На фото показані всі елементи, що нам знадобляться для складання схеми.
2. Резистор на 1 кому, і на 300-500 ом (Для наочності на фото виставив резистори на 300 і 500 ом)
3. Підстроювальний резисторна 47 кому.
4. Транзистор КТ972А або аналогічний за струмом та структурою.
5. Світлодіод можна використовувати будь-який низьковольтний.
Принципова схема приймача ІЧ управління однією транзисторе:
Приступимо до виготовлення фотоприймача. Його схему було взято з одного довідника. Спочатку малюємо плату перманентним маркером. Але це можна зробити навіть навісним монтажем, але бажано робити на текстоліті. Моя плата виглядає так:
Ну тепер, звичайно, приступаємо до паяння елементів. Паяємо транзистор:
Припаюємо резистор в 1 ком (Килоом) та будівельний резистор.
І нарешті паяємо останній елемент – це резистор на 300 – 500 Ом, я поставив 300 Ом. Розмістив його з зворотного бокудрукованої плати, тому що він мені не дозволив прип'яти його з лицьового боку, через свої мутаційні лапи =)
Вся ця справа чистим зубною щіткою та спиртом, щоб змити залишки каніфолі. Якщо все зібрано без помилок і справний фотодіод - запрацює відразу. Відео роботи даної конструкції можна переглянути нижче:
На відеоролику дистанція маленька, тому що треба було дивитися одночасно і в камеру, і на пульт. Тому не зміг сфокусувати напрямки пульта. Якщо замість фотодіода поставити фоторезистор, то реагуватиме на світло, перевірено особисто, чутливість навіть краща, ніж у оригінальних схемах фоторезистора. На схему подавав 12в, працює нормально – світлодіод горить яскраво, регулюється яскравість та чутливість фоторезистора. В даний час за цією схемою підбираю елементи, щоб можна було живити ІЧ приймач від 220 вольт, і вихід на лампочку теж був 220В. За дану схему окреме спасибі: thehunteronghosts . Матеріал надав:
Зав'язка або «Як починався девайс»
…Коли я прийшов, Вікторія сиділа на дивані, втупившись у телевізор. День видався важким, тому їй не хотілося нічого робити. Декілька хвилин ми дивилися якийсь попсовий серіал, потім він закінчився, і Віка вимкнула телевізор. У кімнаті стало темно. Надворі шумів дощ, і від цього здавалося, що вдома теж холодно.
Віка піднялася з дивана і почала на дотик шукати вимикач від світильника. Настінний світильник висів, чомусь, не біля дивана, а на іншій стіні й доводилося тупотіти через усю кімнату, щоб запалити світло. Коли вона нарешті ввімкнула його, кімната наповнилася теплим світлом лампочки розжарювання.
Біля мене, на пом'ятому простирадлі, лежав пульт від телевізора. Нижні кнопки без розпізнавальних знаків і швидше за все не використовувалися. І тут у мене виникла цікава думка.
— Вік, а хочеш, я зроблю так, що твій світильник можна буде ввімкнути пультом від ящика? Там навіть кнопки зайві є.
Концепція
Наш пристрій має вміти приймати сигнал з ІЧ-пульта, відрізняти "свою" кнопку від інших, та керувати навантаженням. Перший та останній пункти прості, як сокира. А ось з другим трохи цікавіше. Я вирішив не обмежуватися якимось конкретним пультом (Чому? – «Не цікаво так!»), а зробити систему, яка може працювати з різними моделямипультів від різної техніки. Аби ІЧ-приймач не спасував, і впевнено ловив сигнал.
Ловити сигнал будемо за допомогою фотоприймача. Причому не кожен приймач підійде - частота, що несе, повинна співпадати з частотою пульта. Частота приймача, що несе, вказана в його маркуванні: TSOP17xx – 17 це модель приймача, а хх – частота в кілогерцях. А частоту пульта, що несе, можна знайти в документації або в інеті. В принципі, сигнал прийматиметься, навіть якщо частоти не збігаються, але чутливість буде фіговою – доведеться тикати пультом прямо в приймач.
