Собрав JDM программатор, приступаем к поискам какой-либо несложной для повторения схемы. Довольно часто это бывают банальные мигалки на светодиоде или часы на LED индикаторах, но первый вариант практического применения почти не имеет, а второй нередко не подходит не потому, что нежелателен, а потому, что радиолюбитель, особенно начинающий или проживающий в глубинке, не всегда располагает нужными компонентами (например, кварцевым резонатором или LED индикаторми).
Фотодатчик TSOP1738 был заменён мной на TSOP1736, но можно поэкспериментировать и с аналогичными деталями, снятыми с неисправной аппаратуры.
Микроконтроллеры, указанные в схеме, прошиваются разными прошивками - оба варианта прошивок можно скачать с упомянутого выше сайта.
Реле можно использовать любое на напряжение обмотки 12 вольт.
Немного об остальных деталях, поскольку на схеме номиналы некоторых из них читаются не очень хорошо:
C1 - 220 мкФ 25 В;
C2 - 220 мкФ, не менее 10 В;
C3 - 0,1 мкФ (тут в схему автора вкралась опечатка - следующий конденсатор, электролитический, должен иметь порядковый номер 4);
C4 - 4,7 мкФ 10 В;
R1 - 330 Ом;
R2 - 1K;
R3 - 4,7 K;
Т1 - BC547, КТ315 или другие аналогичные транзисторы структуры N-P-N;
LED - светодиод любого типа и понравившегося цвета;
D1 - 1N4148, 1N4007 или аналоги;
Кнопка - без фиксации.
Стабилизатор - любой на 5 вольт.
ПДУ видеомагнитофона, телевизора, музыкального центра или спутникового ресивера возможно применить для выключения и включения различных бытовых электроприборов, в том числе и освещение.
В этом нам поможет дистанционное управления своими руками, схема которого приведенная в данной статье.
Для дистанционного управления приборами применяется следующий механизм. На ПДУ нажимают и держат произвольную кнопку в течении 1 секунды. На непродолжительное нажатие (например во время управления музыкальным центром) система не откликается.
Для того, чтобы исключить отклик телевизора на управление приборами, необходимо выбирать не применяемые кнопки на ПДУ или применить пульт от выключенного в это время прибора.
Принципиальная схема дистанционного управления изображена на рисунке 1. Специальная микросхема DA1 усиливает и формирует электросигнал фотодиода BL1 в электроимпульсы. На радиоэлементах DD1.1 и DD1.2 построен компаратор, а на радиоэлементах DD1.3, DD1.4 — генератор импульсов.
Состояние системы управления (включена или выключена нагрузка) контролирует триггер DD2.1. В случае если на прямом выходе данного триггера лог 1, генератор будет функционировать на частоте примерно 1 кГц. На эмиттерах транзисторов VT1 и VT2 появятся импульсы, которые сквозь емкость С10 поступят на контролирующий вывод симистора VS1. Он будет отпираться в начале каждого полупериода сетевого напряжения.
В первоначальном положении на контакте 7 микросхемы DA1 находится лог 1, емкость С5 заряжена сквозь сопротивления R1, R2 и на входе С триггера DD2.1 лог 0. Если на фотодиод BL1 идут сигналы ИК излучения с пульта дистанционного управления, на контакте 7 микросхемы DA1 окажутся сигналы, и емкость С5 будет разряжаться сквозь диод VD1 и сопротивление R2.
Когда потенциал на С5 снизится до нижнего уровня компаратора (через 1 секунду или более), компаратор переключится и на ввод триггера DD2.1 поступит сигнал. Состояние триггера DD2.1 поменяется. Так совершается переключение приборов из одного состояния в другое.
Микросхемы DD1 и DD2 возможно использовать схожие из серий К564, К176. VD2 — стабилитрон на напряжение 8-9 вольт и ток более 35 мА. Диоды VD3 и VD4 — КД102Б или схожие. Оксидные емкости — К50-35; С2, С4, С6, С7 — К10-17; С9, С10 — К73-16 или К73-17.
Заключается в подборе сопротивления R2 такой величины, чтобы переключение совершалось через 1…2 с. Если повышения величины данного сопротивления приведет к тому, что емкость С5 не будет разряжаться до порогового напряжения, необходимо увеличить в 2 раза емкость С5 и повторно произвести регулировку.
Емкость С6 следует ставить в том случае, если продолжительность фронта импульса, идущего с компаратора на триггер, будет чрезмерно большой и он будет переключаться нестабильно.
Если применяемый ПДУ не дозволяет управлять прибором без помех телевизору, возможно собрать самодельный пульт дистанционного управления, который является генератором прямоугольных сигналов с частотой следования 20…40 кГц, функционирующий на излучающий ИК диод. Варианты подобного ПДУ на таймере КР1006ВИ1 (
СИСТЕМА ДУ НА ИК-ЛУЧАХ НА КИТАЙСКИХ МИКРОСХЕМАХ
Сейчас в нашей стране стало очень много различной китайской электроники, как готовой, так и разных деталей и компонентов и прочего. Очень популярны разные летающе-ездящие игрушки на радиоуправлении или на ИК-управлении. В большинстве они построены на основе одного комплекта микросхем: SM6135-SM6136, соответственно, кодер и декодер системы управления. Эти микросхемы можно добыть из неисправных игрушек или просто купить в магазине.
Здесь я хочу показать как с этими микросхемами можно организовать пятикомандное дистанционное управление на ИК-лучах, например, чтобы управлять самодельным аудиоцентром или может быть роботом.
На рисунке показан пульт и декодер.
Пульт слева, на SM6136. Как видите, деталей очень мало и схему можно выполнить очень компактно. Кнопки S1-S5 служат для подачи команд. Команды передаются определенной последовательностью пачек импульсов. Пачки импульсов запопнены модулирующей частотой. Эта модулирующая частота, а так же, эквивалентная частота передачи командного импульсного сигнала зависит от частоты тактового генератора, которая устанавливается резистором R1 Частота модуляции пачек равна половине частоты тактового генератора, которую можно измерить на контрольном выводе 13 D1.
Импульсный модулированный сигнал поступает на ключ на VT1 и через него на ИК-светодиод HL1. Ток через HL1 ограничивается резистором R3. Светодиод HL1 - любой ИК-светодиод от пульта ДУ телевизора с питанием 3V.
HL2 - индикатор передачи команды.
Приемная схема показана справа, на микросхеме SM6135. Посылки пульта принимает интегральный фотоприемник FL1. Это стандартный фотоприемник ДУ от телевизора, под модулирующую частоту 38 кГц. На транзисторе VT2 - инвертор. А команды появляются в виде логических единиц на выводах 7, 6, 10. 11, 12 D1. Тактовую частоту устанавливают резистором R4.
Настройка
Начните с пульта. Измеряя частоту на выв 13 D1 установите ее равной духкратной частоте, необходимой для сопряжения с фотоприемником. То есть, если это SFH506-38, то есть, частота 38 кГц, то на выводе 13 D1 должно быть 76 кГц.
Затем, передавая и принимая команды настройте R4 так чтобы команды принимались, и с наибольшей дальностью.
Этот же комплект SM6136/6135 используется и в системах радиоуправления моделями и игрушками. В этом случае, командные импульсы снимаются с 8-го вывода SM6136, на котором они не заполнены модулирующими импульсами, то есть, чисто командный код, без заполнения импульсов. Этот код подается на модулятор передатчика.
Приемная часть тоже отличается, так как в ней используется усилительные каскады микросхемы SM6135 (выводы 1-3, 14-16). На этих каскадах собирается схема усилителя сигнала, поступающего от сверхрегенеративного детектора.
Одна из возможных схем радиоуправления моделью показана на втором рисунке.
Среди устройств, предназначенных для дистанционного управления и контроля, устройства, использующие инфракрасное (ИК) излучение, занимают давнее и почетное место.
Например, первые пульты дистанционного управления на инфракрасных лучах появились в 1974 году благодаря фирмам Grundig и Magnavox, которые выпустили первый телевизор, оснащенный таким управлением. Датчики, использующие ИК-излучение, широко используются в автоматике.
Основным преимуществом устройств управления на ИК-лучах является их низкая чувствительность к электромагнитным помехам, а также то, что эти устройства сами не создают помех другим электронным устройствам. Как правило, ИК дистанционное управление ограничивается жилым или производственным помещением, а излучатель и приемник ИК излучения должны находиться в прямой видимости и быть направленными друг на друга.
Эти свойства определяют основную сферу применения рассматриваемых устройств – дистанционные управление бытовыми приборами и устройствами автоматики на небольших расстояниях, а также там, где требуется бесконтактное обнаружение пересечения линии прямолинейного распространения излучения.
Даже на заре своего возникновения устройства на ИК лучах были весьма просты в разработке и применении, в настоящее же время при использовании современной электронной базы такие устройства стали еще проще и надежнее. Как нетрудно заметить, даже мобильные телефоны и смартфоны оснащаются ИК-портом для связи и управления бытовой техникой по ИК-каналу, несмотря на широкое применение беспроводных технологий, таких как Bluetooth и Wi-Fi.
Компания Мастер Кит предлагает несколько модулей, работающих с использованием ИК-излучения, предназначенных для применения в проектах DIY.
Рассмотрим три устройства разной степени сложности и назначения. Для удобства основные характеристики всех устройств сведены в таблицу, расположенную в конце обзора.
Устройство состоит из двух модулей – передатчика и приемника. Передатчик собран на сдвоенном интегральном таймере NE556 и формирует прямоугольные импульсы с заполнением частотой 36 кГц. Таймер имеет достаточно мощный токовый выход для того, чтобы непосредственно управлять подключенными к нему инфракрасными светодиодами.
Одиночным аналогом NE556 является знаменитый интегральный таймер NE555, который вот уже много десятков лет верой и правдой служит целой армии радиолюбителей для разработки электронных устройств. Изучить таймер на примерах 20 электронных схем, разработанных на основе этого таймера, можно с помощью набора-конструктора «Классика схемотехники» их серии Азбука электронщика. При сборке схем даже не потребуется паяльник; все они собираются на беспаечной макетной плате.
Излученный сигнал принимается приемником, основой которого является специализированная микросхема, детектируется пиковым детектором и поступает на усилитель тока на транзисторе, к которому подключено реле, позволяющее коммутировать ток до 10А.
Инфракрасный барьер, несмотря на простоту, является достаточно чувствительным устройством, и позволяет работать как на «просвет», так и на «отражение» и требует изготовления бленд для передатчика и приемника, устраняющих влияние переотраженных сигналов.
Пример применения инфракрасного барьера совместно с набором «Цифровая лаборатория» из уже упомянутой серии Азбука электронщика можно посмотреть .
Модуль позволяет управлять освещением или другими электроприборами, используя любую кнопку пульта ДУ.
Как правило, на каждом пульте ДУ есть редко используемые или вовсе не используемые кнопки. Применив этот выключатель, вы сможете включать и выключать люстру, вентилятор и т.п. с того же пульта ДУ, с которого вы управляете телевизором или музыкальным центром.
При подаче питания модуль в течение 10 секунд «ждет» получения сигнала, соответствующего выбранной кнопке пульта, и по истечению этого времени «запоминает» нажатую кнопку. После этого для срабатывания реле модуля достаточно один раз нажать эту кнопку, при повторном нажатии реле выключится. Таким образом, реализуется режим управления типа «триггер». Модуль остается запрограммированным даже при отключении его питания.
Следует отметить, что модуль «помнит» свое последнее состояние при отключении питания.
В устройстве предусмотрен режим автоматического отключения нагрузки примерно через 12 часов после ее включения на случай, если нагрузку забыли выключить.
Реле модуля может коммутировать мощность до 1500 Вт.
Каждый из 4-х каналов дистанционного управления работает в режиме «кнопка», т.е. реле канала замкнуто, пока нажата соответствующая кнопка на пульте ДУ.
С помощью модуля можно организовать реверсивное управление двумя коллекторными электродвигателями, поскольку каждое реле имеет один нормально замкнутый (NC) и один нормально разомкнутый (NO) контакты с общим проводом.
Для удобства использования каждый канал оснащен светодиодом, индицирующим включение реле.
Пульт комплекта питается от элемента CR2032.
Управление нагрузкой с большей мощностью для всех рассмотренных устройств можно осуществить с помощью модулей расширения:
До 4000 Вт: подойдет модуль расширения ;
До 8000 Вт: подойдет модуль расширения .
Модули с инфракрасным управлением
Артикул | Название | Напряжение питания | Число каналов управления | Максимальная мощность нагрузки одного канала, Вт | Примеры применения |
Инфракрасный барьер | 12В постоянный | Охранные устройства; спортивные соревнования; робототехника; устройства автоматики |
|||
Выключатель освещения | 12В постоянный; 220В переменный | Управление освещением, вентиляцией, отоплением |
|||
Комплект беспроводного управления | 12В постоянный | Реверсивное управление коллекторными двигателями; 4-х канальное управление бытовыми приборами |
Завязка или «Как начинался девайс»
…Когда я пришёл, Виктория сидела на диване, уставившись в телевизор. День выдался тяжёлый, поэтому ей не хотелось ничего делать. Несколько минут мы смотрели какой-то попсовый сериал, потом он закончился, и Вика выключила телевизор. В комнате стало темно. На улице шумел дождь, и от этого казалось, что дома тоже холодно.
Вика поднялась с дивана и принялась, на ощупь, искать выключатель от светильника. Настенный светильник висел, почему-то, не у дивана, а на другой стене и приходилось топать через всю комнату, чтобы зажечь свет. Когда она, наконец, включила его, комната наполнилась тёплым светом лампочки накаливания.
Около меня, на помятой простыне, лежал пульт от телевизора. Нижние кнопки без опознавательных знаков и, скорее всего, не использовались. И тут у меня возникла интересная мысль…
— Вик, а хочешь, я сделаю так, что твой светильник можно будет пультом от ящика включить? Там даже кнопки лишние есть…
Концепция
Наше устройство должно уметь принимать сигнал с ИК-пульта, отличать «свою» кнопку от других, и управлять нагрузкой. Первый и последний пункты простые, как топор. А вот со вторым немного интереснее. Я решил не ограничиваться каким-то конкретным пультом (Почему? – «Не интересно так!»), а сделать систему, которая может работать с разными моделями пультов от разной техники. Лишь бы ИК-приёмник не спасовал, и уверенно ловил сигнал.
Ловить сигнал будем с помощью фотоприёмника . Причем не каждый приёмник подойдёт – несущая частота должна совпадать с частотой пульта. Несущая частота приёмника указана в его маркировке: TSOP17xx – 17 это модель приёмника, а хх – частота в килогерцах. А несущую частоту пульта можно найти в документации или в инете. В принципе, сигнал будет приниматься, даже если частоты не совпадают, но чувствительность будет фиговой – придётся тыкать пультом прямо в приёмник.
Каждая компания, выпускающая бытовую технику, вынуждена соблюдать стандарты при изготовлении «железа». И частоты модуляции у пультов, тоже стандартные. Зато разработчики отрываются на программной части – разнообразие протоколов обмена между пультом и устройством просто поражает. Поэтому, пришлось придумать универсальный алгоритм, которому плевать на протокол обмена. Работает он так:
 |
В памяти устройства хранятся контрольные точки. Для каждой такой точки нужно записать время и состояние выхода с ИК-приёмника – 0 или 1.
При получении сигнала с пульта, МК будет последовательно проверять каждую точку. Если все точки совпали – то это была та самая кнопка, на которую устройство запрограммировали. А если выход с приёмника хотя-бы в одной точке не совпал с шаблоном, то устройство никак не отреагирует.
Впрочем, баги никто не отменял! Возможно, что, сигнал будет отличаться от шаблона, но
в контрольных точках значения будут одинаковые. Получится ложное срабатывание. Казалось-бы – редкостное западло, и бороться с ним пипец сложно! Но на самом деле не всё так плохо (а местами даже хорошо).
Во-первых, у нас ведь цифровой сигнал, а значит, импульсы идут с постоянными задержками (таймингами) и просто-так не возникают. Поэтому, если точки стоят достаточно плотно, то можно не бояться, что какой-нибудь импульс будет пропущен.
Во-вторых мелкий шум (обычно выглядит, как редкие короткие импульсы) в большинстве случаев идёт лесом – ибо если он не попадёт прямо на контрольную точку, то нифига не повлияет на систему. Значит у нас есть естественная защита от шума.
Второй тип ошибок (aka «Пропуск команды») бывает из-за того, что точка расположена слишком близко к фронту импульса (к тому месту, где сигнал на выходе приёмника меняет свой уровень).
Представь себе, что через несколько микросекунд после контрольной точки сигнал должен меняться с HIGH на LOW. А теперь представь, что пульт выдал команду чуть быстрее, чем обычно (довольно часто случается). Фронт импульса сдвинулся во времени, и теперь он происходит ДО контрольной точки! Выход с приёмника не совпадёт с шаблоном и система сбросится.
Чтобы этого не происходило, нужно размещать контрольные точки подальше от фронтов.
«Всё круто» — скажешь ты – «Но откуда мне взять контрольные точки?». Вот и я над этим долго тупил. В результате решил доверить расстановку точек тебе.
На устройстве есть джампер J1. Если при включении он замкнут – устройство будет тупо передавать через UART всё, что выдаёт ИК-приёмник. На другой стороне провода эти данные принимает моя программа, которая выдаёт на экран компа импульсы с TSOP’а. Тебе остаётся только мышкой раскидать по этому графику контрольные точки, и прошить их в EEPROM. Если возможности использовать UART нету, то на помощь приходит джампер J2. Когда он замкнут – устройство не выдаёт данные по UART, а складывает их в EEPROM.
 |
Схема
Простая до безобразия. В качестве контроллера я взял ATTiny2313. Частота 4 мегагерца, от кварца, или внутренней RC цепочки.
На отдельный разъём выведены линии RX и TX для связи, и питание. Туда – же выведен RESET для того чтобы можно было перепрошивать МК, не вынимая из устройства.
Выход фотоприёмника подключается к INT0, он подтянут к питанию через резистор в 33к. Если будут сильные помехи, то можно поставить туда резистор поменьше, например, 10к.
На пинах D4 и D5 висят джамперы. Jumper1 на D5 и Jumper2 на D4.
К пину D6 подцеплен силовой модуль. Причём симистор я взял самый мелкий из тех, что у меня были – BT131. Ток у него 1А – не круто, но зато корпус не слишком большой — ТО92. Для мелкой нагрузки самое то. Опторазвязку я сделал на MOC3023 – у неё нет датчика пересечения нуля, а значит она подходит для плавного управления нагрузкой (здесь я это так и не реализовал).
Порт B почти полностью выведен на разъём – туда можно прицепить индикатор или ещё что-нибудь. Этим-же разъёмом я пользуюсь при прошивке девайса. Пин B0 занят светодиодом.
Питается всё это дело через LM70L05 и диодный мост. То есть на вход можно подавать переменное напряжение, например, с трансформатора. Главное, чтобы оно не превышало 25 Вольт, а то умрёт либо стабилизатор, либо кондер.
Плата получилась вот такая:
 |
 |
Да, она немного отличается от той платы, которая лежит в архиве. Но это не значит, что я сделал себе убер-продвинутую плату, а вам подсунул демо версию:). Напротив, моя плата имеет пару недостатков, которых нет в конечной версии: у меня не выведена на штырёк ножка RESET, и светодиод висит на PB7. А это не очень способствует внутрисхемному программированию.
Прошивка
Устройство может работать в двух режимах. В первом – когда J2 замкнут – оно просто передаёт импульсы с фотоприёмника в UART. С него и начнём:
UART работает на скорости 9600, т.е, при частоте 4МГц в регистр UBRR записываем 25.
…ждём, пока не дёрнется ножка фотоприёмника. Как только она опустилась (изначально-то она болтается на pull-up резисторе) мы запускаем таймер (TIMER/COUNTER1, тот, что на 16 бит) и врубаем прерывание INT0 на любое изменение входа – any logical change (ICS00 = 1). Таймер тикает… ждём.
Импульс с пульта кончился – выход с фотоприёмника взметнулся вверх, прерывание сработало. Теперь записываем в память значение таймера и сбрасываем таймер. Ещё нужно инкрементировать указатель записи, чтобы в следующем прерывании записать в другую ячейку памяти.
Ещё импульс… выход дёргается… прерывание… запись значения таймера в память… сброс таймера… указатель + 2 (мы пишем два байта за раз)…
И так будет продолжаться до тех пор, пока не станет ясно, что конец (оперативки) близок. Или, пока сигнал не кончится. В любом случае, мы стопорим таймер и отключаем прерывания. Потом, не спеша выкидываем всё, что насобирали, в UART. Или, если J2 замкнут – в EEPROM.
В конце можно затупить в бесконечный цикл и ждать ресета – миссия выполнена.
А на выходе получится последовательность чисел. Каждое из них – время между изменениями состояния выхода TSOP’a. Зная, с чего началась эта последовательность (А мы знаем! Это перепад с HIGH на LOW), мы можем восстановить всю картину:
После инициализации сидим и ждём, пока TSOP дёрнется. Как только это случилось – читаем из EEPROM первую точку, и в простом цикле тупим столько, сколько там написано. При этом время считаем пачками по 32us. Выйдя из ступора, проверяем – что-там на выходе приёмника.
Если выход не совпал с тем, что мы ожидали – это не наша команда. Можно спокойно дожидаться конца сигнала и начинать всё сначала.
Если выход соответствует нашим ожиданиям – загружаем следующюю точку и проверяем её. Так до тех пор, пока не наткнёмся на точку, время которой = 0. Это значит, что точек больше нет. Значит вся команда совпала, и можно дёргать нагрузку.
Вот так, получается, простенький алгоритм. Но ведь чем проще, тем надёжнее!
Софтина
Сначала я думал сделать автоматическое запоминание шаблона. То есть ты замыкаешь джампер, тыкаешь пультом в TSOP, а МК сам расставляет контрольные точки и складывает их в EEPROM. Потом стало ясно, что идея бредовая: более-менее адекватный алгоритм получится чересчур сложным. Или не будет универсальным.
Второй идеей была программка для компа, в которой можно самому расставить контрольные точки. Не слишком технологично, но всяко лучше, чем доверять это дело МК.
 |
Приучаем девайс отзываться на нужную кнопку пульта:
1) Замыкаем перемычку J1.
2) Подключаем UART. Если возможности его подключить нету, то замыкаем джампер J2. Тогда устройство будет скидывать данные в EEPROM.
3) Врубаем питание.
4) Если мы решили юзать UART, то запускаем софт и смотрим на строку состояния (внизу окошка). Там должно быть написано “COM порт открыт”. Если не написано, то ищем косяк в подключении и тыкаем кнопу «Подключить».
5) Берём пульт и тыкаем нужной кнопкой в TSOP. Как только девайс почует, что сигнал пошёл – загорится светодиод. Сразу после этого устройство начнёт передавать по UART (или писать в EEPROM) данные. Когда передача закончилась, светодиод гаснет.
6.1) Если работаем по UART, то жмём кнопу «Загрузить по UART». И радуемся надписи «Загрузил график…» в строке состояния.
6.2) Если работаем через EEPROM, то читаем программатором EEPROM память и сохраняем в *.bin файл. (Именно bin!). Потом нажимаем в программе кнопку «Загрузить.bin» и выбираем файл с EEPROM.
7) Смотрим на загрузившийся график – это сигнал с TSOP’a. На боковой панели есть ползунок – им можно менять масштаб. Теперь тыкаем мышкой по графику – ставим контрольные точки. Правой кнопкой точки удаляются. Только не нужно их ставить слишком близко к фронтам. Получается примерно так:
 |
8) Нажимаем «Сохранить.bin» и сохраняем точки. Потом прошиваем этот файл в EEPROM. Так-как мы запихиваем время между двумя точками в 7 бит, то оно ограничено 4мс. Если время между двумя точками превысит это значение – программа откажется запихивать точки в файл.
9) Снимаем джамперы. Перезагружаем устройство. Готово!
Видео с испытаний
