ЭЛЕКТРОННЫЕ АВТОМАТЫ, УСТРОЙСТВА

April 8, 2014 by admin Комментировать »

В домашних условиях часто приходится выполнять разные рутинные операции Так, с наступлением вечера нужно отвлекаться от исполняемого дела, чтобы включить искусственное освещение, однако это можно сделать, не вставая с места Поэтому, безусловно, представляют интерес публикуемые ниже описания некоторых автоматических устройств и игрушек

ПДУ ТЕЛЕВИЗОРА, УПРАВЛЯЮЩИЙ ОСВЕЩЕНИЕМ

Пульты дистанционного управления (ПДУ) имеют много кнопок, часть из которых практически не используется Интересно применить их для управления другими бытовыми приборами, например освещением в комнате, где расположен телевизор Особенно это удобно для больных людей или инвалидов

Кодировка команд в системах дистанционного управления телевизоров различных фирм довольно разнообразна В большинстве случаев команда передается последовательностью нескольких (десяти и более) пачек импульсов различной продолжительности, причем длительность пауз между импульсами также несет определенную информацию Для ПДУ телевизора CK-3338ZR фирмы SAMSUNG в команде содержится 11-13 пачек, в каждой из которых 32 или 64 импульса, с частотой заполнения около 40 кГц Длительность пауз также соответствует 32 или 64 периодам указанной частоты При продолжительном нажатии на кнопку командные посылки повторяются с частотой примерно 9 Гц Первые три пачки посылки не зависят от передаваемой команды, но для четных и нечетных нажатий на кнопки они разные: короткая – длинная – короткая или короткая – короткая – длинная

В табл 51 приведены коды команд ПДУ этого телевизора Приняты следующие обозначения: «0» – короткая пачка, «1» – длинная пачка, «|» – длинная пауза Короткие паузы не указаны, поскольку во всех случаях между пачками есть какая-либо пауза Приведены части команд, следующие за первыми тремя пачками, они содержат от восьми до десяти пачек В таблице они выровнены по концам, так как после приема располагаются в сдвигающем регистре приемника команд

Автором разработано устройство, дешифрующее команду SLEER Выбор именно этой команды пояснен далее

Схема предлагаемого устройства приведена на рис 51 Сигнал с инфракрасного фотодиода VD1 усиливается специально предназначенной для этого микросхемой DA1 в стандартном включении Пачки импульсов положительной полярности с ее выхода (рис 52)Таблица 51 Коды команд ПДУ

Кнопка

Выходы регистра D D 2

ПДУ

8

7

6

5

4

3

2

1

PCMER

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

I

0

2

0

0

0

0

0

0

0

0

I

1

3

0

0

0

0

0

0

0

0

I

0

0

4

0

0

0

0

0

0

0

I

1

0

5

0

0

0

0

0

0

0

I

1

I

0

6

0

0

0

0

0

0

0

I

0

1

7

0

0

0

0

0

0

0

I

0

0

0

8

0

0

0

0

0

0

0

I

1

0

0

9

0

0

0

0

0

0

I

1

0

I

0

-/-

0

0

0

0

0

0

I

1

I

1

DISPLAY

0

0

0

0

0

0

I

0

0

0

0

Р+

0

0

0

0

0

I

1

0

0

0

Р-

0

0

0

0

0

I

1

0

0

I

0

VCL+

0

0

0

0

0

I

1

I

0

1

vcl-

0

0

0

0

0

I

1

I

1

I

0

MENU

0

0

0

0

0

I

1

0

I

1

HELP

I

1

0

0

I

1

I

0

0

0

0

SLEEP

0

0

0

0

I

1

0

I

0

1

MUTE

0

0

0

0

0

0

I

0

1

0

PRE-CH

0

0

0

0

I

0

1

0

0

I

0

Рис 51 Принципиальная схема дешифратора

Рис 52 Временные диаграммы дешифратора

поступают на вход узла, собранного на элементах VT1, Rl, R2, С6, DD11 Этот узел превращает пачки в одиночные импульсы, длительность которых несколько превышает длительность пачек [3] Установка транзистора VT1 вместо обычного для такого узла диода уменьшает нагрузку на микросхему DA1

Импульсы с выхода элемента DD11 инвертируются элементом DD12 и через дифференцирующую цепочку С7, R3 запускают одно- вибратор на элементе DD14 Длительность импульсов низкого уровня на выходе одновибратора – около 1,2 мс, что соответствует полусумме длительностей короткой и длинной пачек Спадом импульсов с выхода одновибратора (перепадом из лог О в лог 1) производится запись информации с выхода элемента DD11 в первый разряд сдвигающего регистра DD21 и DD22 и сдвиг ее в сторону возрастания номеров выходов Если очередная принятая пачка была короткой, в момент окончания импульса одновибратора на выходе элемента DD11 – лог О, и он запишется в разряд 1 регистра Соответственно при длинной пачке на выходе DD11 – лог 1, она же и запишется в регистр В результате после окончания приема команды в регистре DD21 и DD22 сформируется информация о последних ее восьми пачках, причем о последней в разряде 1 Результат приема команды SLEEP проиллюстрирован на рис 52 – в разрядах 1 и 4 регистра лог 1, в остальных – лог 0 Информация о длительности пауз при таком приеме теряется

Узел на элементе DD13 работает подобно узлу на DD11: пока на выходе элемента DD12 присутствуют импульсы низкого уровня, на выходе DD13 – лог 0, после окончания команды с небольшой задержкой на этом выходе появляется высокий логический уровень Такой перепад дифференцируется цепочкой С12, R8 и в виде импульса положительной полярности поступает на вход элемента И-НЕ DD31

Если была принята выбранная команда, этот элемент срабатывает и на его выходе формируется короткий импульс низкого уровня, переключающий в новое состояние цепочку из триггеров DD41 и DD42 Сигналы с выходов триггеров управляют прохождением импульсов, соответствующих моменту перехода сетевого напряжения через нуль (они поступают на вход элемента DD52), через элементы DD51 и DD53 и транзисторы VT2 и VT3 на управляющие электроды симисторов VS1 и VS2 (рис 53) В анодные цепи симисторов включены лампы HL1..HL3 люстры При многократной подаче команды SLEEP поочередно включаются одна лампа HL1, две лампы HL2 и HL3, все три лампы, затем все лампы гаснут Такой же результат возникает, если замыкать контакты микровыключателя SBE Элементы R9, R10 и С13 служат для подавления дребезга контактов и защиты элемента DD31 от перегрузки Второй регистр микросхемы К561ИР2 (DD22) в рассматриваемом устройстве не используется, и его выводы 1, 15 можно не подключать Это подключение регистра применяется в схеме следующего устройства

Рис 53 Схема узла питания и формирования импульсов

Узел питания и формирования импульсов, запускающих симисто- ры (см рис 53), несколько отличается от использованных в симис- торных устройствах и описанных автором ранее [2] Вместо одного из диодов однополупериодного выпрямителя установлен стабилитрон VD5, а на управляющие электроды симисторов подаются импульсы довольно большой длительности – около 0,75 мс, их середина соответствует моменту перехода сетевого напряжения через нуль Ток, подаваемый на управляющие электроды симисторов во время действия импульсов, составляет около 80 мА, что достаточно для надежного спрямления характеристик симисторов и беспомехового их включения в самом начале каждого полупериода напряжения сетиПри такой скважности импульсов ток, расходуемый на включение одновременно двух симисторов, в среднем составляет около 12 мА – это вполне может обеспечить гасящий конденсатор С14 узла питания емкостью 0,68 мкФ Импульсный характер потребления основной части тока приводит к большим пульсациям на конденсаторе фильтра С15 Поэтому для их сглаживания установлен интегральный стабилизатор напряжения DA2 Это дешевле, чем использовать конденсатор С15 вдвое большей емкости

Устройство собрано на двух печатных платах, изготовленных из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис 54 и 55) Платы рассчитаны на установку в корпус выключате- ля-«дергалки», который располагается в жилых домах под потолком На первой плате (рис 54) смонтированы элементы схемы, показанной на рис 51 На той стороне платы, где установлены элементы схемы,

Рис 54 Монтажная схема платы дешифраторафольга сохранена полностью и выполняет функции экрана и общего провода Отверстия, кроме помеченных на рис 54 крестиками, означающими пайку к фольге общего провода, на стороне установки элементов раззенкованы Выводы 3 и 4 элемента DD31 соединены с выводами 5 и 10 регистра DD2 навесными проводниками

Микросхема DA1 вместе с относящимися к ней деталями для защиты от электрических наводок прикрыта припаянным в нескольких точках экраном из тонкой меди, латуни или луженой жести (его контур показан на рис 54 штриховой линией) В экране напротив фотодиода VD1 пробито отверстие такое же отверстие, но несколько большего диаметра выполнено и в корпусе устройства

Микровыключатель SB1 снабжен рычагом, выпиленным из органического стекла На конце рычага закреплена тонкая бечевка, дергая за которую, можно управлять включением люстры вручную Элементы схемы, показанной на рис 53, установлены на плате (рис 55) пайкой к площадкам без сверления отверстий На другой стороне фольга сохранена, подключена к общему проводу и служит электростатическим экраном между силовыми и низковольтными цепями устройства Проводники для соединения с первой платой пропущены в раззенкованные отверстия Для подключения выключателя к сети и люстре к плате припаяны пять латунных брусочков с отверстиями для проводов и зажимными винтами от контактной колодки На рис 53 они показаны кружками с цифрами 0,1,2 и надписью -220 В, на рис 55 контактные площадки для них помечены теми же знаками

Платы соединены между собой четырьмя латунными стержнями диаметром 1 мм (контакты от разъема 2РМ), впаянными в отверстия плат по углам

В устройстве можно применить микросхемы серий К176, К561, КР1561 В качестве VT1 – любой маломощный кремниевый прп- транзистор с коэффициентом передачи тока базы Ь21Э не менее 100, транзисторы VT2, VT3 средней или большой мощности с Ь21Эне менее 80 при токе коллектора 100 мА Транзисторы VT4 и VT5 – практически любые кремниевые типа рпр Симисторы VS1 и VS2 – серии КУ208 в пластмассовом корпусе с индексами В1, Г1, Д1 или ТС-106-10 на напряжение не менее 400 В (индекс после указанного обозначения – 4 или больше)

Диоды VD2, VD3, VD4, VD6 – любые кремниевые маломощные, стабилитрон VD5 – на напряжение 15 В и рабочий ток не менее 20 мА Микросхема DA2 – любой интегральный стабилизатор на напряжение 6 В, например КР1162ЕН6, КР1179ЕН6 или импортный 79L06, 79М06, 7906 с любыми префиксами и суффиксами

Рис 55 Монтажная схема блока питания

Используемые резисторы – типа МЛТ соответствующей мощности, конденсаторы – КМ-5, КМ-6, К73-16 и К52-1Б Вместо оксидных можно с успехом установить К50-35 или их импортные аналоги

Настройка проводится следующим образом На первой плате соединить входы элемента DD52 с общим проводом, между верхними по схеме выводами резисторов R11 и R12 и цепью +6 В включить по светодиоду, подать на контакт +6 В и контакт «Общ» платы напряжение 6 В от лабораторного источника питания

Нажимая на шток микровыключателя SB1, необходимо убедиться в поочередном включении и выключении светодиодов Подавая команду SLEEP с ПДУ на фотодиод VD1 (с расстояния 0,5-1 м и при неярком освещении), следует проверить четкость работы устройства, при необходимости подобрать сопротивление резистора R4 для получения длительности импульсов на выходе одновибратора DD14 в пределах 1,1-1,3 мс Эту работу лучше выполнить с помощью осциллографа со ждущей разверткой При его отсутствии можно поставить вместо R4 переменный резистор сопротивлением 220 кОм последовательно с ограничительным 51 кОм и определить диапазон сопротивлений, в котором осуществляется прием команды После этого установить R4 с сопротивлением, соответствующим середине данного диапазона

Для проверки платы с блоком питания между ее контактами +6 В и «Общ» следует впаять резистор 910 Ом любой мощности, подключить плату к сети и осторожно (все элементы платы находятся под напряжением) проверить напряжение между общим проводом платы и цепями +6 В и -6 В Если они отличаются от номинальных не более чем на 0,5 и 1 В соответственно, платы можно соединить между собой и проверить работу устройства в сборе с нагрузками в виде осветительных ламп

Чувствительность изготовленного автором устройства обеспечивает четкий прием команды при расстоянии между ПДУ и фотоприемником до 6 м

Если в комнате нет других устройств, управляемых инфракрасным ПДУ, дешифратор можно упростить В этом случае удобнее использовать команду HELP, поскольку только она имеет единицы, попадающие при приеме в разряды 5 и 8 регистра DD2 Роль элемента И-НЕ DD31 выполнит DD54 при подаче на один из его входов импульса с дифференцирующей цепочки С12, R8, а на другой – сигнала с разряда 5 или 8 регистра DD2, при этом микросхема DD3 становится ненужной

Однако если в комнате эксплуатируется видеомагнитофон той же фирмы (например, SVR-405), то устройство с упрощенной дешифрацией чувствительно к его командам PLAY, что недопустимо Экспериментально установлено, что все команды ПДУ видеомагнитофона оканчиваются на 0 (в разряде 1 регистра DD2), поэтому и была выбрана команда SLEEP, имеющая 1 в последнем разряде

Что надо изменить в устройстве, если вы захотите использовать ПДУ от телевизора другой фирмы или от другого прибора

Чтобы сохранить способность управления только одной выбранной кнопкой, необходимо при помощи осциллографа со ждущей разверткой (еще лучше, когда есть возможность задерживать начало развертки относительно начала сигнала) определить структуру команд ПДУ Последовательности инфракрасных вспышек превращаются в электрические импульсы, если соединить последовательно фотодиод

ФД263-01 с резистором 10 кОм и подключить получившуюся цепочку к источнику 9-10 В так, чтобы напряжение на фотодиод было подано в закрывающей полярности При подаче команд пультом с расстояния в несколько сантиметров импульсы на резисторе имеют амплитуду порядка 1 В Если структура совпадает с описанной, но отличаются от указанных длительности пачек и пауз, надо изменить постоянные времени RC-цепочек, определяющих работу устройства Постоянная времени Rl, С6 должна быть примерно в 4-5 раз больше периода повторения импульсов заполнения пачки (здесь период – 25 мкс, произведение Rl, С6 = 110 мкс) Для R4, С8 постоянная времени должна быть примерно в 2,2 раза больше длительности коротких пачек (в данном устройстве R4C8 =1,8 мс) Постоянная времени R5C10 должна как минимум в несколько раз превышать максимальную длительность пауз между пачками, но быть меньше интервала между кодовыми посылками при длительном нажатии на кнопку ПДУ (здесь R5C10 = 7 мс)

Для того чтобы не проверять осциллографом каждую команду, можно между выходами регистра DD2 собранной по схеме (рис 51) платы и общим проводом подключить восемь любых светодиодов с ограничивающими ток резисторами сопротивлением 3-4 кОм Подавая с ПДУ разные команды, необходимо составить таблицу их кодов и по ней выбрать редко используемый код, который можно отличить от других при такой дешифрации (без учета длительности пауз) Дешифратор для выбранной команды легко составить, применяя свободные элементы микросхем DD3 и DD5 Для примера на рис 56 приведена схема дешифрации кода, содержащего пять единиц и два нуля

Однако без предварительного изучения команд по осциллографу есть определенный риск не подобрать команду

Если же необходим анализ длительности пауз между пачками, устройство необходимо дополнить мультивибратором, аналогичным узлу на DD14, и еще одним сдвигающим регистром (его роль в ряде случаев может выполнить и DD22) Вход мультивибратора следует подключить (также через дифференцирующую цепочку) к выходу элемента DD11, а информационный вход регистра- к выходу

DD12 В результате в регистр будет записываться информация о длительности пауз

Если же анализ при помощи осциллографа недоступен, можно отказаться от дешифрации команд – пусть свет включается по любой команде ПДУ При этом необходимо несколько ухудшить чувствительность фотоприемника, чтобы он срабатывал лишь при точном наведении на него ПДУ Достигается это установкой между его входом 16 и общим проводом резистора сопротивлением порядка нескольких сотен килоом – единиц мегаом Кроме того, из устройства исключают микросхемы DD2 и DD3 и элементы, относящиеся к DD14, а также С12 и R8 Верхний по схеме вывод резистора R9 следует подключить к выходу элемента DD13

В результате триггеры будут переключаться независимо от кода приходящей команды Печатные платы для такого упрощенного варианта рекомендуется изготовить так, как показано на рис 54 и 55: когда-нибудь появится возможность проанализировать коды команд и необходимость ввести их дешифратор

Источник: Виноградов Ю А и др, Практическая радиоэлектроника-М: ДМК Пресс – 288 с: ил (В помощь радиолюбителю)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты