39_43.PDF

Zdalnie sterowane moduły przekaźnikowe

P R O J E K T Y

Zdalnie sterowane

moduły przekaźnikowe

AVT−5068

Bezprzewodowa transmisja

danych jest jednym

z†wiÍkszych dobrodziejstw,

jakie zawdziÍczamy rozwojowi

elektroniki. KtÛø dzisiaj moøe

wyobraziÊ sobie ogl¹danie

telewizji bez pilota u†boku?

Kolejny uk³ad zdalnego

sterowania o†wielu

moøliwoúciach przedstawiamy

w†artykule.

W†zaleønoúci od zastosowania,

w†uk³adach zdalnego sterowania

komunikacja pomiÍdzy nadajni-

kiem i†odbiornikiem moøe odby-

waÊ siÍ w†rÛøny sposÛb. Najbar-

dziej rozpowszechnione jest sto-

sowanie promieniowania podczer-

wonego i†fal radiowych. Pierwsze

medium, ze wzglÍdu na swoje

w³aúciwoúci, moøe byÊ stosowany

w†obrÍbie jednego pomieszczenia,

gdyø jak kaøde úwiat³o, promie-

niowanie podczerwone nie prze-

nika przez úciany lub inne prze-

szkody. Takøe na terenie otwar-

tym bez stosowania soczewek sku-

piaj¹cych úwiat³o maksymalna od-

leg³oúÊ miÍdzy nadajnikiem i†od-

biornikiem moøe wynosiÊ kilka-

naúcie metrÛw. Dlatego transmisja

w†podczerwieni jest zwykle

stosowana do sterowania domo-

wym sprzÍtem audio-wideo.

W†tym zastosowaniu sprawdza siÍ

doskonale, gdyø przy odpowied-

nio dobranej mocy nadajnika i†du-

øej czu³oúci odbiornika, sygna³

z†pilota zostaje poprawnie odebra-

ny nawet w†przypadku odbiÊ od

úcian lub innych przedmiotÛw.

Transmisja radiowa umoøliwia

uzyskanie znacznie wiÍkszych od-

leg³oúci pomiÍdzy nadajnikiem

i†odbiornikiem, przenika rÛwnieø

przez úciany. Moøliwe jest wiÍc

uzyskanie wiÍkszych odleg³oúci

bez ìwidzeniaî siÍ nadajnika i†od-

biornika. W†prezentowanym uk³a-

dzie prze³¹cznika przekaünikowe-

go do komunikacji zastosowano

w³aúnie transmisjÍ radiow¹. Uk³ad

za pomoc¹ jednego nadajnika ra-

diowego umoøliwia sterowanie oú-

mioma odbiornikami. Modu³y od-

biornikÛw umoøliwiaj¹ bezpoúred-

nie sterowanie urz¹dzeniami za-

silanymi napiÍciem 220V. Jako

uk³ad wykonawczy zastosowano

przekaünik o†pr¹dzie przewodze-

nia 2x8A. Daje to moøliwoúÊ

prze³¹czania urz¹dzeÒ o†mocy do

3,5kW. ZasiÍg toru radiowego

umoøliwia rozmieszczenie odbior-

nikÛw w†obrÍbie mieszkania i†ste-

rowanie dowolnym urz¹dzeniem.

Budowa i†dzia³anie

Prze³¹cznik sk³ada siÍ z†modu-

³u nadawczego - pilota oraz z†mo-

du³u odbiorczego, czyli uk³adu

wykonawczego. Na rys. 1 †przed-

stawiono schemat elektryczny na-

dajnika. Sk³ada siÍ on z†jednego

uk³adu scalonego - nadajnika ra-

diowego oraz konwertera kodu

jeden z†oúmiu na kod binarny.

Uk³ad US1 jest koderem, na ktÛ-

rego wyjúciu pojawia siÍ zakodo-

wany sygna³ reprezentuj¹cy war-

toúci binarne wejúÊ adresowych

Elektronika Praktyczna 6/2002

Zdalnie sterowane moduły przekaźnikowe

Rys. 1. Schemat elektryczny nadajnika

A0...A7 oraz czterech wejúÊ da-

nych D1...D4. Dodatkowo uk³ad

ten posiada wejúcie steruj¹ce

transmisj¹ danych. Podanie pozio-

mu niskiego na wejúcie TE spra-

wia, øe na wyjúciu DOUT pojawia

siÍ zakodowany sygna³. Ta funk-

cja jest szczegÛlnie przydatna,

jeúli uk³ad pracuj¹cy w†urz¹dze-

niu jest na sta³e pod³¹czony do

zasilania, a†transmisja ma byÊ klu-

czowana zewnÍtrznym sygna³em.

Wtedy, przez ca³y czas, gdy na

wejúciu TE panuje poziom niski,

dane s¹ wysy³ane, a†gdy podamy

poziom wysoki, uk³ad przechodzi

w†stan czuwania. Jest to o†tyle

waøne, øe wysy³any przez ca³y

czas sygna³ powoduje ìblokadÍî

czÍstotliwoúci 433MHz i†wÛwczas

øaden inny uk³ad pracuj¹cy na tej

czÍstotliwoúci, a†znajduj¹cy siÍ

w†zasiÍgu nadajnika nie bÍdzie

pracowa³ poprawnie, gdyø jego

sygna³ bÍdzie zak³Ûcany. Przy wy-

korzystaniu wejúcia TE uk³adu

HT-12E sygna³ moøe byÊ wysy³a-

ny tylko w†chwili zmiany stanÛw

na jego wejúciach, a†gdy stany

wejúÊ s¹ stabilne, wysy³anie syg-

na³Ûw jest blokowane, umoøliwia-

j¹c korzystanie z†czÍstotliwoúci

433MHz innym urz¹dzeniom.

W†prezentowanym nadajniku

funkcja ta jest jednak niewyko-

rzystywana, poniewaø do uk³adu

US1 napiÍcie jest podawane au-

tomatycznie w†chwili naciúniÍcia

dowolnego przycisku. Po jego

zwolnieniu zasilanie jest od³¹cza-

ne, wiÍc wejúcie TE zosta³o na

sta³e zwarte z†mas¹. Automatycz-

ne podawanie zasilania ma na

celu zminimalizowanie poboru

pr¹du z†baterii.

Pobierany przez uk³ad pr¹d

jest w†czasie czuwania nieznacz-

ny, lecz mimo to warto zmniej-

szyÊ go niemal do zera. Jako

nadajnik radiowy zastosowano

modu³ nadawczy RT1. Pracuje on

z†czÍstotliwoúci¹ noún¹ 433MHz,

a†sygna³y pojawiaj¹ce siÍ na wej-

úciu tego uk³adu powoduj¹ odpo-

wiedni¹ modulacjÍ tej czÍstotli-

woúci.

Aby modu³ nadajnika mÛg³

wspÛ³pracowaÊ z†odbiornikami,

naleøy ustaliÊ wspÛlny adres za-

rÛwno nadajnika jak i†odbiornika,

poniewaø odbiornik bÍdzie reago-

wa³ na sygna³y zawieraj¹ce adres

zgodny z†zaprogramowanym na

jego wszystkich wejúciach adre-

sowych. Adres sk³ada siÍ

z†dwÛch cz³onÛw. Pierwszy sk³a-

da siÍ z†piÍciu bitÛw i†jest usta-

wiany za pomoc¹ zwarcia do

masy lub plusa zasilania wejúÊ

A0...A4 uk³adu HT-12E - adres

w†nadajniku i†odbiorniku musi

byÊ taki sam. Drugi cz³on adresu

jest zmieniany w†zaleønoúci od

wciúniÍtego przycisku. Poniewaø

pilot moøe obs³uøyÊ do oúmiu

odbiornikÛw, wiÍc za pomoc¹

klawiszy musimy odpowiednio

zmieniaÊ poziomy na pozosta-

³ych wejúciach adresowych uk³a-

du A5...A7.

Poniewaø mamy do dyspozycji

tylko trzy wejúcia adresowe, nale-

øa³o zastosowaÊ konwerter zamie-

niaj¹cy sygna³y pochodz¹ce z†oú-

miu klawiszy wystÍpuj¹ce w†ko-

dzie 1†z†8 na trzybitowy kod

binarny. W†tym celu wykorzysta-

Elektronika Praktyczna 6/2002

Zdalnie sterowane moduły przekaźnikowe

Rys. 2. Schemat elektryczny odbiornika

no diody D5...D12. Powoduj¹ one

zamianÍ kodu naciúniÍtego klawi-

sza na kod naturalny dwÛjkowy,

zaú diody D1...D5 oraz D13...D17

umoøliwiaj¹ automatyczne poda-

nie zasilania dla ca³ego uk³adu

w†chwili naciúniÍcia dowolnego

klawisza. W† tab. 1 †zestawiono stan

wejúÊ adresowych A5...A7 w†za-

leønoúci od naciúniÍtego klawisza.

Za pomoc¹ klawiszy S1...S4 urz¹-

dzenia mog¹ byÊ za³¹czane, a†kla-

wisze S5...S8 odpowiednio powo-

duj¹ ich wy³¹czenie. Dodatkowy

prze³¹cznik do³¹czony do z³¹cza

JP umoøliwia zmianÍ adresÛw dla

sterowania pierwsz¹ lub drug¹

grup¹ odbiornikÛw. Prze³¹czanie

pomiÍdzy grupami odbiornikÛw

zmniejszy³o dwukrotnie liczbÍ

przyciskÛw oraz znacznie liczbÍ

zastosowanych diod.

Jak juø wspomniano i†jak wy-

nika z†tab. 1,†przyciski S1...S4

powoduj¹ za³¹czenie odpowied-

niego urz¹dzenia, a†przyciski

S5...S8 jego wy³¹czenie. Zwi¹zane

to jest z†tym, øe o†w³¹czeniu lub

wy³¹czeniu urz¹dzenia decyduje

stan wejúcia danych D1 uk³adu

HT-12E. Dlatego dla danego od-

biornika komenda za³¹czenia i†wy-

³¹czenia jest wysy³ana pod ten

sam adres, lecz z†innym stanem

na wejúciu D1. Gdy zostanie

naciúniÍty jeden z†przyciskÛw

S1...S4, poprzez diody D1...D4

zostanie podane ujemne napiÍcie

zasilaj¹ce uk³ad HT-12E, a†do wej-

úcia D1 poprzez rezystor R5 je-

dynka logiczna. Odbiornik o†zgod-

nym adresie zinterpretuje to jako

za³¹czenie urz¹dzenia. Jeúli zosta-

nie naciúniÍty klawisz z†grupy

S5...S8, to pr¹d pop³ynie przez

jedn¹ z†diod D13...D16 wymusza-

j¹c niski poziom na wejúciu D1

i†przez diodÍ D17 do³¹czy zasi-

lanie uk³adu US1. Poziom niski

na wejúciu D1 spowoduje wiÍc

wy³¹czenie przekaünika w†odbior-

niku. Jako diodÍ D17 zastosowano

diodÍ Schottky'ego, poniewaø na

tej diodzie spadek napiÍcia jest

mniejszy niø w†standardowych

diodach prze³¹czaj¹cych, dla ktÛ-

rych spadek ten wynosi typowo

0,7V. Zastosowanie takiej diody

ma na celu uzyskanie jednakowe-

go spadku napiÍcia w†przypadku

naciúniÍcia dowolnego klawisza,

zarÛwno za³¹czaj¹cego jak i†wy³¹-

czaj¹cego urz¹dzenie. Spowodo-

wane to jest tym, øe przy naciú-

niÍciu klawisza za³¹czaj¹cego spa-

dek napiÍcia wystÍpuje na jednej

z†diod D1...D4, a†w†przypadku kla-

wiszy wy³¹czaj¹cych spadek po-

Tab.1. Sposób sterowania wejść

adresowych i danych układu HT−12E

Pierwsza grupa odbiorników (1−4)

L.p. JP Klawisz A5 A6 A7 D1

1 F 1 1111

2 F 2 1011

3 F 3 1101

4 F 4 1001

5 F 5 1110

6 F 6 1010

7 F 7 1100

8 F 8 1000

Druga grupa odbiorników (5−8)

L.p. JP

Klawisz A5 A6 A7 D1

0 1 1 1

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

0 1 1 0

0 0 1 0

0 1 0 0

0 0 0 0

Elektronika Praktyczna 6/2002

Zdalnie sterowane moduły przekaźnikowe

przeciwny. Tym samym, przekaü-

nik moøe byÊ za³¹czany lub zwal-

niany rÍcznie. Rezystor R5 wymu-

sza niski poziom na wejúciu ze-

garowym licznika, a†kondensator

C6 eliminuje drgania stykÛw przy-

cisku SW, powoduj¹c wyd³uøenie

impulsu pojawiaj¹cego siÍ w†mo-

mencie jego naciúniÍcia. Drugi

sposÛb zmiany stanu na wyjúciu

Q1 uk³adu US2 moøliwy jest

poprzez podanie niskiego poziomu

na wejúcie PE. Jak juø wczeúniej

wspomniano, wartoúÊ pocz¹tkow¹

licznika moøna wpisaÊ w†sposÛb

rÛwnoleg³y. W³aúnie podanie

ujemnego impulsu na wejúcie PE

powoduje przepisanie stanÛw lo-

gicznych wystÍpuj¹cych na wej-

úciach J1...J4 na wyjúcia Q1...Q4.

Poniewaø nasz licznik zlicza do

dwÛch, dla nas istotny bÍdzie

tylko pierwszy stopieÒ tego licz-

nika, czyli stan wystÍpuj¹cy na

wejúciu J1 oraz na wyjúciu Q1.

Podanie ujemnego impulsu na

wejúcie PE powoduje przepisanie

stanu z†wejúcia J1 na wyjúcie Q1.

Ujemny impuls na wejúciu PE

pojawi siÍ w†momencie odebrania

przez dekoder HT-12D poprawnej

transmisji radiowej z†identycznym

adresem, jak ten zaprogramowany

na wejúciach A0...A8 uk³adu od-

biornika. Jeøeli w†nadajniku zosta³

naciúniÍty klawisz z†grupy S1...S4,

to na wyjúciu D1 dekodera pojawi

siÍ stan logiczny ì1î, ktÛry zo-

stanie przepisany na wyjúcie Q1

i†dalej poprzez wzmacniacz tran-

zystorowy spowoduje za³¹czenie

przekaünika. Jeúli zaú

w†nadajniku naciúnie-

my klawisz z†grupy

S5...S8, to na wyjúciu

D1 uk³adu US1 pojawi

siÍ stan logiczny ì0î

i†nast¹pi zwolnienie

przekaünika. O†ile ste-

rowanie przyciskiem

SW w†odbiorniku po-

woduje zmianÍ stanu

przekaünika na prze-

ciwny, to sterowanie

za pomoc¹ nadajnika

zdalnego sterowania

powoduje jednoznacz-

ne za³¹czenie lub

zwolnienie przekaüni-

ka, niezaleønie od jego

poprzedniego stanu.

Tranzystory T1 i†T2

pracuj¹ jako wzmac-

niacz pr¹dowy nieod-

wracaj¹cy fazy. Dioda D1 zabez-

piecza tranzystory przed wysoki-

mi napiÍciami indukowanymi

w†cewce przy wy³¹czaniu prze-

kaünika. Dioda D2 sygnalizuje

stan sterownika. Jeúli przekaünik

jest za³¹czony, to dioda úwieci,

w†przeciwnym wypadku jest zga-

szona.

Do zasilania uk³adu odbiornika

zastosowano transformator TS2/

15, ktÛry wraz z†mostkiem pros-

towniczym oraz kondensatorami

C1, C2 dostarcza napiÍcia zasila-

nia o†wartoúci oko³o 12V. NapiÍ-

cie to jest bezpoúrednio wykorzys-

tywane do zasilania cewki prze-

kaünika. Do zasilania pozosta³ych

uk³adÛw odbiornika zastosowano

stabilizator napiÍcia US3.

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej nadajnika

Montaø i†uruchomienie

Montaø rozpoczynamy od mo-

du³u nadajnika, zgodnie ze sche-

matem montaøowym pokazanym

na rys. 3 . Na pocz¹tku montujemy

rezystory i†diody, nastÍpnie uk³ad

US1 oraz nadajnik radiowy RT1.

Na koÒcu montujemy z³¹cze

CON1, kondensator C1 i†przyciski

S1...S8. Przyciski mog¹ byÊ wlu-

towane, w†zaleønoúci od potrzeb,

od strony elementÛw lub úcieøek.

Do z³¹cza JP do³¹czamy zewnÍtrz-

ny prze³¹cznik.

Montaø p³ytki odbiornika

(schemat montaøowy pokazano

na rys. 4 ) jest nieco trudniejszy

z†uwagi na wiÍksz¹ liczbÍ ele-

mentÛw oraz ich zrÛønicowanie.

PostÍpuj¹c wed³ug powszechnie

wstaje na diodach D13...D16 oraz

dodatkowo na diodzie D17. Waø-

ne jest, aby obydwa napiÍcia

mia³y wartoúci zbliøone do siebie,

gdyø przy znacznej rÛønicy mog-

³yby wyst¹piÊ przypadki, øe urz¹-

dzenie moøna by³o za³¹czyÊ, lecz

nie moøna go juø by³o wy³¹czyÊ

z†powodu zbyt ma³ej mocy nadaj-

nika.

Na rys. 2 †przedstawiono sche-

mat odbiornika. Poniewaø nadaj-

nik moøe obs³uøyÊ osiem takich

odbiornikÛw, ich budowa jest taka

sama, a†konfigurowanie odbywa

siÍ za pomoc¹ zworek JP1...JP3.

G³Ûwnym elementem odbiorni-

ka jest uk³ad US1. Jest to dekoder

wspÛ³pracuj¹cy z†uk³adem kodera

zastosowanym w†nadajniku. Za

pomoc¹ wejúÊ adresowych

A0...A4, ktÛre (podobnie jak w†na-

dajniku) zwieramy do masy lub

do plusa zasilania, ustalamy pod-

stawowy adres odbiornika. Adres

ten musi byÊ taki sam we wszyst-

kich odbiornikach i†nadajniku. Ja-

ko odbiornik radiowy zosta³ uøyty

modu³ RR3. Dane cyfrowe z†jego

wyjúcia s¹ podawane na wejúcie

uk³adu US1. Uk³ad US2 jest dwu-

kierunkowym licznikiem binarnym

lub dziesiÍtnym, w†zaleønoúci od

stanu logicznego wejúcia B/D. Do-

datkowo licznik ten umoøliwia

rÛwnoleg³y wpis wartoúci pocz¹t-

kowej. W†prezentowanym urz¹dze-

niu pe³ni jednak dosyÊ nietypow¹

funkcjÍ. Kaødorazowe naciúniÍcie

przycisku SW powoduje, øe stan

wyjúcia Q1 uk³adu zmienia siÍ na

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce

drukowanej odbiornika

Elektronika Praktyczna 6/2002

Zdalnie sterowane moduły przekaźnikowe

przyjÍtej zasady montaøu, tj. za-

czynaj¹c od elementÛw o†naj-

mniejszych gabarytach, nie powi-

nien sprawiÊ problemÛw. Szcze-

gÛln¹ uwagÍ naleøy zwrÛciÊ przy

montaøu transformatora, przekaü-

nika i†z³¹czy CON1, CON2, gdyø

elementy te w†czasie uøytkowa-

nia maj¹ bezpoúrednie po³¹czenie

z†napiÍciem 220V. Dlatego przed

pod³¹czeniem uk³adu do sieci

naleøy dok³adnie sprawdziÊ po-

prawnoúÊ wszystkich po³¹czeÒ.

Przycisk SW montujemy poza

p³ytk¹, a†do punktu lutowniczego

oznaczonego jako ìAntenaî do³¹-

czamy odcinek przewodu o†d³u-

goúci oko³o 10cm, ktÛry bÍdzie

stanowi³ antenÍ odbiorcz¹ dla

modu³u radiowego.

Po zmontowaniu obydwu p³y-

tek przystÍpujemy do uruchomie-

nia urz¹dzenia. W†tym celu do

z³¹cza CON1 na p³ytce nadajnika

do³¹czamy napiÍcie zasilaj¹ce 12V,

na przyk³ad z†baterii lub zasila-

cza, a†do z³¹cza CON2 na p³ytce

odbiornika do³¹czamy zasilanie

220V. Do z³¹cza CON1 do³¹czamy

odbiornik na przyk³ad lampkÍ

nocn¹. Kaødorazowe naciúniÍcie

przycisku SW w†module odbior-

nika powinno na przemian zapa-

laÊ i†gasiÊ lampkÍ. Jeúli tak jest,

to przeprowadzamy synchroniza-

cjÍ nadajnika z†odbiornikiem.

W†tym celu wy³¹czamy zasilanie

i†ustawiamy podstawowy kod

adresu na wejúciach adresowych

A0...A4 - taki sam w†module

nadajnika i†odbiornika - poprzez

zwarcie pÛl lutowniczych do ma-

sy lub do plusa. NastÍpnie we-

d³ug tab. 1†ustalamy stany po-

zosta³ych wejúÊ adresowych

w†zaleønoúci od tego, ktÛrymi

klawiszami ma byÊ obs³ugiwany

dany odbiornik. Dla przyk³adu,

jeøeli odbiornik ma reagowaÊ

w³¹czeniem na naciúniÍcie kla-

wisza S1 i†wy³¹czeniem na

naciúniÍcie klawisza S5 oraz od-

biornik bÍdzie naleøa³ do pier-

wszej grupy, czyli od 1†do

4†(prze³¹cznik JP rozwarty), to

w†odbiorniku naleøy nastÍpuj¹co

ustawiÊ zworki: JP1 - rozwarta,

JP2 - rozwarta, JP3 - rozwarta.

Jeøeli odbiornik ma reagowaÊ na

przyciski S2 i†S6, to prze³¹cznik

JP w†nadajniku pozostaje bez

zmian, a†zworki w†odbiorniku s¹

ustawione nastÍpuj¹co: JP1 - roz-

warta, JP2 - zwarta, JP3 - rozwar-

WYKAZ ELEMENTÓW

Nadajnik

Rezystory

R1...R3: 100k

R4: 1,5M

Ω

Kondensatory

C1: 100nF

Półprzewodniki

D1...D16: 1N4148

D17: 1N5817 lub BAT43

US1: HT−12E

Różne

S1...S8: mikrowłącznik

CON1: ARK2(3,5mm)

RT1: moduł nadawczy 433MHz

Przełącznik bistabilny

Odbiornik

Ω

R2, R4: 4,7k

R3: 510k

Ω

R6...R8: 100k

Ω

Kondensatory

C1: 1000µF/25V

C2, C3, C5, C6: 100nF

C4, C7: 100µF/16V

Półprzewodniki

D1: 1N4007

D2: dioda LED 3mm

MG: mostek prostowniczy 1A/400V

T1, T2: BC547

US1: HT−12D

US2: CD 4029

US3: 7805

US4: odbiornik radiowy RR3

Różne

JP1...JP3: goldpin 1x2

P: przekaźnik RM94P−12S

Transformator TS2/15

Mikrowłącznik

ta. Ustawienia zworek JP1, JP2,

JP3 naleøy wykonaÊ dla kaødego

z†odbiornikÛw. Po dopasowaniu

odbiornikÛw do nadajnika prze-

³¹czniki przekaünikowe s¹ gotowe

do pracy.

Krzysztof P³awsiuk, AVT

krzysztof.plawsiuk@ep.com.pl

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

?pdf/czerwiec02.htm oraz na p³ycie

CD-EP06/2002B w katalogu PCB .

Elektronika Praktyczna 6/2002

R5: 100k

Rezystory

R1: 1,5k

R5: 47k

R9: 10

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: