UChip - IR -ээс дээш цуврал !: 4 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Утасгүй холбоо нь өнөөгийн бидний төслүүдийн гол онцлог болсон бөгөөд утасгүй холболтын тухай ярьж байгаа нь хамгийн түрүүнд миний санаанд орж буй зүйл бол Wi-Fi эсвэл BT юм, гэхдээ Wi-Fi эсвэл BT холбооны протоколыг удирдах нь тийм ч амар ажил биш бөгөөд маш их хэрэглээ шаарддаг. MCU -ийн нөөц бол миний програмыг кодлоход бага зай үлдээдэг. Тиймээс би үүргээ хувааж, илүү их эрх чөлөөг олж авахын тулд ихэвчлэн микроконтроллерт холбогдсон гадаад Wi-Fi/BT модулийг сонгодог.

Гэсэн хэдий ч заримдаа бага хурдтай, богино холбоо барих зай шаарддаг зарим програмын хувьд Wi-Fi болон BT нь "хэт их" болдог. Цаашилбал, Wi-Fi эсвэл BT ашиглах нь ухаалаг гар утас эсвэл төхөөрөмжөө зохих баталгаажуулалтаар холбох шаардлагатай гэсэн үг юм.

Та зүгээр л гадаад гэрлийг асаах/унтраах, чийдэнгийн эрч хүчийг өөрчлөх эсвэл цахилгаан хаалга онгойлгох хэрэгтэй гэж төсөөлөөд үз дээ. Wi-Fi эсвэл BT ашиглах нь зүйтэй болов уу?

Хүрээлэн буй орчин, хэрэглээнээс хамааран IR (хэт улаан туяаны) долгионы уртаар утасгүй холбоо барихад хялбар байж магадгүй юм. Цөөн тооны гадны бүрэлдэхүүн хэсгүүд (3 салангид бүрэлдэхүүн хэсгүүд!) Болон uChip (Arduino -тэй нийцтэй маш жижиг самбар) -аар хийгдсэн IR -ээс дээш цуврал нь таны хайж байсан шийдэл байж болох юм!

Билл материал (нэг Tx-Rx төхөөрөмжид):

1 x uChip

1 x IR LED: 950нм -ийн ялгаралтын оргилтой

1 x TSOP-38238 (эквивалент)

1 x 1KOhm эсэргүүцэл

Техник хангамж

1 x талхны самбар/прото самбар

1 x Хар хуванцар хоолой: дотоод диаметр нь IR LED-тэй ижил хэмжээтэй, TSOP хүлээн авагчтай харилцан ярилцахаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд хоолой шаардлагатай.

1 x Хөнгөн цагаан тугалган цаас (3см х 3 см)

1 х тууз

ЗӨВЛӨГӨӨ: Хэрэв танд нэг чиглэлтэй холбоо шаардлагатай бол RX/TX-ийн шаардлагагүй тоног төхөөрөмжийг хэлхээнээс салгаж, эскиз дээрх холбогдох кодыг идэвхжүүлж/идэвхгүй болгох замаар зөвхөн TX эсвэл зөвхөн RX төхөөрөмж хийх боломжтой.

Алхам 1: Цахилгааны утас

Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг схемийн дагуу холбоно.

Энгийн схемийн талаар хэдэн тэмдэглэл. TSOP-38238 нь 2.5 В-оос 5 В хүртэлх тэжээлийн хангамжийг зөвшөөрдөг ба хамгийн ихдээ 0.45 мА шингээдэг тул та мэдээллийн хуудсыг ЭНДЭЭС олно уу) Би хүлээн авагчийг хоёр зүү ашиглан тэжээх болно. Энэ нь хүссэн үедээ хүлээн авагчийг асаах/унтраах, тоног төхөөрөмжийн утсыг маш энгийн тохируулах боломжийг олгодог. Цаашилбал, танд нэг чиглэлтэй харилцаа холбоо хэрэгтэй бол TSOP-38238-ийг идэвхгүй болгох/идэвхжүүлэх замаар зөвхөн (Tx/Rx) төхөөрөмж хийх эсэхээ сонгож болно.

Хэлхээ хэрхэн ажилладаг вэ?

Энэ нь маш энгийн. Мэдрэгч 38 кГц давтамжтай 6 ба түүнээс дээш импульсийн галт тэргийг илрүүлэх үед TSOP гаралтын зүүг бага татдаг, нөгөө талаас ийм дохио байхгүй үед өндөр татдаг. Тиймээс цуваа өгөгдлийг IR -ээр дамжуулахын тулд хэлхээний хийх зүйл бол LED анодыг TX сериал дохиогоор модуляцлагдсан 38 кГц PWM бүхий LED анодоор тэжээх явдал юм.

Тиймээс TX0 цувралын өндөр түвшинд LED нь урвуу (импульсгүй), TSOP гаралтын зүүг өндөрт татдаг. Цуврал дээр доод түвшинг дамжуулж, LED нь хүчээр хангагдсан ХОУХ -ны дохионы дагуу IR импульс үүсгэдэг; Тиймээс TSOP -ийн гаралт бага байна.

Дамжуулалт шууд (0-> 0 ба 1-> 1) тул хүлээн авагч талд инвертер болон бусад логик шаардлагагүй болно.

Би програмын дагуу ХОУХШ -ийн ажлын мөчлөгийг сонгож LED оптик гаралтын хүчийг зохицуулдаг. Ажлын мөчлөг өндөр байх тусам оптик гаралтын хүч өндөр байх тул та зурвасаа цаашид дамжуулах болно.

Бид импульс үүсгэх шаардлагатай хэвээр байгааг санаарай! Тиймээс та 90% -ийн ажлын мөчлөгөөс хэтрэхгүй байх ёстой, эс тэгвээс TSOP нь дохиог импульс хэлбэрээр илрүүлэхгүй.

Танд илүү их хүч хэрэгтэй юу?

Гүйдлийг нэмэгдүүлэхийн тулд 1kOhm эсэргүүцлийн утгыг бууруулж болох уу?

Магадгүй, хэт их шаардах хэрэггүй! SAMD21 мэдээллийн хүснэгтэд заасны дагуу портын зүүг ердийнхөөс илүү хүчтэй (PINCFG. DRVSTR = 1 ба VDD> 3V) жолоодох үед MCU -ийн зүүгээс авах хамгийн их гүйдэл нь 7 мА -аар хязгаарлагддаг.

Гэсэн хэдий ч стандарт тохиргоо (энэ нь Arduino IDE номын санг анхдагчаар баталсан) гүйдлийг 2 мА хүртэл хязгаарладаг. Тиймээс 1kOhm ашиглах нь одоогийн хязгаарыг анхдагч тохиргоогоор өгдөг!

Гүйдлийг нэмэгдүүлэх нь зөвхөн цахилгаан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн асуудал биш юм. Товчхондоо:

• Резисторыг өөрчлөх (хамгийн бага утга нь ойролцоогоор 470Ohm -> VDD/470 ~ 7mA);
• Үүний дагуу PORT-> PINCFG-> DRVSTR-ийг 1 болгож тохируулна уу;

Би энэ функцийг багтаасан кодыг ирээдүйн шинэчлэлтэнд өгөх болно.

Гэхдээ MCU -ийн тээглүүрээс хязгаарыг нь ойртуулж, урсах нь тийм ч сайн арга биш гэдгийг санаарай. Үнэн хэрэгтээ энэ нь MCU -ийн ашиглалтын хугацаа, найдвартай байдлыг бууруулдаг. Тиймээс урт хугацааны хэрэглээнд зориулж хөтөчийн хэвийн хүчийг хадгалахыг санал болгож байна.

Алхам 2: Програмчлал

"IRSerial.ino" ноорогыг uChip -д (эсвэл таны ашиглаж буй Arduino нийцтэй самбар дээр) ачаална уу.

Хэрэв танд ХБХ үүсгэдэг зүүг өөрчлөх шаардлагатай бол кодын энэ хувилбар нь зөвхөн TCC таймер дээр ажилладаг тул TCC таймертай холбогдсон зүү ашиглаж байгаа эсэхээ шалгаарай (энэ мэдээллийг самбар дээрх "variant.c" -ээс шалгаарай.). Би ирээдүйн шинэчлэлтүүдэд TC таймерыг ашиглах кодыг нэмж оруулах болно.

Код нь маш энгийн. PIN_5 -ийг нам (TSOP GND -ээр хангадаг) ба PIN_6 -ийн өндөр (TSOP -ийг тэжээдэг) тохируулсны дараа MCU нь PIN_1 дээр ХОУХ -ийг эхлүүлж, таймерын хугацааг тохируулж, шаардлагатай давтамжийн модуляцитай харьцуулж (миний хувьд энэ нь 38 кГц) ба үүргийг гүйцэтгэдэг. мөчлөг (анхдагчаар 12.5%). Энэ нь ХОУХ-ны зүү дээрх analogWrite () функцийг ашиглаж, зөвхөн PER_REG (хугацааны бүртгэл) болон CC (барих харьцуулах) бүртгэлийг өөрчилсөн (бичсэн код нь зүгээр л wiring_analog номын сангийн хайчилбар юм). Та шаардлагатай давтамжийг TSOP мэдрэгчийн дагуу PER_REG (таймерын тоолуурыг дахин тохируулах дээд хязгаар) болгож тохируулж болно, харин CC -ийг хугацааны утгатай пропорциональ байдлаар ажлын мөчлөгийн хүссэн хувь хэмжээгээр тохируулж болно.

Дараа нь код нь 2400bps хурдтай зөв дамжуулах хурдыг ашиглан цуваа портыг тохируулдаг. Яагаад ийм бага хурдтай байна вэ?! Хариултыг TSOP мэдээллийн хуудсан дээрээс ЭНДЭЭС олж болно. TSOP нь хүсээгүй шилжихээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд дуу чимээ гаргахаас хамгаалах өндөр шүүлтүүртэй тул TSOP гаралтын зүүг буулгахын тулд олон импульс бүхий галт тэрэг илгээх шаардлагатай (импульсийн тоо нь TSOP хувилбараас хамаарна, 6 нь ердийн утга юм). Үүний нэгэн адил, TSOP гаралтыг хамгийн багадаа 10 буюу түүнээс дээш импульстэй тэнцэх хугацааны дараа өндөр татаж авдаг. Тиймээс TSOP гаралтыг модуляцлах TX0 дохио болгон тохируулахын тулд дараахь тэгшитгэлийг харгалзан боудын хурдыг тохируулах шаардлагатай байна.

Цуваа дамжуулалт <PWM_ давтамж/10

38 кГц -ийг ашигласнаар 3800bps -ээс бага хурд гарч ирдэг бөгөөд энэ нь зөвшөөрөгдсөн "стандарт" дамжуулах хурд нь урьд өмнө таамаглаж байсанчлан 2400 pbs байна гэсэн үг юм.

Бодын хурдыг нэмэгдүүлэхийг хүсч байна уу? Хоёр сонголт байна.

Хамгийн хялбар сонголт бол TSOP -ийг өндөр давтамжтай хувилбар болгон өөрчлөх (TSOP38256 гэх мэт) бөгөөд энэ нь танд дамжуулах хурдыг хоёр дахин нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно (4800bps).

Хангалтгүй?! Дараа нь та энгийн IR LED+фотодиод ба өсгөлтийн хэлхээг ашиглан өөрийн оптик холбоос хийх хэрэгтэй. Гэсэн хэдий ч энэ шийдэл нь дуу чимээг дамжуулж буй өгөгдөлд нөлөөлөхөөс урьдчилан сэргийлэхийн тулд маш их кодлох, электроникийн мэдлэг шаарддаг тул түүнийг хэрэгжүүлэх нь тийм ч хялбар биш юм! Гэсэн хэдий ч хэрэв та өөртөө итгэлтэй байгаа бол TSOP системийг өөрийн гараар бүтээхийг урьж байна.:)

Эцэст нь би цуваа дэлгэц дээр өгөгдөл илгээх, хүлээн авахад ашигладаг SerialUSB портыг (2400bps) тохируулсан.

Loop () функц нь хоёр цувралын өгөгдлийг дамжуулахад шаардлагатай кодыг агуулдаг бөгөөд зөвхөн сериалын нэрийг өөрчлөх SerialPassthrough зургийн жишээнээс шууд хуулж авдаг.

Алхам 3: IR LED -ийг хамгаалах

Хэрэв та "IRSerial.ino" кодыг ачаалсны дараа дээрх хэлхээг асаах юм бол Arduino IDE дээрх Serial Monitor -ийг шалгаад мөр илгээхийг оролдоорой. UChip яг дамжуулж буй зүйлээ хүлээн авч байгааг та харах болно! IR LED ба ижил төхөөрөмжийн TSOP хоорондох оптик холболтын улмаас хэлхээнд хөндлөн яриа гарч байна!

Энэхүү төслийн хэцүү хэсэг нь хөндлөн ярианаас урьдчилан сэргийлэх болно. IR -ээр хоёр чиглэлтэй Цуваа холбоо тогтоохын тулд давталтыг таслах ёстой.

Бид давталтыг хэрхэн эвдэх вэ?

Эхний сонголт бол та ХОУХ -ны ажлын мөчлөгийг бууруулж, ингэснээр LED -ийн оптик тэжээлийн гаралтыг бууруулна. Гэсэн хэдий ч энэ арга нь найдвартай цуваа IR суваг авах зайг багасгадаг. Хоёрдахь сонголт бол IR LED -ийг хамгаалж, улмаар чиглэлтэй IR "цацраг" болгодог. Энэ бол оролдлого, алдааны асуудал юм; Эцэст нь хөнгөн цагаан тугалган цаас, соронзон хальсаар ороосон хар хийн хоолойг ашиглан (цахилгаан тусгаарлагч өгөх) би хөндлөн яриаг эвдэж чадлаа. Дамжуулагч IR LED -ийг хоолой дотор байрлуулах нь ижил төхөөрөмжийн TX ба RX хоорондох холболтоос сэргийлдэг.

Миний шийдлийг харахын тулд зургийг хараарай, гэхдээ өөр аргуудыг туршиж үзээд эсвэл өөрийн аргыг санал болгоорой! Энэ асуудалд туйлын шийдэл байхгүй (хэрэв танд нэг чиглэлтэй энгийн суваг хэрэггүй бол), та хэлхээний зохион байгуулалт, ХОУХ-ны ажлын мөчлөг, IR бамбай зэргийг өөрийн хэрэгцээнд нийцүүлэн тааруулах хэрэгтэй байж магадгүй юм.

Хөндлөн яриаг тасалсны дараа IR цацруулагч гадаргуу дээрх IR долгионы уртыг ашиглан Tx-Rx төхөөрөмж дээр гогцоо үүсгэснээр таны төхөөрөмж ажиллаж байгаа эсэхийг шалгаж болно.

Алхам 4: Харилцаарай

Энэ бүгд

Таны хэт улаан туяаны төхөөрөмжтэй холбоо барихад бэлэн байгаа бөгөөд үүнийг ашиглан IR -ээр өгөгдөл илгээх, дуртай зүйлээ асаах/унтраах эсвэл нууцаар нууж буй мэдрэгчийн статусыг шалгахад бэлэн байна!

Харилцаа холбоо найдвартай байх зай нь WiFi эсвэл BT төхөөрөмжтэй адил биш юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь чиглэлтэй (LED диафрагм болон хэрэгжүүлсэн IR хамгаалалтын системээс хамаарч) бөгөөд энэ нь зарим програмуудад маш их хэрэгтэй байж болох юм!

Удалгүй би миний оруулсан програмуудын цөөн хэдэн жишээг үзэх боломжтой видеог байршуулах болно. Зугаацаарай!