English version

Jednoduché 4-kanálové dálkové ovládání

    Úvod:
Zařízení slouží k dálkovému zapínaní a vypínání až 4 nezávislých spotřebičů pomocí dálkového ovladače. Stiskem tlačítka 1, 2, 3 nebo 4 se sepne příslušný výstup, dalším stiskem se vypne. Dálkové ovládání pracuje na infračerveném principu, s dosahem až 50m. Potřebujete-li, aby výstupy setrvávaly aktivní jen po dobu držení tlačítka, bude Vás zajímat tato modifikace - povelové dálkové ovládání. Potřebujete-li více kanálů, bude Vás zajímat 16-kanálové dálkové ovládání. Také by Vás mohlo zajímat Radiové dálkové ovládání se 4 kanály.
    Metoda přenosu:
Nosná frekvence dálkového ovládání je 36 - 38 kHz. Signály jsou přenášeny pomocí kódování vzdáleností pulzů (pulse distance coding, PDC). To má výhodu oproti kódování délkou pulzů (pulse width coding, PWC) v menším příkonu vysílače. Průběhy signálů jsou znázorněny na obr. 3. Dlouhá mezera (2048 cyklů CPU) mezi pulzy představuje log1, krátká (512 cyklů) log0. Jednotlivé vzorky jsou odděleny superdlouhou mezerou (8192 cyklů CPU). Pulz má vždy délku 512 cyklů CPU a je tvořen 16-ti impulzy nosné frekvence. Startovací bit se nevysílá. Kód se skládá ze dvou datových bitů (to pro 4 tlačítka postačuje) a ze dvou kontrolních bitů, které jsou logickou inverzí datových bitů. Kontrolní bity slouží k ověření správnosti přenosu. Díky invertovaným kontrolním bitům je také délka vzorků konstantní. Rozdíl mezi krátkou a dlouhou mezerou a mezi dlouhou a superdlouhou mezerou je vždy čtyčnásobný, takže přenosový systém je odolný vůči velkým odchylkám taktovacích frekvencí vysílače a přijímače. Do tolerance se bohatě vejdou odchylky interních RC osciltorů vysílače i přijímače a není tedy nutné používat krystaly.
    Vysílač (dálkový ovladač):
Vysílač dálkového ovládání je řízen Atmel AVR mikroprocesorem IO1 - ATTiny13A (ATTiny13V), běžící na frekvenci 1,2 MHz z interního RC oscilátoru. Povely jsou přenášeny pomocí infračerveného záření vysílaného IR LED diodou s vlnovou délkou 940nm. Lze použít např. TSAL6100, TSAL6200, TSAL5100 nebo TSAL5300 v klasickém 5mm pouzdře (max. trvalý proud 100mA). Při stisku tlačítka vysílač vysílá jemu odpovídající kód. Program zajišťuje, že vysílání vždy skončí celým vzorkem nehledě na to, kdy bylo tlačítko uvolněno (nedojde k odeslání necelého vzorku). Zajišťuje také, že je při každém stisku odesláno alespoň 6 vzorků za sebou. Impulzní proud vysílací LED1 je nastaven na cca 400 - 500 mA. Proud je stabilizován obvodem s T1, T2, R1, R2 a díky tomu vlivem vybíjení baterie výrazně neklesá. Proud je dán odporem R1. Nosná frekvence má střídu cca 34% (přesně 11/32). Celková střída modulovaného signálu je jen cca 5,5%, a proto lze volit vysoký pulzní proud a získat rozumný dosah. Je nutno dbát na to, aby nebyl překročen maximální proud zvolené LED při dané střídě. Vysílací frekvence je přibližně 37,5 kHz (taktovací frekvence / 32). Vysílač se napájí napětím 3V ze dvou tužkových (AA) nebo mikrotužkových (AAA) článků, případně jinou baterií cca 3V. Odběr při vysílání je cca 20 - 30mA. V klidu vstupuje IO1 do módu power down a spotřeba celého vysílače je pod 1uA (proud mnohem menší, než samovybíjení baterie, tedy zcela zanedbatelný). Kondenzátor C2 umístěte co nejblíže IO1.
    Přijímač:
Přijímač dálkového ovládání je řízen IO2, také typu ATTiny13A (ATTiny13V, ATTiny13), taktéž taktovaným frekvencí 1,2 MHz z vnitřního oscilátoru. Jako senzor infračerveného signálu slouží integrovaný přijímač IO3. Lze použít přijímače pro frekvence 36 - 38 kHz (jejich pásmová propust je relativně široká), např. TSOP1736, TSOP4836, TSOP31236, SFH5110-36, OSRB38C9BA, OSRB38C9AA, TSOP4838, TSOP34838 nebo SFH5110-38. Integrovaný přijímač přijímá, zesiluje a demoduluje infračervený signál, má zabudovanou automatickou regulaci citlivosti a potlačení okolního světla, pásmovou propust, demodulátor a tvarovací obvod s TTL výstupem. Všechny vyjmenované mají maximum citlivosti při 940-950 nm. Tomu také musí odpovídat vysílací LED. Často se vyskytující typy jako např. 850nm jsou nevhodné! Mně se nejvíce osvědčil přijímač OSRB38C9BA (lepší citlivost v porovnání s testovanými TSOP1736 a SFH5110-38). Výstup přijímače je vyhodnocen mikroprocesorem IO2. Ten vyhodnocuje přijímaný signál a pokud přijme 3x za sebou stejný kód a shodují se i kontrolní bity, vyhodnotí příjem jako bezchybný a překlopí příslušný výstup. Po připojení napájení je výchozí stav všech výstupů log0 (vypnuto). K výstupům přijímacího obvodu se připojí výkonové spínače, např. s relé dle obr. 2. Pokud chcete využít všechny kanály, postavte výkonový spínací obvod 4x. Použijte relé s kontakty dimenzovanými na požadované napětí a proud. Cívka relé může být na 5V, potom ji lze napájet ze stejného zdroje jako přijímač. Pokud je cívka na vyšší napětí, např. 12V nebo 24V, relé se napájí ze zdroje příslušného napětí. Napětí 5V lze z vyššího napětí získat např. pomocí integrovaného obvodu 7805 nebo 78L05. Odběr přijímače je, pokud jsou všechny výstupy v log0 nebo nezatížené, dán zejména odběrem IO3. Ten je dle typu cca 0,5 - 5mA. IO2 odebírá v klidu okolo 25uA. V sepnutém stavu je odběr dán hlavně odběrem cívek relé. Cívka relé by měla odebírat do 500mA, jinak je nutno použít jiný T3 a případně R4 (je možno použít i MOSFET-N). Typické zapojení vývodů IO3 je na obr. 1, avšak pro Váš konkrétní typ raději nahlédněte do jeho datasheetu. Kondenzátor C4 umístěte co nejblíže IO2.
    Dosah:
Dosah záleží zejména na typu a proudu LED1 a typu přijímače IO3. Vysílací IR LED se liší zejména svým celkovým zářivým tokem (měřeno v mW), zářivostí (měřeno v mW/sr) a vysílacím úhlem. Důležitý je i max. proud LED. Nutno je také dodat, že zářivý tok a zářivost různých LED může být v datasheetu udávána při různém proudu! Maximální možný dosah při dobrém nasměrování je dán zářivostí. LED se stejným zářivým tokem, ale menším úhlem, má větší zářivost a naopak. V případě LED s menším úhlem je je však nasměrování vysílače kritičtější. Na menší vzdálenosti se signál přenáší i odrazy od objektů a nezáleží tedy příliš na nasměrování. Pokud není vysílač nasměrován, závisí dosah zejméne na zářivém toku. Já jsem jako IR přijímač zvolil OSRB38C9BA. Jako vysílací LED jsem testoval 4 typy, jejich udávané parametry a mnou změřený max. dosah při nulovém úhlu jsou v tabulce (dosah testován s přijímačem OSRB38C9BA):

Typ IR LED úhel zářivost (100mA) zářivý tok (100mA) změřený max. dosah
TSAL6100 20° 130 mW/sr 35 mW 50m
TSAL5100 20° 130 mW/sr 35 mW 47m
TSAL6200 34° 60 mW/sr 35 mW 31m
TSAL5300 44° 45 mW/sr 35 mW 32m

Největší dosah lze získat s diodami TSAL6100 a TSAL5100. Diody TSAL6200 a TSAL5300 jsou zase méně kritické na nasměrování.

     Pozor! Pokud zařízení spíná síťové napětí nebo jiné nebezpečné napětí, je nutno s ním zacházet odpovídajícím způsobem. Při špatné konstrukci zařízení se může nebezpečné napětí dostat do všech jeho částí. Vše děláte jen na vlastní nebezpečí a zodpovědnost.

Celý program ke stažení:
zdrojový kód vysílače v assembleru (ASM)
zdrojový kód přijímače v assembleru (ASM)
přeložený program vysílače v HEX souboru (206 Bajtů)
přeložený program přijímače v HEX souboru (222 Bajtů)
Zapisování programu do AVR se podrobněji věnuji zde.

Případným zájemcům mohu naprogramované mikroprocesory poslat. Více info zde.


Obr. 1 - Schéma jednoduchého 4-kanálového dálkového ovládání s ATtiny13(A)(V).


Obr. 2 - Schéma výkonového spínače s relé. Při využití všech 4 kanálů postavit 4x.


Obr. 3 - Průběhy signálu.


Nastavení konfiguračních bitů vysílače


Nastavení konfiguračních bitů přijímače


Vysílač dálkového ovládání (dálkový ovladač) v kontaktním poli


Přijímač dálkového ovládání s testovacími LED.


Vysílací infra diody TSAL6100, TSAL5100, TSAL5300, TSAL6200. Průměr 5mm, 100mA trvale, opakovaný pulz až 1A,


TSAL5300, TSAL6200.


TSOP1736, SFH5110-38, OSRB38C9BA.


Krabička na 4 tužkové články určená k zabudování vysílače.


Do prostoru pro 2 nepoužité články jsem umístil desku vysílače (přepážku jsem odstranil).


Krabička a víčko s vyvrtanými otvory pro tlačítka.


Hotový dálkový ovladač.


Video - testování 4-kanálového dálkového ovládání.



Přidáno: 17. 9. 2012
zpět na úvodní stránku