7. Integrirani prijemnik RC-5.
RC-5 dekodiranje
Pošto je osnova našeg uređaja mikrokontroler PIC18F252, programski ćemo dekodirati RC-5 kod. Algoritmi za prijem RC5 koda koji se nude na mreži uglavnom nisu prikladni za uređaje u realnom vremenu, kao što je naš uređaj. Većina predloženih algoritama koristi softverske cikluse za generiranje vremenskih kašnjenja i intervala mjerenja. Ovo nije prikladno za naš slučaj. Odlučeno je da se koriste prekidi pri padu signala na INT ulazu mikrokontrolera PIC18F252, mjerenje vremenskih parametara pomoću TMR0 mikrokontrolera PIC18F252, isti tajmer generira prekid kada istekne sljedeći timeout impulsa, tj. kada postoji pauza između dvije poruke. Demodulirani signal sa izlaza DA1 mikrokola se dovodi na INT0 ulaz mikrokontrolera, u kojem se dekodira i dekodirana naredba se izdaje pomačnim registrima za upravljanje ključevima. Algoritam dešifriranja se zasniva na mjerenju vremenskih intervala između prekida mikrokontrolera PIC18F252. Ako pažljivo pogledate sliku 8, možete vidjeti neke karakteristike. Dakle, ako je interval između prekida mikrokontrolera PIC18F252 bio jednak 2T, gdje je T trajanje jednog RC5 impulsa, tada primljeni bit može biti 0 ili 1. Sve ovisi o tome koji je bit bio prije. U donjem programu sa detaljnim komentarima, to je vrlo jasno vidljivo. Cijeli projekt je dostupan za preuzimanje i korištenje u lične svrhe. Prilikom ponovnog štampanja link je obavezan.
U televiziji, domaćinstvu, medicinskoj opremi i drugoj opremi, IR prijemnici infracrvenog zračenja se široko koriste. Mogu se vidjeti u gotovo svakoj vrsti elektroničke opreme, njima se upravlja pomoću daljinskog upravljača.
Tipično, mikrosklop IR prijemnika ima tri pina. Jedan je zajednički i povezan je na minus napajanja GND, drugi u plus vs, a treći je izlaz primljenog signala van.
Za razliku od standardne IR fotodiode, IR prijemnik je sposoban ne samo da prima, već i obrađuje infracrveni signal u obliku impulsa fiksne frekvencije i određenog trajanja. Ovo štiti uređaj od lažnih alarma, pozadinskog zračenja i smetnji od drugih kućanskih aparata koji emituju u IR opsegu. Dovoljno jake smetnje za prijemnik mogu stvoriti fluorescentne štedljive sijalice sa elektronskim balastnim kolom.
Mikro-sklop tipičnog prijemnika IR zračenja uključuje: PIN fotodiodu, podesivo pojačalo, pojasni filter, detektor amplitude, integrirajući filter, uređaj za prag, izlazni tranzistor
PIN fotodioda iz familije fotodioda, u kojoj se, između n i p regiona, stvara još jedna regija iz sopstvenog poluprovodnika (i-područje) - ovo je u suštini sloj čistog poluprovodnika bez nečistoća. To je ono što PIN diodi daje posebna svojstva. U normalnom stanju, struja ne teče kroz PIN fotodiodu, jer je spojena na kolo u suprotnom smjeru. Kada se parovi elektron-rupa generiraju u i-području pod djelovanjem vanjskog IR zračenja, struja počinje da teče kroz diodu. Koji onda ide na podesivo pojačalo.
Tada signal iz pojačala odlazi u propusni filter koji štiti od smetnji u IR opsegu. Pojasni filter je podešen na striktno fiksnu frekvenciju. Obično se primjenjuju filteri koji su podešeni na frekvenciju od 30; 33; 36; 36.7; 38; 40; 56 i 455 kiloherca. Da bi signal koji emituje daljinski upravljač mogao da primi IR prijemnik, on mora biti moduliran istom frekvencijom na koju je podešen filter.
Nakon filtera, signal ide na detektor amplitude i integrirajući filter. Ovo posljednje je neophodno za blokiranje kratkih pojedinačnih signalnih rafala koji se mogu pojaviti zbog smetnji. Nadalje, signal ide na uređaj praga i izlazni tranzistor. Za stabilan rad, pojačanje pojačala se podešava sistemom automatske kontrole pojačanja (AGC).
Kućišta IR modula izrađena su u posebnom obliku koji pomaže fokusiranju primljenog zračenja na osjetljivu površinu fotoćelije. Materijal tela prenosi zračenje sa strogo definisanom talasnom dužinom od 830 do 1100 nm. Dakle, uređaj koristi optički filter. Za zaštitu unutrašnjih elemenata od efekata eksterne e-pošte. polja, koristi se elektrostatički štit.
U nastavku ćemo razmotriti rad kruga IR prijemnika, koji se može koristiti u mnogim radioamaterskim razvojima.
Postoje različite vrste i šeme IR prijemnika u zavisnosti od talasne dužine, talasne dužine, napona, paketa podataka itd.
Kada se kolo koristi u kombinaciji sa infracrvenim predajnikom i prijemnikom, valna dužina prijemnika mora nužno odgovarati talasnoj dužini IR predajnika. Razmotrimo jednu od ovih šema.
Kolo se sastoji od IR fototranzistora, diode, tranzistora sa efektom polja, potenciometra i LED diode. Kada fototranzistor primi bilo kakvo infracrveno zračenje, struja teče kroz njega i tranzistor sa efektom polja se uključuje. Nadalje, LED svijetli, umjesto kojeg se može priključiti drugi teret. Potenciometar se koristi za kontrolu osjetljivosti fototranzistora.
Provjera IR prijemnika |
Budući da je prijemnik IR signala specijalizirani mikrosklop, kako biste bili sigurni da radi, potrebno je na mikrokolo staviti napon napajanja, obično 5 volti. Potrošnja struje u ovom slučaju će biti oko 0,4 - 1,5 mA.
Ako prijemnik ne primi signal, tada u pauzama između rafala impulsa napon na njegovom izlazu praktički odgovara naponu napajanja. Između GND a izlazni pin signala može se izmjeriti bilo kojim digitalnim multimetrom. Također se preporučuje mjerenje struje koju troši mikro krug. Ako premašuje standardni (pogledajte referentnu knjigu), onda je najvjerovatnije mikro krug neispravan.
Dakle, prije početka testiranja modula, moramo odrediti pinout njegovih izlaza. Ove informacije je obično lako pronaći u našem mega vodiču sa podacima o elektronici. Možete ga preuzeti klikom na sliku sa desne strane.
Provjerimo TSOP31236 čip, njegov pinout odgovara slici iznad. Pozitivni izlaz iz vlastitog izvora napajanja povezujemo na pozitivni izlaz IR modula (Vs), a negativni izlaz na GND izlaz. I povezujemo treći izlaz OUT na pozitivnu sondu multimetra. Negativnu sondu spajamo na zajedničku GND žicu. Prebacujemo multimetar u DC napon na 20 V.
Čim počnu pristizati rafali infracrvenih impulsa sa fotodiode IC mikrosklopa, napon na njegovom izlazu će pasti za nekoliko stotina milivolti. U ovom slučaju, bit će jasno vidljivo kako se vrijednost na ekranu multimetra smanjuje sa 5,03 volti na 4,57. Ako otpustimo dugme daljinskog upravljača, ekran će ponovo prikazati 5 volti.
Kao što vidite, IC prijemnik ispravno reaguje na signal sa daljinskog upravljača. Dakle, modul je ispravan. Slično, možete provjeriti sve module u integriranom dizajnu.
Jednokanalni prijemni modul sa relejem, koji se pokreće bilo kojim standardnim infracrvenim daljinskim upravljačem, omogućava daljinsko upravljanje bilo kojim opterećenjem preko nevidljivog IR kanala. Projekat je baziran na mikrokontroleru PIC12F683, a TSOP1738 se koristi kao infracrveni prijemnik. Mikrokontroler dekodira serijski nacrt podataka RC5 koji dolaze iz TSOP1738 i pruža kontrolu izlaza ako su podaci ispravni. Izlaz se može podesiti na različita željena stanja pomoću kratkospojnika na ploči (J1). Na PCB-u se nalaze 3 LED diode: indikator napajanja, prisutnost prijenosa i rad releja. Ovaj sklop radi sa bilo kojim daljinskim upravljačem za TV RC5, centralnim i tako dalje.
Karakteristike šeme
Iako je nedavno postalo moderno koristiti radio kanal, uključujući Bluetooth, uopće nije lako napraviti takvu opremu sami. Osim toga, radio valovi su podložni smetnjama, te ih je elementarno presresti. Stoga će IR signal u nekim slučajevima biti poželjniji. Firmver, crteži štampanih ploča i potpuni opis na engleskom -
Dizajn je takozvana infracrvena barijera i može se koristiti za zaštitu perimetra, prozora, balkona i drugih slabo zaštićenih otvora. Autor je koristio sličan dizajn za zaštitu lođe i bio je zadovoljan stabilnošću rada i izostankom lažnih pozitivnih rezultata. Prema njegovim riječima, uređaj je pouzdano radio na temperaturama od -25 do +30 °C.
Konstruktivno, sigurnosni sistem se sastoji od dva bloka - IC predajnika i prijemnika, koji bi trebalo da budu smješteni sa strane otvora, dok širina samog otvora može dostići 9 m. takođe nema brige. Čim nevidljivi snop prođe uljez, aktivira se alarm.
Predajnik je asimetrični multivibrator sastavljen na tranzistorima VT1 i VT2. Frekvencija i radni ciklus impulsa ovise o ocjenama lanca R1C1 i, s vrijednostima navedenim u dijagramu, približno je jednak 10 kHz. Otpornik R2 ograničava struju za infracrvenu LED HL1.
Prijemnik je sastavljen na tajmeru KR1006VI1 (strani analog 555), ulogu IR prijemnika obavlja fototranzistor VT3, koji ima dovoljno veliko strujno pojačanje. Za korištenje u dizajnu morat će se malo izmijeniti - pažljivo odrezati gornji dio kućišta igličastom turpijom tako da svjetlost padne na kristal. U principu, fotodioda FD-24K može biti dobra alternativa fototranzistoru, ali njena cijena je mnogo veća.
Osetljivost startnog ulaza Z tajmera zavisi od vrednosti otpornika R3, što je opterećenje fototranzistora VT3 - što je veća vrednost, veća je i osetljivost prijemnika. Sam tajmer DA1 je uključen prema klasičnoj šemi detektora propuštenih impulsa. Dok impulsi iz fotosenzora prolaze do ulaza 2 mikrokola, tajmer se stalno ponovo pokreće bez završetka radnog ciklusa. Njegov izlaz je konstantno visok. Tranzistor VT4 je otvoren, trinistor VS1 je zatvoren, relej K1 je bez napona.
Čim IR snop bude blokiran od strane uljeza, impulsi na ulazu za resetovanje će nestati, ciklus brojanja će se normalno završiti i pin 3 tajmera će se smanjiti. Tranzistor VT4 će se zatvoriti, trinistor VS1 će se otvoriti i uključiti relej K1, koji će sa svojim normalno otvorenim kontaktima uključiti alarm ili bilo koji drugi aktuator. Vrijedi napomenuti da je lanac R4R5C3 odabran na takav način da je za završetak radnog ciklusa tajmera dovoljno preskočiti nekoliko impulsa od predajnika - alarm se aktivira kada teniska loptica prođe između predajnika i prijemnika. Da biste smanjili osjetljivost, dovoljno je povećati vrijednost otpornika R6 ili kondenzatora C3. Nakon obnavljanja prolaza IR zraka, krug će se vratiti u prvobitno stanje, s izuzetkom trinistora, koji će ostati otvoren i neće ukloniti alarm sve dok njegov krug napajanja nakratko ne prekine SA1 prekidač.
O detaljima. Predajnik može koristiti tranzistore KT315A - B, KT375A-B, KT3102B-E (VT1). Umjesto VT2 će raditi KT3107A ili KT361A - G. Kondenzator C2 je oksidnog tipa K50-20. Krug odašiljača praktički ne treba podešavati. Prijemnik može koristiti tranzistore KT312B - V, KT315A - B ili bilo koju drugu n-p-n strukturu male snage (VT4). Relej RES15 pasoš RS4.591.004 ili RES10 sa pasošem RS4.524.302 se koristi kao K1. Trinistor - KU101 ili KU201 sa bilo kojim slovnim indeksom. U drugom slučaju, možda ćete morati odabrati vrijednost otpornika R7.
Oksidni kondenzatori - K50-20 za radni napon od najmanje 25 V, ostatak - KM5, KM6-B. Otpornici - MLT-0,25. Kao izvor napajanja za sistem je pogodan bilo koji stabilizovani izvor napona od 9-15 V. Potrošnja struje u uključenom režimu (prijemnik + predajnik) je 25-30 mA.
Kada ga prvi put uključite, zbog ispražnjenog kondenzatora C3, tajmer će se odmah pokrenuti i uključiti alarm, za gašenje kojeg je dovoljno nakratko isključiti prekidač SA1.
A.P. Kaškarov "Foto i termalni senzori u elektronskim kolima", 2004
Predstavljamo jednostavan projekat za stvaranje IC barijere dugog dometa - do 5 metara. Uređaj se može koristiti i kao senzor blizine ili raskrsnice. Infracrvena barijera ima relejni izlaz, koji vam omogućava da je povežete na bilo koji električni uređaj (lampa, motor, alarm, itd.). Velika snaga predajnika i osjetljivost prijemnika omogućavaju pokrivanje udaljenosti do 4 metra, kao i korištenje reflektora kao senzora do udaljenosti od 1 metar.
Barijera ima dva modula: jedan je predajnik, a drugi prijemnik. Predajnik koristi klasični, na 555 čipu, koji radi kao generator impulsa. BC327 tranzistor pojačava ove impulse i dovodi ih do infracrvenih LED dioda.
Impulsni prijenos ima dvije prednosti. Prvo: prijemnik, uz pomoć filtera, može istaknuti signal odašiljača na pozadini smetnji. Drugo: ako su impulsi kratki, onda možete koristiti više snage LED dioda u emiterima, bez rizika da ih spalite, a samim tim i dobijete veći radijus djelovanja. Uz vrijednosti detalja prikazane na dijagramu, frekvencija odašiljanja će biti 1,3 kHz, a impulsi će imati širinu od 25 µs. A periodi tišine će biti 750 mikrosekundi. Odnos je 1 prema 30.
Kolo prijemnika je složenije od predajnika i koristi LM324 operacijsko pojačalo kao operaciono pojačalo. Slab IR signal koji ide do fototranzistora će pojačati i filtrirati prvi element op-pojačala, a zatim ponovo pojačati i ispraviti kroz drugi element op-pojačala i 1N914 diode.
