Многокомандное дистанционное управление на ИК-лучах
Стандартные системы дистанционного управления применяемые в видеотехнике выполнены на специализированных микросхемах и обеспечивают очень большой набор команд. Но, для управления простыми приборами такого большого числа команд не требуется. В принципе, даже для оперативного управления телевизором достаточно четырех команд - перебор программ в обе стороны и регулировка громкости.
В данной статье рассматривается попытка автора построить четырехкомандную систему ДУ на логических микросхемах "К561" общего применения, и, при том, сделать схему не сложнее, чем на микроконтроллерах или специализированных микросхемах. На сколько эта попытка удачна -судить читателям.
Система кодирования выбрана наиболее простая - числоимпульсная. То есть, - каждой команде присваивается определенное число логических импульсов.
Схема передатчика
Схема передатчика показана на рисунке 1. Генератор заданного числа импульсов собран на микросхеме D1. На элементах D1.2 и D1.3 выполнен мультивибратор, генерирующий импульсы частотой около 10-12 кГц. Управление числом импульсов, выработанных этим мультивибратором происходит путем ограничения времени его работы при нажатии на кнопку подачи команды.
Сделано это предельно просто - при помощи RC-цепи на R1 и переключаемых конденсаторах С2-С5.
Кто-то может сказать, что таким образом задать точное число импульсов не возможно, - и будет прав. Но дело в том, что схема приемника сделана так, что точного задания числа импульсов и не требуется. Для первой команды нужно выработать число импульсов от 2048 до 2303, для второй - от 1024 до 1279, для третьей - от 512 до 767, и для четвертой - от 256 до 511 импульсов.
Таким образом, число вырабатываемых импульсов может "гулять" в очень широких пределах. Это делает отклонение величин таких элементов как конденсаторы и резисторы, а также дребезг контактов, присущий кнопкам управления, не очень ощутимым и практически не влияющим, при правильной наладке, на точность выполнения команд.
Рис. 1. Принципиальная схема передатчика ИК-сигнала.
Команды выбираются при помощи переключающих кнопок S1-S4. Кнопки должны быть переключающими для того, чтобы после подачи команды и отпускания кнопки происходил разряд конденсатора. Если этого не делать, то, при манипулировании кнопками, будут возникать ошибки от остаточного заряда конденсаторов.
Перед тем как конденсатор включается в состав RC-цепи от обязательно должен быть предварительно разряжен, только в этом случае получаемый временной интервал будет относительно стабильным.
Выходные импульсы поступают на токовый ключ на транзисторах VT1-VT2, на выходе которого включен инфракрасный светодиод HL1.
Питается передатчик от малогабаритной девятивольтовой гальванической батареи (типа - "Крона”).
Схема приемника
Принципиальная схема приемника показана на рис. 2. Транзисторная часть схемы -это усилитель-формирователь импульсов фотоприемника, собранный точно по схеме аналогичного узла отечественных телевизоров серии 3-УСЦТ, 2-УСЦТ.
При желании, можно его сделать по другой известной схеме, например, на микросхеме. Но схема испытывалась именно с таким транзисторным усилителем.
Рис. 2. Принципиальная схема приемника команд на ИК-лучах.
Излучение светодиода воспринимается фотодиодом VD1, преобразуется им в ток, который усиливается и преобразуется в логические импульсы схемой на VT3-VT7.
Схема дешифратора выполнена на двух микросхемах - D2 (К561ИЕ16) и D3 (К561ИР9). Импульсы с коллектора VT7 подаются на счетный вход D2 через цепочку R22-С13, устраняющую помехи. Пока нет команды на коллекторе VT7 имеется напряжение уровня логической единицы.
Диод VD3 закрыт и конденсатор С14 заряжен через R21 до уровня логической единицы, -на вход R D2 подана единица. Счетчик в нулевом положении.
При поступлении первого же импульса по его фронту транзистор VT7 открывается и это приводит к открыванию диода VD3, который разряжает конденсатор С14 и напряжение на R D2 падает до логического нуля. Теперь счетчик будет считать поступающие на его вход С импульсы, поскольку в промежутках между ними (когда на коллекторе VT7 единичный уровень) С14 не успевает зарядиться через R21 до единицы.
После того, как закончится командная посылка импульсы, естественно, на коллекторе VT7 прекращаются. Счетчик D2 останавливается в некотором состоянии. Конденсатор С14 заряжается через R21. В процессе этой зарядки, уровень логической единицы сначала поступает на вход С регистра D3, это переносит данные с параллельных входов регистра в его память.
Такой же код появляется и на его выходах. Затем, конденсатор С14 продолжает заряжаться и в определенный момент напряжение на входе R D2 достигает уровня логической единицы, что приводит к обнулению счетчика. Но код хранится в регистре 03, поэтому на его выходе остается уровень последней полученной команды.
При посылке следующей команды, все выше изложенные процессы повторяются и в регистр переписывается новый код.
Кодов всего четыре - 0001, 0010, 0100 и 1000. Уровни с выхода D3 можно подать на входы МОП-логики управляемой схемы. Или через транзисторные ключи на реле или другие коммутаторы. Все зависит от объекта управления.
Тот факт, что после посылки команды её код остается на выходе устройства до тех пор, пока не будет послана следующая команда может быть как преимуществом, так и минусом. Если нужно чтобы можно было переводить все выходы в нулевое положение, можно дополнить схему передатчика пятой кнопкой.
Эту кнопку нужно включить так же, как имеющиеся четыре, но емкость конденсатора выбрать около 1000 пФ. Будет подаваться команда, при которой передатчик будет формировать небольшое число импульсов, значительно меньше 256-ти.
Ни на одном из используемых выходов счетчика 02 не возникнет единицы при нажатии на пятую кнопку, но цикл приема команды будет завершен и в регистр запишутся только нули. Таким образом получится команда - "сброс всех выходов".
Детали и печатная плата
Рис. 3. Печатные платы ИК-передатчика и ИК-приемника.
Все транзисторы КТ3102 (и КТ3107) используются с буквой "Е", но это не значит, что нельзя применять и другие. Транзистор КТ972 может быть так же с другим буквенным индексом. ИК-светодиод может быть любым от систем дистанционного управления.
Микросхемы - серии К561, К1561, К176 и другие аналоги. Конденсаторы С2 - С5 желательно с минимальным температурным коэффициентом. Кнопки -импортные неизвестной марки, Кнопки могут быть любыми переключающими, но под них нужно менять разводку платы (что не сложно).
Передатчик и приемник собраны на двух малогабаритных печатный платах с односторонней фольгировкой. Разводка дорожек на схемах показана схематично, - размечено только их положение, но не обозначена их толщина и размеры монтажных площадок. На зачищенной заготовке платы, на фольге, дорожки нарисованы перманентным маркером, от руки, но придерживаясь схемы платы.
Травление - в растворе хлорного железа. После травления "маркер" смыт спиртом (или одеколоном).
Налаживание
Прежде всего нужно проверить канал связи. Нужно нажать кнопку любой команды и при этом, если есть оптическая связь между VD1 и HL1, на коллекторе VT7 должны быть импульсы. Если нет осциллографа наличие импульсов можно проверить при помощи пьезоэлектрической "пищалки” типа ЗП-1,ЗП-22 (или импортной от электронных часов), подключив её параллельно R20.
После того, как будет установлено, что канал связи работает, нужно периодически нажимая кнопку S4 подобрать сопротивление R2 таким, при котором будет уверенно включаться первая команда. Для удобства R2 можно временно заменить переменным.
Установите его в такое положение, при котором только начинает неуверенно срабатывать третья команда, а затем, - при котором только начинает неуверенно срабатывать первая команда. Заметьте эти положения переменно резистора, а затем поверните его с среднее между "заметками” положение. После проверьте функционирование других команд.
Немного подстройте переменный резистор (установленный вместо R2) так, чтобы уверенно исполнялись все команды. Если какая-то из команд "не хочет жить в мире" с другими, -подберите емкость её конденсатора.
После того как сопротивление R2 будет окончательно подобрано, - выпаяйте переменный резистор, измерьте его сопротивление и установите постоянный резистор такого сопротивления (или почти такого).
Проверьте еще раз работу устройства. При неправильном выборе сопротивления R2 или емкостей С2-С5 может быть одновременное включение нескольких команд. В этом случае, нужно точнее подобрать R2 или точнее подобрать емкость соответствующего конденсатора.
Плату приемника нужно экранировать или хотя бы, только ту её часть, на которое расположена схема усилителя-формирователя фотоприемника. Можно использовать и готовый фотоприемник от УСЦТ, подключив его выход к точке соединения VD3 и R22.
Лыжин Р. Рк2005, 1.