13_13.pdf

Robotyka

2058

Aparatura

do zdalnego sterowania

modeli

Aparatura do zdalnego sterowania

modelami jest tematem bardzo często

pojawiającym się w listach od Czytelni−

ków EdW i EP. Wiemy doskonale jak

kosztowne i trudno osiągalne są takie

urządzenia produkcji fabrycznej i jak bar−

dzo chcielibyście zbudować samodziel−

nie taki układ. Niestety, musimy ostudzić

Wasz zapał za pomocą przysłowiowego

kubła zimnej wody. Zdaniem autora

i większości jego kolegów, budowa dob−

rej jakości radiowej aparatury do stero−

wania modeli jest w warunkach amators−

kich zadaniem zbyt trudnym, jeżeli nie

niemożliwym. Wiemy, że w różnych pis−

mach publikowane były schematy takich

układów, ale nic nie jest nam wiadome,

czy jakikolwiek z nich działał. Wymagania

w stosunku do jakości aparatury do zdal−

nego sterowania są, w szczególności

przy stosowaniu jej w modelach latają−

cych, bardzo wysokie. Urządzenie takie

pracuje w założeniu w bardzo niekorzyst−

nych warunkach, jest narażone na prze−

ciążenia, wibracje, a nawet na działanie

różnych związków chemicznych (paliwo

zawierające metanol i najrozmaitsze do−

datki). Z kolei każda awaria układu z zasa−

dy prowadzi do utraty kontroli nad mode−

lem i w przypadku modelu samolotu do

nieuchronnej katastrofy. Nie chcemy

więc “wpuszczać Was w maliny” Dro−

dzy Czytelnicy. Mielibyście słuszny żal do

nas, gdyby zaprojektowana przez nas

aparatura zawiodła i rozbilibyście model

o wartości kilku czy nawet kilkunastu mi−

lionów.

To wszystko nie oznacza bynajmniej,

że zaniechaliśmy wszelkich prac nad

skonstruowaniem aparatury do sterowa−

nia modeli przez radio. Jeżeli jednak takie

urządzenie powstanie, to w każdym wy−

padku będziemy odradzać stosowania go

do modeli samolotów.

Trochę odeszliśmy od tematu, wracaj−

my więc do tego, co już mamy zrobione.

Proponowany układ jest niezwykle pros−

tym i łatwym do wykonania urządzeniem

do sterowania modeli za pomocą pod−

czerwieni. Nie nadaje się on do kierowa−

nia modelami samolotów i modeli pływa−

jących ze względu na niewielki zasięg.

Proponowane urządzenie może jednak

znaleźć dosłownie setki różnych zastoso−

wań. W założeniu jest to prosty układ,

będący kontynuacją serii układów z dzia−

łu robotyki i prototyp aparatury został

z powodzeniem zastosowany do zdalne−

go sterowania raabowozem.

Zasięg działania aparatury zależy

w dużym stopniu od rodzaju pomiesz−

czenia, w jakim układ pracuje. Jeżeli

w pomieszczeniu znajduje się dużo bia−

łych płaszczyzn odbijających światło, to

zasięg jest największy. Natomiast na ot−

wartej przestrzeni nie przekracza on kilku

metrów. Do sterowania modelami pojaz−

dów kołowych jest to jednak całkowicie

wystarczające.

Jak do tej pory, mówiliśmy jedynie

o sterowaniu modelami. Dla naszego

układu można jednak znaleźć dziesiątki

innych zastosowań. Dopiero teraz autor

zdradzi Wam największą tajemnicę pro−

ponowanego urządzenia. Przesyłanie in−

formacji za jego pośrednictwem jest ko−

dowane i to za pomocą liczby dziesięcio−

bitowej! Kolejną interesującą cechą ukła−

du jest fakt, że po przesłaniu informacji

do odbiornika, zostaje ona w nim zacho−

wana aż do czasu ponownej transmisji

danych. Co z tego wynika? Ano to, że na−

dajnik pobierający sporo prądu (diody

IRED) nie musi być cały czas włączony.

Wystarczy włączyć go na chwilę, wysłać

polecenie do odbiornika i wyłączyć nadaj−

nik do czasu przekazania kolejnej trans−

misji. Tak więc niżej opisany układ nie

jest tylko aparaturą do zdalnego sterowa−

nia modelami, ale wszechstronnym ste−

rownikiem mogącym współpracować

z różnymi urządzeniami. Bezpośrednia

współpraca możliwa jest z modułami wy−

konawczymi AVT−2099 i AVT−2098. Za

pomocą pierwszego z tych układów mo−

żemy sterować ośmioma odbiornikami

prądu stałego o poborze prądu nie więk−

szym od 0,5A. Tak więc niekoniecznie

musimy do naszego modelu stosować

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/97

Robotyka

Rys. 1. Schemat ideowy nadajnika.

sterownik silników krokowych, ale mo−

żemy model wyposażyć w silniki elekt−

ryczne innego typu. Współpraca z modu−

łem AVT−2098 daje nam wręcz fantas−

tyczne możliwości: możemy sterować

zdalnie ośmioma odbiornikami o prak−

tycznie nieograniczonej mocy (prąd do

16 A przy napięciu 220VAC)! Możemy

w ten sposób zautomatyzować nasze

mieszkanie czy dom, a zresztą, sami wy−

myślcie sobie nowe zastosowania dla

naszego układu.

Być może powiecie, że niewiele

w tym nowego. Piloty od telewizorów

też dają duże możliwości sterowania róż−

nymi urządzeniami. To częściowo praw−

da, ale żaden pilot nie umożliwia kodo−

wania przesyłanej do odbiorników infor−

macji! Ponadto nasz układ ma jeszcze

jedną, niesłychanie ważną zaletę: ogrom−

ną prostotę i taniość! Jak za chwilę zoba−

czycie, w odbiorniku pracują zaledwie

dwa układy scalone, a w nadajniku czte−

ry. Układ zmontować można w ciągu go−

dziny i może tego dokonać nawet po−

czątkujący elektronik.

Każde jednak urządzenie posiada op−

rócz zalet także i wady. Nie inaczej jest

z naszym układem: jego największą wa−

dą jest brak możliwości jednoczesnej

pracy kilku urządzeń nadawczo − odbior−

czych, tak jak w przypadku kilku aparatur

radiowych pracujących na różnych kana−

łach. Układy będą się nawzajem zakłócać

i nie uda nam się zorganizować np. wy−

ścigów kilku raabowozów. Tę wadę

spróbujemy jednak w najbliższym czasie

usunąć, a jak, to już jak na razie tajemni−

ca autora. Mniejsze znaczenie ma fakt,

że użycie jakiekolwiek pilota od telewizo−

ra w pomieszczeniu gdzie pracuje nasza

aparatura może także spowodować po−

ważne zakłócenia w jej pracy.

Opis działania

Schemat elektryczny nadajnika przed−

stawiony został na rysunku 1

rysunku 1, a odbiorni−

jedna i ta sama kostka: UM3758−108A/B.

To nie pomyłka w druku, ten niezwykle

interesujący układ może pracować zaró−

wno jako nadajnik jak i jako odbiornik!

UM3758−108 A/B jest przedstawicielem

małej rodziny układów UM3758, której

przedstawiciele różnią się od siebie bu−

dową wewnętrzną i możliwościami.

Układy z tej serii zostały bardzo szczegó−

łowo opisane w biuletynie USKA UC1/94

i dlatego też teraz podamy jedynie ich

podstawowe parametry. Wszystkie ukła−

dy UM3758 są jednoukładowymi kodera−

mi/dekoderami wykonanymi w technolo−

gii CMOS. Przeznaczone są do pracy

w układach pilotów do alarmów i w in−

nych systemach transmisji danych z du−

rysunku 2. Już na pierwszy rzut oka

widać, że sercem obydwu układów jest

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/97

rysunku 1

ka na rysunku 2

rysunku 2

Robotyka

żym stopniem ich ochrony przed inge−

rencją niepowołanych osób. Portret tej

rodziny zawarto w tabeli 1

Tab. 1. Rodzina UM3758

tabeli 1.

My wybraliśmy chyba najlepszy układ

z tej serii: możemy przekazywać cały bajt

informacji przy nienajgorszym stopniu

ochrony danych.

Działanie kodera i dekodera wygląda

następująco: nadajnik (koder) wysyła ko−

dy adresowe, a odbiornik porównuje je

z własnymi i jeżeli dwa kolejne porówna−

nia wypadają pozytywnie, to na wyjściu

TX/RX powstaje stan niski. Wysłane

przez nadajnik słowo ośmiobitowe zosta−

je przekazane na wyjścia danych dekode−

ra i utrzymuje się tam do czasu odebra−

nia nowej, ważnej transmisji z nowymi

danymi.

Omówmy najpierw układ nadajnika,

do którego wykonania użyto czterech

układów scalonych. Tak dobrze nam zna−

ny układ NE555 pracuje tu jako generator

częstotliwości nośnej. Nadaje się on do

tego celu doskonale ze względu na bar−

dzo dobrą stabilność częstotliwości

w funkcji zmian napięcia zasilającego

i temperatury. W części odbiorczej ukła−

du zastosowany został układ TFMS

z wbudowanym bardzo selektywnym fil−

trem i jakiekolwiek zmiany częstotliwoś−

ci fali nośnej mogłyby spowodować za−

kłócenia w pracy układu. Generator z U4

modulowany jest sygnałami wytwarza−

nymi przez koder − U3 i za pośrednict−

wem tranzystora T1 zasila dwie diody na−

dawcze D1 i D2, emitujące wiązkę pod−

czerwieni. Częstotliwość pracy genera−

tora fali nośnej możemy w pewnych gra−

nicach zmieniać za pomocą potencjo−

metru montażowego PR1, dostosowując

ją do częstotliwości pracy układu TFMS.

Bramki zawarte w strukturach ukła−

dów U1 i U2 służą wyłącznie jako inwer−

tery ułatwiające wykonanie klawiatury

sterującej. Klawiaturę tę tworzą styki S1

.. S8, którymi mogą być przełączniki zaró−

wno mono− jak i bistabilne.

Przejdźmy teraz do opisu odbiornika,

którego schemat pokazany jest na rysun−

ku 2. O ile nadajnik był nieskomplikowa−

ny, to odbiornik jest wręcz śmiesznie

prosty. Obok opisanego już UM3758 za−

stosowano tu jeszcze jeden, znany nam

już bardzo ciekawy układ scalony.

Naszym znajomym jest oczywiście

układ TFMS5360, który zastosowany już

został w układzie “radarowych oczu” do

robotów AVT−2066. Układ ten był także

opisywany w biuletynie USKA RTV i AV

1/95 oraz skrótowo w EdW 11/96.

Układ U4 odbiera zmodulowaną wiąz−

kę podczerwieni i przetwarza ją na ciąg

impulsów identycznych z impulsami wy−

twarzanymi przez koder. Identycznymi

co do kształtu i czasu trwania, ale nieste−

ty odwróconych w fazie. Dlatego też ko−

nieczne stało się zastosowanie tranzys−

Układ

Ilość wejść adresowych Ilość bitów danych

Ilość bitów danych

UM3758−180A

Brak

UM3758−120AM 16

Brak

UM3758−120A

Brak

UM3758−180 A/B 10

UM3758−084 AM/BM 9

UM3758−084 A/B 8

tora T1 pracującego jako inwerter. Z ko−

lektora T3 impulsy już o prawidłowej fa−

zie podawane są na wejście dekodera U2.

Po odebraniu dwóch poprawnych

transmisji na wyjściu TX/RX OUT U2 po−

jawia się stan niski i zapalona dioda D1

sygnalizuje poprawną pracę układu. Jed−

nocześnie na wyjściach D1 ... D8 poja−

wiają się stany identyczne z tymi, które

zostały podane na wejścia kodera. Za po−

średnictwem typowego w naszej serii

układów “Robotyki” złącza Z1 sygnały te

możemy przekazać dalej, do układów

wykonawczych.

Montaż i uruchomienie

Rozmieszczenie elementów na płyt−

kach nadajnika i odbiornika pokazano na

rysunkach 3

Rys. 2. Schemat ideowy odbiornika.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/97

tabeli 1

Ilość wejść adresowych

Układ

Ilość wejść adresowych

Ilość bitów danych

rysunkach 3

rysunkach 3 i 44. Płytka nadajnika, która

powinna być jak najmniejsza, została wy−

Robotyka

WYKAZ ELEMENTÓW

Nadajnik

Rezystory

PR1: 22k W potencjometr

montażowy

RP1: R−Pack 2,2 W ...10k W lub

8 rezystorów

R1: 10 W

R2: 560 W

R3, R4: 100k W

R5: 120k W

Kondensatory

C1: 1000µF/16V

C2: 220nF

C3: 1nF

C4: 100pF

C5: 10nF

Półprzewodniki

D1, D2: IRED

T1: BD135, BD137, BD139

U1, U2 : 4011

U3: UM3758−108 A/B

U4: NE555

Różne

Rys. 3. Płytka drukowana

nadajnika.

Rys. 4. Płytka drukowana odbiornika.

konana na laminacie dwustronnym. Na−

tomiast jednostronna płytka odbiornika

wygląda dość dziwnie: pozostało na niej

dużo wolnego miejsca. Nie jest to jednak

spowodowane nonszalancją autora, ale

koniecznością zapewnienia identycznych

wymiarów płytek wszystkich modułów

całej serii układów. Przyjęliśmy dla nich

pewien standard wymiarowy i teraz raz mu−

simy się męczyć z upakowaniem wszyst−

kich podzespołów na małej płytce, a in−

nym razem pozostawiać wolne miejsce.

Tak to już jednak jest ze standardami!

Montaż obydwóch płytek wykonuje−

my w typowy sposób, rozpoczynając od

elementów najmniejszych i kończąc na

włożeniu układów scalonych w podstaw−

ki. Zanim jednak dołączymy układ kodera

w nadajniku musimy jeszcze dokonać re−

gulacji częstotliwości fali nośnej. W tym

celu musimy dołączyć wejście R (pin 4)

układu NE555 do plusa zasilania i, pokrę−

cając potencjometrem montażowym PR1,

ustawić na nóżce 3 częstotliwość 36kHz

(lub inną, właściwą dla typu zastosowa−

nego układu TFMS). Jeżeli nie mamy mier−

nika częstotliwości, to regulację wykona−

my później, kierując się największym uzys−

kiwanym zasięgiem pracy urządzenia.

Pozostało nam jeszcze ustawienie ko−

du. Obojętne, czy zależy nam na zabloko−

waniu niepowołanym osobom dostępu

Różne

S1...S8: włączniki dowolne (nie

wchodzą w skład kitu AVT−2058)

Odbiornik

Rezystory

R1: 100k W

R2: 1,2k W

R3, R4: 560 W

Kondensatory

C1: 1nF

C2: 100µF/16V

C3, C5 : 100nF

C4: 220µF/16V

Półprzewodniki

D1: LED

T1: BC548 lub odpowiednik

U1: TFMS5360

U2: UM3758−108 A/B

Różne

Z1: gniazdo do wtyku zaciskanego

14 pin

Dwa wtyki zaciskane 14

Przewód taśmowy 14−żyłowy ok.

15 cm

do naszego urządzenia, czy nie, jakiś kod

musimy ustawić, bo inaczej nasz układ

nie będzie działał. Dokonujemy tego łą−

cząc wejścia adresowe kodera i dekode−

ra z plusem lub z minusem zasilania. Na

płytce drukowanej zostały umieszczone

odpowiednie punkty lutownicze, tak że

połączenia możemy wykonać za pomocą

kropelek cyny. Musimy tylko uważać,

aby adresy ustawione w koderze i deko−

derze były identyczne!

Zbigniew Raabe

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/97

WYKAZ ELEMENTÓW

Nadajnik

Rezystory

Kondensatory

Półprzewodniki

Różne

Odbiornik

Rezystory

Kondensatory

Półprzewodniki

Różne

Zbigniew Raabe

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: