27_31.PDF

Zdalnie sterowana karta przekaźników

P R O J E K T Y

Zdalnie sterowana karta

przekaźników

AVT−5046

Uk³ady tak uniwersalne,

jak prezentowany w†artykule,

ciesz¹ siÍ wúrÛd naszych

CzytelnikÛw ogromnym

powodzeniem. Bezprzewodowo

sterowany zespÛ³ przekaünikÛw

moøe bowiem znaleüÊ bardzo

wiele zastosowaÒ. Czekamy

na Wasze opinie i przyk³ady

aplikacji.

Stosowanie

kart rozszerzaj¹cych

o†budowie podobnej do przed-

stawionej w†artykule pozwala na

zwiÍkszenie moøliwoúci systemÛw

sterowania, np. zwiÍkszenia licz-

by portÛw procesora czy zwiÍk-

szenia wydajnoúci pr¹dowej wyjúÊ

steruj¹cych. Moøna takøe zrezyg-

nowaÊ z†komunikacji przewodo-

wej i sterowaÊ przekaünikami,

a†wiÍc w³¹czaÊ i wy³¹czaÊ jakieú

urz¹dzenia bezprzewodowo. Ma-

my wtedy moøliwoúÊ zmiany po-

³oøenia nadajnika czy odbiornika,

jest takøe moøliwe sterowanie jed-

nego modu³u odbiorczego z†kilku

nadajnikÛw. W†pewnych warun-

kach, gdy nie ma moøliwoúci

u³oøenia kabla lub gdy jest to

z†jakichú powodÛw bardzo k³opot-

liwe, sterowanie radiowe jest je-

dynym moøliwym rozwi¹zaniem.

Prezentowane w†artykule urz¹-

dzenie umoøliwia sterowanie oú-

mioma urz¹dzeniami za pomoc¹

klasycznych przekaünikÛw elektro-

mechanicznych o†duøej obci¹øal-

noúci stykÛw. KomunikacjÍ pomiÍ-

dzy kart¹

a†urz¹dze-

niem steruj¹-

cym moøna zre-

alizowaÊ trzema sposobami:

- za pomoc¹ portu szeregowego

(bezprzewodowo),

- za pomoc¹ portu rÛwnoleg³ego

lub innego interfejsu (bezprze-

wodowo),

- za pomoc¹ portu rÛwnoleg³ego

lub innego interfejsu do³¹czonych

bezpoúrednio (przewodowo).

Zastosowanie transmisji bez-

przewodowej ma jeszcze oprÛcz

wielu zalet, jedn¹ waøn¹ w³aúci-

woúÊ: nadajnik nie ma po³¹czenia

galwanicznego z†odbiornikiem, nie

ma wiÍc moøliwoúci uszkodzenia

nadajnika w†przypadku uszkodze-

nia uk³adÛw wykonawczych od-

biornika.

W†przypadku zastosowania kar-

ty jako sterownika úwiate³, moøna

odbiornik umieúciÊ przy øarÛw-

kach, np. na zewn¹trz budynku,

i†sterowaÊ nimi z†domowego kom-

putera. Moøna zmieniaÊ sposÛb

sterowania (szeregowe lub rÛwno-

Elektronika Praktyczna 1/2002

Zdalnie sterowana karta przekaźników

Rys. 1. Schemat elektryczny nadajnika.

Rys. 2. Schemat elektryczny odbiornika.

Elektronika Praktyczna 1/2002

Zdalnie sterowana karta przekaźników

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej nadajnika.

zastosowano zintegrowany modu³

nadajnika 433MHz (uk³ad US4).

Aby sygna³y wysy³ane drog¹ ra-

diow¹ by³y rozrÛønialne tylko

przez wspÛ³pracuj¹cy z†nadajni-

kiem odbiornik niezbÍdne by³o

zastosowanie kodowania trans-

misji. Do tego celu zastosowano

uk³ad UM3758-108A. Posiada on

10 wejúÊ koduj¹cych oraz moøli-

woúÊ przes³ania wraz z†kodem

identyfikuj¹cym jednego bajtu da-

nych. Dodatkow¹ zalet¹ tego uk³a-

du jest moøliwoúÊ pracy zarÛwno

w†uk³adzie nadajnika jak i†odbior-

nika, w†zaleønoúci od poziomu

napiÍcia wystÍpuj¹cego na wej-

úciu MOD.

W†przypadku zastosowania

uk³adu w†nadajniku zwieramy wej-

úcie MOD do plusa zasilania. Na

wyjúciu TRO pojawia siÍ wÛwczas

ci¹g bitÛw reprezentuj¹cy stany

logiczne na wejúciach D1...D8 oraz

wejúciach koduj¹cych A1...A10.

Sygna³ cyfrowy z†wyjúcia TRO

uk³adu US2 moduluje sygna³

noúny uk³adu nadajnika RT1. Po-

niewaø sygna³y wejúciowe mog¹

byÊ podawane zarÛwno rÛwnolegle

jak i†szeregowo, zastosowano dwa

z³¹cza przystosowane do pracy

w†danej konfiguracji. W†przypadku

sterowania rÛwnoleg³ego dane wej-

úciowe naleøy doprowadziÊ bezpo-

úrednio do z³¹cza CON3. W†tym

przypadku uk³ad procesora US1

naleøy zdemontowaÊ. Sygna³y ste-

ruj¹ce mog¹ pochodziÊ np. z†portu

rÛwnoleg³ego lub z†do³¹czonej kla-

wiatury. Jeøeli zachodzi potrzeba

sterowania poprzez port szerego-

wy, naleøy zamontowaÊ uk³ad US1.

Procesor ma za zadanie zamianÍ

danych pochodz¹cych z†portu sze-

regowego RS232 do postaci rÛw-

noleg³ej. W†celu konwersji sygna-

³Ûw RS232 (-15V, +15V) na syg-

na³y o†poziomach napiÍcia +5V,

0V, zastosowano transoptor TS.

Wraz z†rezystorem R1 i†diod¹ D1

stanowi on konwerter poziomÛw

odwracaj¹cy jednoczeúnie fazÍ. Re-

zystor R1 ogranicza pr¹d p³yn¹cy

przez diodÍ transoptora, a†dioda

D1 zabezpiecza j¹ przed przebi-

ciem przy polaryzacji wstecznej.

Stosowanie wyspecjalizowanego

konwertera napiÍÊ, na przyk³ad

uk³adu MAX232, okaza³o siÍ zbÍd-

ne, gdyø dane przesy³ane s¹ tylko

w†jedn¹ stronÍ, od komputera do

procesora z†prÍdkoúci¹ 1200b/s. Za-

stosowany transoptor doskonale

spe³nia swoje zadanie, a†przy tym

uzyskuje siÍ izolacjÍ galwaniczn¹

pomiÍdzy komputerem a†uk³adem

nadajnika. Pozwoli³o to rÛwnieø

na zmniejszenie wymiarÛw p³ytki

nadajnika.

Na rys. 2 przedstawiono sche-

mat modu³u odbiorczo-wykonaw-

czego. G³Ûwnym elementem

(oprÛcz odbiornika US3) jest uk³ad

US1 zastosowany rÛwnieø w†na-

dajniku. Tutaj, po zwarciu wejúcia

MOD do masy, pe³ni rolÍ deko-

dera identyfikuj¹cego kodowany

leg³e) bez ingerencji w†modu³ wy-

konawczy. Ma to szczegÛlnie zna-

czenie, gdy karta steruje urz¹dze-

niami zasilanymi napiÍciem 220V,

poniewaø uøytkownik nie ma kon-

taktu z†napiÍciem niebezpiecznym

dla øycia.

Opis uk³adu

System sterowania przekaüni-

kami sk³ada siÍ z†dwÛch modu-

³Ûw: nadajnika i†odbiornika. Sche-

mat elektryczny nadajnika przed-

stawiono na rys. 1 .

Zadaniem nadajni-

ka jest przetworzenie

sygna³Ûw steruj¹cych

(podawanych szerego-

wo, b¹dü rÛwnolegle)

na falÍ elektromagne-

tyczn¹. Zbudowany

jest on z†czterech

uk³adÛw scalonych

oraz kilku elementÛw

biernych. W†uk³adzie

zasilania zastosowano

stabilizator napiÍcia

+5V (uk³ad US3) oraz

kondensatory filtruj¹-

ce C1, C2 i†C3. Dioda

prostownicza D2 za-

bezpiecza uk³ad przy

nieodpowiedniej pola-

ryzacji napiÍcia zasi-

lania. Jako element

przetwarzaj¹cy napiÍ-

cie elektryczne na falÍ

elektromagnetyczn¹

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej odbiornika.

Elektronika Praktyczna 1/2002

Zdalnie sterowana karta przekaźników

potrzebne do zasilania odbiornika

radiowego i†dekodera, pobierane

jest z†wyjúcia stabilizatora 7805.

³¹czamy zasilanie o†napiÍciu oko-

³o 12V do obydwu modu³Ûw. Po

w³¹czeniu zasilania w†odbiorniku

powinna úwieciÊ siÍ dioda sygna-

lizacyjna do³¹czona do wyprowa-

dzenia 23 uk³adu US1 sygnalizu-

j¹c ìwidzenieî siÍ modu³Ûw. Te-

raz do wyprowadzeÒ 1...8 z³¹cza

CON3 modu³u nadajnika do³¹cza-

my kolejno napiÍcie 5V, na p³ytce

odbiornika powinien zostaÊ za³¹-

czony odpowiedni przekaünik. Je-

øeli wszystko przebieg³o popra-

wnie, to przechodzimy do kolej-

nego etapu - uruchomienia inter-

fejsu z†wykorzystaniem portu sze-

regowego komputera. Do tego celu

Rys. 5. Konfiguracja portu

szeregowego.

Montaø i†uruchomienie

Schemat montaøowy p³ytek

drukowanych pokazano na rys. 3

i† rys. 4 . Montaø zaczynamy od

p³ytki nadajnika. Najpierw mon-

tujemy elementy o†najmniejszych

gabarytach, poczynaj¹c od rezys-

torÛw, a†koÒcz¹c na z³¹czu CON1.

Pod uk³ad US1 naleøy obowi¹z-

kowo zastosowaÊ podstawkÍ. Po

zmontowaniu nadajnika rozpoczy-

namy montaø p³ytki odbiornika.

Wed³ug przyjÍtej zasady, montu-

jemy rezystory, podstawki itd.,

a†koÒczymy na wlutowaniu prze-

kaünikÛw.

Uruchomienie zaczynamy od

modu³u odbiornika. W†czasie

wstÍpnego uruchomienia wyjmuje-

my uk³ad US1, a†do z³¹cza CON1

pod³¹czamy napiÍcie zasilaj¹ce

o†wartoúci oko³o 12V. Do stykÛw

1...8†z³¹cza CON10 kolejno dopro-

wadzamy napiÍcie 5V. W†zaleønoú-

ci od tego, do ktÛrego wyprowa-

dzenia do³¹czymy napiÍcie, powo-

dujemy w³¹czenie odpowiedniego

przekaünika. Diody LED sygnalizuj¹

zadzia³anie przekaünika. Jeøeli

wszystkie przekaüniki zadzia³a³y, to

wstÍpne uruchomienie moøemy

uznaÊ za zakoÒczone. W†przeciw-

nym przypadku naleøy jeszcze raz

sprawdziÊ poprawnoúÊ montaøu.

NastÍpnie wk³adamy uk³ad

US1 w†module odbiornika, na

wejúciach koduj¹cych A1...A10

ustawiamy dowolny kod, zwiera-

j¹c wejúcia A1...A10 do masy lub

do plusa, a†do pola lutowniczego

oznaczonego jako antena przylu-

towujemy odcinek przewodu oko-

³o 10cm. W†fazie testÛw moøe siÍ

okazaÊ przydatny wskaünik popra-

wnoúci transmisji. W†tym celu

naleøy wyprowadzenie 23 uk³adu

US1 po³¹czyÊ z†plusem zasilania

poprzez diodÍ LED z†szeregowo

w³¹czonym rezystorem o†wartoúci

oko³o 470

sygna³ z†nadajnika. Na wejúciach

koduj¹cych A1...A10 ustawiamy

kod, taki jak w†nadajniku, wypro-

wadzenia D1...D8 pe³ni¹ funkcjÍ

wyjúÊ danych. Do wejúcia RXI

doprowadzony jest sygna³ z†od-

biornika radiowego (uk³adu US3).

Dekoder UM3758 odbiera i†anali-

zuje sygna³y pojawiaj¹ce siÍ na

wejúciu RXI. Jeøeli dwa kolejne

pakiety danych s¹ identyczne,

a†nastawiony kod odbiornika jest

zgodny z†kodem nadajnika, wtedy

nastÍpuje przepisanie bajtu da-

nych na wyjúcia D1...D8. W†wersji

A uk³adu UM3758-108 dane s¹

zatrzaskiwane w†wewnÍtrznych

buforach i†przetrzymywane do

czasu kolejnego poprawnie ode-

branego pakietu danych. Tak wiÍc,

nawet po zaniku sygna³u z†nadaj-

nika, stany wyjúciowe pozostaj¹

bez zmian. Jest to szczegÛlnie

waøne w†przypadku krÛtkotrwa-

³ych zanikÛw transmisji miÍdzy

nadajnikiem a†odbiornikiem. Syg-

na³y z†wyjúcia D1...D8 s¹ podawa-

ne na wejúcie wzmacniaczy tran-

zystorowych - w uk³adzie

ULN2803A. Uk³ad US2 zawiera

osiem tranzystorÛw o†pr¹dzie wyj-

úciowym 500mA. Wewn¹trz uk³a-

du znajduj¹ siÍ rÛwnieø diody

zabezpieczaj¹ce tranzystory przed

przepiÍciami, umoøliwiaj¹c bez-

poúrednie sterowanie uk³adÛw in-

dukcyjnych, w†tym przypadku

przekaünikÛw. Dodatkowe z³¹cze

CON10 umoøliwia bezpoúrednie

sterowanie przekaünikami, bez wy-

korzystywania transmisji radiowej.

Jako uk³ady wykonawcze zasto-

sowano przekaüniki P1...P8 o†pr¹-

dzie znamionowym 10 A. Diody

úwiec¹ce D1...D8 pe³ni¹ funkcjÍ

sygnalizacyjn¹ - úwiec¹, gdy prze-

kaünik jest za³¹czony. NapiÍcie 5V,

WYKAZ ELEMENTÓW

Nadajnik

Ω

R2...R4: 10k

Ω

R6: 100k

Ω

Kondensatory

C1: 220

F/25V

C2, C7: 100nF

C3: 100

F/16V

C4, C5: 33pF

C6: 10

F/16V

C8: 100pF

Półprzewodniki

D1: 1N4148

D2: 1N4004

TS: SFH610−2

US1: AT89C2051 zaprogramowany

US2: UM3758−108A

US3: 7805

US4: moduł nadawczy RT1

Różne

CON1: DB9 − żeńskie

CON2: ARK2 (3,5mm)

CON3: Goldpin 2x5

Odbiornik

Rezystory

R1...R8: 1k

R9: 100k

Ω

Kondensatory

C1: 220

F/25V

C2, C4...C6: 100nF

C3, C7: 100

(zaznaczone na sche-

macie w†obwiedni lini¹ przerywa-

n¹). Tak wykonany wskaünik bÍ-

dzie sygnalizowa³ úwieceniem dio-

dy poprawny odbiÛr transmisji.

Modu³ odbiornika jest juø przy-

gotowany do pracy. W†module

nadajnika wyjmujemy uk³ad US1,

na wejúciach koduj¹cych A1...A10

ustawiamy taki sam kod jak w†mo-

dule odbiornika. NastÍpnie pod-

F/16V

Półprzewodniki

D1...D8: diody LED 5mm

US1: UM 3758−108A

US2: ULN 2803A

US3: moduł odbiorczy RR3

Różne

CON1: ARK2(5mm)

CON2−CON9: ARK3(5mm)

CON10: Goldpin 2x5

P1...P8: RM 96P/12

Elektronika Praktyczna 1/2002

Rezystory

R1: 4,7k

R5: 1

R10: 10

Zdalnie sterowana karta przekaźników

Rys. 6. Schematy możliwych połączeń karty nadajnika z komputerem.

bÍdzie potrzebny program Hyper

Terminal znajduj¹cy siÍ standar-

dowo w†systemie Windows. Pro-

gram naleøy skonfigurowaÊ do

pracy z†prÍdkoúci¹ 1200 bodÛw.

W†tym celu tworzymy nowe po-

³¹czenie. W† Menu>Plik , ustawia-

my rodzaj po³¹czenia - bezpoúred-

nie po³¹czenie do COM1; nastÍp-

nie w†okienku konfiguruj ustawia-

my parametry portu jak na rys.

5 . Pozostaje jeszcze ustawienie

typu emulacji. W†tym celu wybie-

ramy w†menu Plik>W³aúciwoú-

ci>Ustawienia i†wybieramy typ

VT100.

Terminal zosta³ skonfigurowa-

ny. Teraz do p³ytki nadajnika

wk³adamy uk³ad US1 i†pod³¹cza-

my modu³ nadajnika do portu

komputera. W†programie Hyper

Terminal w†menu Wywo³aj wybie-

ramy Po³¹cz . Od tej chwili kaøde

naciúniÍcie dowolnego klawisza

klawiatury komputera bÍdzie po-

wodowa³o za³¹czenie odpowied-

nich przekaünikÛw w†module od-

biornika.

Na rys. 6 pokazano schematy

po³¹czeÒ karty z†komputerem

w†zaleønoúci od sposobu sterowa-

nia. Na rys. 6a przedstawiono

schemat po³¹czeÒ przy sterowaniu

poprzez port szeregowy kompute-

ra. Dane s¹ odbierane szeregowo

przez procesor i†zamieniane do

postaci rÛwnoleg³ej, a†nastÍpnie

wysy³ane drog¹ radiow¹ do od-

biornika. Schemat z† rys. 6b przed-

stawia sposÛb po³¹czenia karty

bezpoúrednio z†portem rÛwnoleg-

³ym komputera. Przy takim pod-

³¹czeniu procesor US1 naleøy wy-

j¹Ê z†podstawki. Na rys. 6c przed-

stawiono schemat sterowania

przez port rÛwnoleg³y przy bez-

poúrednim po³¹czeniu kablowym

komputera z†modu³em odbiornika.

W†tym uk³adzie nie stosujemy

modu³u nadajnika, a†w†odbiorni-

ku usuwamy US1. Po przeprowa-

dzeniu tej procedury uruchomie-

nia karta jest gotowa do pracy.

Krzysztof P³awsiuk, AVT

krzysztof.plawsiuk@ep.com.pl

ka dobraÊ wartoúÊ kondensatora

C8 w†zakresie od 47 do 220pF.

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

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

?pdf/styczen02.htm oraz na p³ycie

CD-EP01/2002B w katalogu PCB .

UWAGA! W†przypadku wystÍ-

powania problemÛw z†synchroni-

zacj¹ modu³Ûw radiowych lub zbyt

ma³ej odleg³oúci pomiÍdzy mo-

du³ami zapewniaj¹cej poprawn¹

pracÍ naleøy w†uk³adzie nadajni-

Elektronika Praktyczna 1/2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: