DTMF по инфракрасному каналу связи

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: общие

Опубликовано: 24.12.2017 19:15

Просмотров: 2784

Каравкин В.
Двухтональная система частотного кодирования (DTMF) широко применяется в технике связи, в телефонии (тональный набор номера), и при желании сделать систему радиоуправления без сложной логики или микроконтроллеров, это будет оптимальным вариантом, потому что микросхем кодера и декодера DTMF выпускается множество различных типов и они достаточно доступны в продаже. Но, двухтональный сигнал предназначен для передачи по аналоговому каналу связи, такому как для передачи речи или музыки. То есть, можно использовать кабель, радиоканал, предназначенный для передачи речи, или же оптическую связь (динамик - микрофон). В то же время, в продаже имеются интегральные цифровые фотоприемники ИК-сигнала, предназначенные для систем дистанционного управления бытовой радиоэлектронной аппаратурой. Если не нужна большая дальность, и не желательно создание лишних радиопомех, инфакрасный канал связи - то, что надо. Однако, возникает вопрос как согласовать аналоговые входы и выходы декодера и кодера DTMF с ИК-каналом, рассчитанным на логические импульсы. Первая проблема в том, что ИК-сигнал для приема его стандартным ИК-фото-приемником должен быть промодулирован частотой около 30-40 кГц (в данном случае 38 кГц). На рисунке 1 показано каким способом можно решить эту проблему.

Принципиальная схема кодера показана на рисунке 1. Он выполнен на микросхеме UM95089, содержащей кодер 16-ти команд по системе DTMF. Клавиатура состоит из 16-ти кнопок, включенных по координатной схеме. Кнопки подписаны, соответственно, от «0» до «15». Нажатие любой из кнопок приводит к формированию двухтонального сигнала на выходе микросхемы (вывод 16). Выход сделан по схеме с открытым эмиттером. В типовой схеме «Бипера» между этим выводом и общим минусом включают малогабаритный динамик. В данном случае роль нагрузки выходного эмиттерного повторителя выполняет резистор R2, с движка которого двухтональный сигнал поступает на транзисторный ключ VT1, формирующий импульсы логического уровня, которые управляют мультивибратором на микросхеме D1.
Мультивибратор настроен цепью R5C3 на генерацию импульсов частотой 38 кГц (точнее при налаживании частота устанавливается подбором сопротивления R5). Когда на выводе 6 D1.2 логическая единица мультивибратор заблокирован и импульсы частотой 38 кГц не генерирует. При логическом нуле генератор запускается и генерирует импульсы 38 кГц которые поступают на ИК-светодиод HL1 через промежуточный ключ на транзисторе VT2.
Таким образом, получается сигнал, подходящий для приема стандартным интегральным фотоприемником.
Резистор R7 ограничивает ток через ИК-светодиод. Питается схема пульта управления от источника, состоящего из трех гальванических элементов «ААА», общее напряжение 4,5V. Выключателя питания нет, потому что тональный сигнал есть на выводе 16 D2 только при нажатой одной из кнопок управления. Если кнопки не нажаты на выводе 16 сигнала нет. Транзистор VT1 закрыт, на его коллекторе логическая единица, - мультивибратор заблокирован, и ток потребления мизерный.

Схема приемного узла (рис.2.) в основном взята из статьи автора «Автоматический лектор» (Л.1). Главное отличие во входе. Здесь на входе стоит стандартный интегральный фотоприемник от систем дистанционного управления, в данном случае, SFH506-38. Он принимает сигналы пульта, и на его выходе формируется двухчастотная импульсная последовательность логического уровня. Как показали эксперименты, чтобы стандартная микросхема DTMF-декодера воспринимала их, их нужно ограничить по амплитуде, хотя бы слегка сгладить RC-цепью.
Сглаживает фронты импульсов цепь R2-С1, а уровень устанавливают подстроечным резистором R3 в процессе налаживания, так чтобы была четкая реакция на сигналы пульта.
Далее все как обычно в таких схемах. Микросхема MV8870 декодирует DTMF сигнал. После приема команды DTMF сигнала на выходе микросхемы устанавливается двоичный четырехразрядный код, в данном случае, численно соответствующий номеру нажатой на клавиатуре кодера кнопки. При этом, установленный на выходе микросхемы код сохраняется до поступления следующей команды, поэтому нет необходимости передавать код команды в течение всего времени её действия. Достаточно в начальный момент нажать кнопку команды, а в конечный либо нажать кнопку «О» (все выходные реле выключены) либо кнопку другой команды.
Выход четырехразрядный и поэтому организовано управление четырьмя нагрузками, включаемыми посредством электромагнитных реле К1-К4.
Недостаток данной системы в том, что кнопки пульта пронумерованы в десятичной системе, а нагрузки переключаются по двоичной. Это значит, что каждой возможной комбинации включенных / выключенных нагрузок соответствует одна кнопка на клавиатуре пульта. Соответствие номера кнопки комбинации включенных реле приведено в таблице 1.
  
Инфракрасный светодиод HL1 пульта можно заменить любым аналогичным, то есть, для пультов дистанционного управления. То же самое можно сказать и о фотоприемнике.
Существует очень много аналогов микросхем, примененных в этой конструкции, - изучайте справочные данные. На роль D2 пульта годится любая ИМС кодера DTMF-сигнала, единственно что цоколевка может быть другой. Это же касается и микросхемы D1 приемного блока. У микросхемы К561ЛЕ5 тоже есть множество аналогов.
Электромагнитные реле могут быть любого типа, все зависит от мощности нагрузки. Автор использовал реле КУЦ-1 от систем ДУ старых отечественных телевизоров. Если устройство предназначается для управления световыми эффектами, то желательно использовать тиристорные или симисторные коммутатооры, управляемые посредством оптопар, светодиоды которых через токоограничительные резисторы включить в коллекторы транзисторов.
Кварцевые резонаторы на 3,58 МГц можно приобрести там, где детали для видеотехники (применяются в видеотрактах стандарта NTSC). Частота может немного быть другой, но резонаторы должны быть одинаковыми.
Налаживание. Прежде всего нужно определиться с частотой модуляции ИК-сигнала. Она должна быть такой, как резонансная частота используемого фотоприемника. Здесь SFH506-38 на 38 кГц, значит нужно мультивибратор на микросхеме D1 (рис.1.) настроить на генерацию импульсов этой частоты. Замыкаем эмиттер-коллектор VT1, и подбираем R5 измеряя частоту на выходе D1.3.
Затем, снимаем перемычку с VT1 (рис.1), и, делая пробные подачи команд, подстраиваем R3 (рис.2) так, чтобы была уверенная реакция на команды пульта (включались соответствующие реле).
Литаратура:
1. Каравкин В. «Автоматический лектор», ж.Радиоконструктор, №6, 2006 г.
Радиоконструктор 06-2015