Кожна компанія, що випускає побутову техніку, змушена дотримуватись стандартів при виготовленні «заліза». І частоти модуляції у пультів теж стандартні. Натомість розробники відриваються на програмній частині – різноманітність протоколів обміну між пультом та пристроєм просто вражає. Тому довелося придумати універсальний алгоритм, якому начхати на протокол обміну. Працює він так:
 |
У пам'яті пристрою зберігаються контрольні точки. Для кожної такої точки потрібно записати час та стан виходу з ІЧ-приймача – 0 або 1.
При отриманні сигналу з пульта, МК послідовно перевірятиме кожну точку. Якщо всі точки збіглися – це була та сама кнопка, на яку пристрій запрограмували. А якщо вихід із приймача хоча б в одній точці не співпав із шаблоном, то пристрій ніяк не відреагує.
Втім, баги ніхто не скасовував! Можливо, сигнал буде відрізнятися від шаблону, але
у контрольних точках значення будуть однакові. Вийде хибне спрацьовування. Здавалося б - рідкісне захід, і боротися з ним пипець складно! Але насправді не все так погано (а подекуди навіть добре).
По-перше, у нас адже цифровий сигнал, А значить, імпульси йдуть з постійними затримками (таймінгами) і просто не виникають. Тому якщо точки стоять досить щільно, то можна не боятися, що який-небудь імпульс буде пропущений.
По-друге, дрібний шум (зазвичай виглядає, як рідкісні короткі імпульси) здебільшого йде лісом – бо якщо він не потрапить прямо на контрольну точку, то ніфіга не вплине на систему. Отже, у нас є природний захист від шуму.
Другий тип помилок (aka "Пропуск команди") буває через те, що точка розташована надто близько до фронту імпульсу (до того місця, де сигнал на виході приймача змінює свій рівень).
Уяви, що через кілька мікросекунд після контрольної точки сигнал повинен змінюватися з HIGH на LOW. А тепер уяви, що пульт видав команду трохи швидше, ніж зазвичай (досить часто трапляється). Фронт імпульсу зрушив у часі, і тепер він відбувається до контрольної точки! Вихід із приймача не співпаде із шаблоном і система скинеться.
Щоб цього не відбувалося, потрібно розміщувати контрольні точки подалі від фронтів.
"Все круто" - скажеш ти - "Але звідки мені взяти контрольні точки?". Ось і я над цим довго тупив. В результаті вирішив довірити розміщення точок тобі.
У пристрої є джампер J1. Якщо при включенні він замкнутий – пристрій тупо передаватиме через UART все, що видає ІЧ-приймач. На іншій стороні дроту ці дані приймає моя програма, яка видає на екран комп'ютера імпульси з TSOP'а. Тобі залишається тільки мишкою розкидати за цим графіком контрольні точки і прошити їх в EEPROM. Якщо можливості використовувати UART немає, то на допомогу приходить Джампер J2. Коли він замкнутий – пристрій не видає дані щодо UART, а складає їх у EEPROM.
 |
Схема
Проста до неподобства. Як контролер я взяв ATTiny2313. Частота 4 мегагерца, від кварцу, або внутрішнього RC ланцюжка.
На окремий роз'єм виведені лінії RX і TX для зв'язку та харчування. Туди ж виведений RESET для того щоб можна було перепрошувати МК, не виймаючи з пристрою.
Вихід фотоприймача підключається до INT0, він підтягнутий живлення через резистор в 33к. Якщо будуть сильні перешкоди, то можна поставити туди менший резистор, наприклад, 10к.
На пінах D4 та D5 висять джампери. Jumper1 на D5 та Jumper2 на D4.
До піну D6 підчеплений силовий модуль. Причому симистор я взяв найменший із тих, що в мене були – BT131. Струм у нього 1А - не круто, зате корпус не дуже великий - ТО92. Для дрібного навантаження саме те. Опторазвязку я зробив на MOC3023 - у неї немає датчика перетину нуля, а значить вона підходить для плавного керування навантаженням (тут я це так і не реалізував).
Порт B майже повністю виведений на роз'єм - туди можна причепити індикатор або ще щось. Цим же роз'ємом я користуюся при прошивці девайса. Пін B0 зайнятий світлодіодом.
Харчується вся ця справа через LM70L05 і діодний міст. Тобто на вхід можна подавати змінну напругу, наприклад з трансформатора. Головне, щоб воно не перевищувало 25 Вольт, а то помре або стабілізатор, або кондер.
Плата вийшла така:
 |
 |
Так, вона трохи відрізняється від плати, яка лежить в архіві. Але це не означає, що я зробив собі убер-просунуту плату, а вам підсунув демо-версію:). Навпаки, моя плата має пару недоліків, яких немає в кінцевій версії: у мене не виведена на штирь ніжка RESET, і світлодіод висить на PB7. А це не дуже сприяє внутрішньосхемному програмуванню.
Прошивка
Пристрій може працювати у двох режимах. У першому – коли J2 замкнутий – воно просто передає імпульси з фотоприймача до UART. З нього і почнемо:
UART працює на швидкості 9600, тобто при частоті 4МГц в регістр UBRR записуємо 25.
...Чекаємо, поки не смикнеться ніжка фотоприймача. Як тільки вона опустилася (спочатку вона бовтається на pull-up резисторі) ми запускаємо таймер (TIMER/COUNTER1, який на 16 біт) і включаємо переривання INT0 на будь-яку зміну входу - any logical change (ICS00 = 1). Таймер цокає ... чекаємо.
Імпульс з пульта скінчився - вихід з фотоприймача піднявся, переривання спрацювало. Тепер записуємо в пам'ять значення таймера та скидаємо таймер. Ще потрібно інкрементувати покажчик запису, щоб у наступному перериванні записати в іншу комірку пам'яті.
Ще імпульс… вихід смикається… переривання… запис значення таймера на згадку… скидання таймера… покажчик + 2 (ми пишемо два байти за раз)…
І так триватиме доти, доки стане ясно, що кінець (оперативки) близький. Або, доки сигнал не скінчиться. У будь-якому випадку, ми стопоримо таймер і відключаємо переривання. Потім, не поспішаючи викидаємо все, що назбирали, в UART. Або якщо J2 замкнений – в EEPROM.
Наприкінці можна затупити в нескінченний цикл і чекати на ресета – місія виконана.
А на виході вийде послідовність чисел. Кожна з них – час між змінами стану виходу TSOP'a. Знаючи, з чого почалася ця послідовність (А ми знаємо! Це перепад із HIGH на LOW), ми можемо відновити всю картину:
Після ініціалізації сидимо і чекаємо, поки TSOP смикнеться. Як тільки це трапилося - читаємо з EEPROM першу точку, і в простому циклі тупим стільки, скільки там написано. При цьому час рахуємо пачками по 32us. Вийшовши зі ступору, перевіряємо - що там на виході приймача.
Якщо вихід не співпав із тим, що ми очікували – це не наша команда. Можна спокійно чекати кінця сигналу та починати все спочатку.
Якщо вихід відповідає нашим очікуванням – завантажуємо наступну точку та перевіряємо її. Так доти, доки не натрапимо на точку, час якої = 0. Це означає, що точок більше немає. Значить вся команда збіглася, і можна смикати навантаження.
Отак, виходить, простенький алгоритм. Але чим простіше, тим надійніше!
Софтіна
Спочатку я думав зробити автоматичне запам'ятовування шаблону. Тобто ти замикаєш джампер, тицяєш пультом у TSOP, а МК сам розставляє контрольні точки та складає їх у EEPROM. Потім стало ясно, що ідея марення: більш-менш адекватний алгоритм вийде надто складним. Або не буде універсальним.
Другою ідеєю була програма для комп'ютера, в якій можна самому розставити контрольні точки. Не надто технологічно, але краще, ніж довіряти цю справу МК.
 |
Привчаємо аксесуар відгукуватися на потрібну кнопку пульта:
1) Замикаємо перемичку J1.
2) Підключаємо UART. Якщо можливості його не підключити, то замикаємо джампер J2. Тоді пристрій буде скидати дані в EEPROM.
3) Врубаємо харчування.
4) Якщо ми вирішили використовувати UART, то запускаємо софт і дивимося на рядок стану (внизу вікна). Там має бути написано "COM порт відкритий". Якщо не написано, то шукаємо одвірок у підключенні та тикаємо кнопку «Підключити».
5) Беремо пульт і тицяємо потрібною кнопкою в TSOP. Щойно девайс почує, що сигнал пішов – загориться світлодіод. Відразу після цього пристрій почне передавати UART (або писати в EEPROM) дані. Коли передача закінчилася, світлодіод гасне.
6.1) Якщо працюємо по UART, то натискаємо кнопку «Завантажити по UART». І радіємо напису «Завантажив графік…» у рядку стану.
6.2) Якщо працюємо через EEPROM, читаємо програматором EEPROM пам'ять і зберігаємо в *.bin файл. (Саме bin!). Потім натискаємо у програмі кнопку "Завантажити.bin" і вибираємо файл з EEPROM.
7) Дивимося на графік, що завантажився - це сигнал з TSOP'a. На бічній панелі є повзунок - ним можна змінювати масштаб. Тепер тицяємо мишкою за графіком – ставимо контрольні точки. Правою кнопкоюточки видаляються. Тільки не потрібно їх ставити надто близько до фронтів. Виходить приблизно так:
 |
8) Натискаємо «Зберегти.bin» та зберігаємо точки. Потім прошиваємо цей файл EEPROM. Так як ми запихаємо час між двома точками в 7 біт, воно обмежено 4мс. Якщо час між двома точками перевищить це значення – програма відмовиться запихати крапки у файл.
9) Знімаємо джампери. Перезавантажуємо пристрій. Готово!
Відео з випробувань
Серед пристроїв, призначених для дистанційного керуваннята контролю, пристрої, що використовують інфрачервоне (ІЧ) випромінювання, займають давнє та почесне місце.
Наприклад, перші пульти дистанційного управління на інфрачервоних променях з'явилися в 1974 завдяки фірмам Grundig і Magnavox, які випустили перший телевізор, оснащений таким управлінням. Датчики, що використовують ІЧ-випромінювання, широко застосовуються в автоматиці.
Основною перевагою пристроїв управління на ІЧ-променях є їхня низька чутливість до електромагнітних перешкод, а також те, що ці пристрої самі не створюють перешкод іншим електронним пристроям. Як правило, ІЧ дистанційне управління обмежується житловим або виробничим приміщенням, а випромінювач та приймач ІЧ випромінювання повинні знаходитися у прямій видимості та бути спрямованими один на одного.
Ці властивості визначають основну сферу застосування розглянутих пристроїв - дистанційне управління побутовими приладами та пристроями автоматики на невеликих відстанях, а також там, де потрібне безконтактне виявлення перетину лінії прямолінійного розповсюдження випромінювання.
Навіть на зорі свого виникнення пристрою на ІЧ променях були дуже прості в розробці та застосуванні, в даний час при використанні сучасної електронної базитакі пристрої стали ще простіше та надійніше. Як неважко помітити, навіть мобільні телефонита смартфони оснащуються ІЧ-портом для зв'язку та управління побутовою технікою по ІЧ-каналу, незважаючи на широке застосування бездротових технологій, таких як Bluetooth та Wi-Fi.
Компанія Майстер Кіт пропонує кілька модулів, що працюють із використанням ІЧ-випромінювання, призначених для застосування у проектах DIY.
Розглянемо три пристрої різного ступеня складності та призначення. Для зручності основні характеристики всіх пристроїв зведені таблицю, розташовану в кінці огляду.
- Інфрачервоний бар'єр призначений для застосування як датчик охоронних систем, при спортивних змаганнях як фотофініш, а також для дистанційного керування пристроями автоматики на відстані до 50 метрів.
Пристрій складається з двох модулів – передавача та приймача. Передавач зібраний на здвоєному інтегральному таймері NE556 та формує прямокутні імпульси із заповненням частотою 36 кГц. Таймер має досить потужний струмовий вихід для того, щоб безпосередньо керувати підключеними до нього інфрачервоними світлодіодами.
Поодиноким аналогом NE556 є знаменитий інтегральний таймер NE555, який ось уже багато десятків років вірою та правдою служить цілій армії радіоаматорів для розробки електронних пристроїв. Вивчити таймер на прикладах 20 електронних схем, Розроблені на основі цього таймера, можна за допомогою набору-конструктора «Класика схемотехніки» їх серії Азбука електронника. При складанні схем навіть не знадобиться паяльник; всі вони збираються на безпайковій макетній платі.
Випромінений сигнал приймається приймачем, основою якого є спеціалізована мікросхема, детектується піковим детектором і надходить на підсилювач струму на транзисторі, якого підключено реле, що дозволяє комутувати струм до 10А.
Інфрачервоний бар'єр, незважаючи на простоту, є досить чутливим пристроєм і дозволяє працювати як на «просвіт», так і на «відбиття» і вимагає виготовлення бленд для передавача та приймача, що усувають вплив перевідбитих сигналів.
Приклад застосування інфрачервоного бар'єру разом із набором «Цифрова лабораторія» з уже згаданої серії Азбука електронника можна переглянути .
- – це вимикач освітлення з керуванням від будь-якого пульта дистанційного керування на інфрачервоних променях.
Модуль дозволяє керувати освітленням або іншими електроприладами, використовуючи будь-яку кнопку пульта дистанційного керування.
Як правило, на кожному пульті ДУ є кнопки, що рідко використовуються або зовсім не використовуються. Застосувавши цей вимикач, ви зможете вмикати та вимикати люстру, вентилятор тощо. з того ж пульта дистанційного керування, з якого ви керуєте телевізором або музичним центром.
При подачі живлення модуль протягом 10 секунд «чекає» на отримання сигналу, що відповідає обраній кнопці пульта, і після закінчення цього часу «запам'ятовує» натиснуту кнопку. Після цього для спрацьовування реле модуля достатньо один раз натиснути цю кнопку при повторному натисканні реле вимкнеться. Отже, реалізується режим управління типу «тригер». Модуль залишається запрограмованим навіть у разі відключення його живлення.
Слід зазначити, що модуль пам'ятає свій останній стан при відключенні живлення.
У пристрої передбачено режим автоматичного відключеннянавантаження приблизно через 12 годин після її включення на випадок, якщо навантаження забули вимкнути.
Реле модуля може комутувати потужність до 1500 Вт.
- Комплект бездротового управління по ІЧ-каналу має власний пульт ДК з 4-ма кнопками та 4 канали управління по 2000 Вт кожен.
Кожен із 4-х каналів дистанційного управління працює у режимі «кнопка», тобто. реле каналу замкнено, доки натиснута відповідна кнопка на пульті дистанційного керування.
За допомогою модуля можна організувати реверсивне керування двома колекторними електродвигунами, оскільки кожне реле має один нормально замкнутий (NC) та один нормально розімкнений (NO) контакти із загальним дротом.
Для зручності використання кожен канал оснащений світлодіодом, що індикує увімкнення реле.
Пульт комплекту живиться від CR2032.
Управління навантаженням з більшою потужністю для всіх розглянутих пристроїв можна здійснити за допомогою модулів розширення:
До 4000 Вт: підійде модуль розширення;
До 8000 Вт: підійде модуль розширення.
Модулі з інфрачервоним керуванням
Артикул | Назва | Напруга живлення | Число каналів керування | Максимальна потужність навантаження одного каналу, Вт | Приклади застосування |
Інфрачервоний бар'єр | 12В постійний | Охоронні пристрої; спортивні змагання; робототехніка; пристрої автоматики |
|||
Вимикач освітлення | 12В постійний; 220В змінний | Управління освітленням, вентиляцією, опаленням |
|||
Комплект бездротового керування | 12В постійний | Реверсивне керування колекторними двигунами; 4-х канальне керування побутовими приладами |
Зібравши JDM програматор, приступаємо до пошуків якоїсь нескладної для повторення схеми. Досить часто це бувають банальні мигалки на світлодіоді або годинник на LED індикатори, але перший варіант практичного застосування майже не має, а другий нерідко не підходить не тому, що небажаний, а тому, що радіоаматор, особливо початківець або проживає в глибинці, не завжди має у своєму розпорядженні потрібні компоненти (наприклад, кварцовим резонатором або LED індикаторми).
У пропонованій нижче схемі, взятій із сайту Залізо-off (http://aes.at.ua/publ/31-1-0-61), використовуються більш доступні елементи.
Фотодатчик TSOP1738 був замінений на TSOP1736, але можна поекспериментувати і з аналогічними деталями, знятими з несправної апаратури.
Мікроконтролери, вказані у схемі, прошиваються різними прошивками- обидва варіанти прошивок можна завантажити зі згаданого вище сайту.
Реле можна використовувати будь-яке на напругу обмотки 12 вольт.
Небагато про інші деталі, оскільки на схемі номінали деяких з них читаються не дуже добре:
C1 - 220 мкФ 25;
C2 – 220 мкФ, не менше 10 В;
C3 - 0,1 мкФ (тут у схему автора вкралася друкарська помилка - наступний конденсатор, електролітичний, повинен мати порядковий номер 4);
C4 - 4,7 мкФ 10;
R1 – 330 Ом;
R2 – 1K;
R3 – 4,7 K;
Т1 - BC547, КТ315 або інші аналогічні транзистори структури N-P-N;
LED - світлодіод будь-якого типу і кольору, що сподобався;
D1 - 1N4148, 1N4007 або аналоги;
Кнопка – без фіксації.
Стабілізатор – будь-який на 5 вольт.
У цій статті наводиться схема пристрою для дистанційного керування освітленням. Цей прилад дуже зручний, оскільки дозволяє керувати, наприклад, освітленням у кімнаті, не встаючи з крісла. Наявність контролера дозволяє використовувати для керування ІЧ-протокол RC5 та будь-які комбінації кнопок ПДУ.
Пристрій складається з безтрансформаторного блоку живлення, мікроконтролера, ІЧ приймача. Силова частина виконана на реле. Мозком усієї конструкції є мікроконтролер PIC12F675. Він зчитує приймається фотоприймачем TSOP1736 ІЧ-сигнал, декодує його і керує через транзистор VT1 реле Р1, яке комутує джерело світла. Вибір типу реле залежить від потужності навантаження та напруги його живлення. Як VD2 можна застосувати КД208. Для індикації роботи використовується малопотужний світлодіод HL1 з струмообмежуючим резистором R2. Номінал резистора R2 розраховується виходячи з падіння напруги на HL1 та робочого струму. Знову ж таки, виходячи з мінімізації енергоспоживання, було взято резистор номіналом більше. SB1 - компактна кнопка. Вона необхідна для запису ІЧ команди в пам'ять контролера будь-якої кнопки ІЧ пульта, що не використовується, і індикації включення ламп.
Після монтажу схеми друковану платунеобхідно обов'язково промити спиртом та висушити. Не вставляючи контролера в панель, перевіряють необхідну напругу живлення. Якщо все нормально, знімають напругу та вставляють раніше запрограмований мікроконтролер. Знову подають напругу живлення та натискають на кнопку SB1, схема готова до прийому ІЧ коду. Далі натискають на будь-яку кнопку пульта, що не використовується, повинен засвітитися світлодіод HL1 (команда прийнята і дешифрована) і відразу ж знову натискаємо на SB1 - код команди записаний в пам'ять контролера. Проміжок між включенням світлодіода та натисканням кнопки для запису коду має бути невеликим. Усе. Тепер, при натисканні вибраної кнопки, повинне буде вмикатися і вимикатися світло.
Увага! Оскільки у схемі використаний безтрансформаторний блок живлення, то дотик будь-якої частини схеми може викликати ураження електричним струмом. Всі підключення можна проводити, тільки переконавшись, що обидва живлячі дроти відключені від пристрою.
Не вмикається
