Управление шаговым двигателем с помощью пульта SIRC TV и возможности PICAXE: инфракрасные
Это первая часть проекта из двух частей. Для первой части мы сосредоточимся на ИК-пультах и сигнализации, а также на ИК-прием и декодирование.
Использование ИК (инфракрасного) излучения для управления электронными устройствами широко принято и реализовано. ИК-устройства обычно используются в системах сигнализации, автоматических дверных замках и подобных приложениях. Этот проект использует кодированные ИК-излучения от пульта Sony TV и микроконтроллер PICAXE для управления работой шагового двигателя. Тем не менее, те же самые принципы могут быть использованы для управления двигателями переменного тока или постоянного тока, реле, зуммерами, огнями или почти любым электрическим или электромеханическим устройством.
Исходная информация
В AAC уже существует ценная информация об инфракрасном диапазоне. Проверьте это, введя «ИК-порт» или аналогичный термин в поле поиска вверху почти каждой страницы. Вот три примера:
- Создайте сигнал обнаружения движения с помощью датчиков Arduino и IR
- Сигнальное кондиционирование для пироэлектрических пассивных инфракрасных датчиков
- Создание инфракрасного трекера с помощью PICAXE 14M2 и шагового двигателя
AAC также имеет дополнительные знания о микроконтроллерах PICAXE. Вот отличное место для начала, если вы в настоящее время не знакомы с их работой и использованием, или вы можете использовать поисковую систему AAC, чтобы найти больше ссылок PICAXE.
Не все IR-пульты созданы равными
Инфракрасные пульты дистанционного управления имеют различные размеры, формы и возможности. Возможно, самый простой возможный дизайн показан в верхней части фотографии ниже. Он состоит из инфракрасного светодиода, батареи для монетных батарей, переключателя и корпуса для хранения всех элементов (не требуется последовательный резистор, поскольку внутреннее сопротивление батареи адекватно ограничивает ток через светодиод). Работа переключателя соединяет батарею со светодиодом и производит инфракрасный свет; вот и все.
Самый простой дизайн для инфракрасных пультов дистанционного управления: переключатель подключает батарею к светодиоду и производит инфракрасный свет
Устройство внизу фотографии выше всего лишь немного сложнее. ИК-светодиод находится в черной воронке в правом верхнем углу шкафа; воронка предназначена для того, чтобы помочь направлять ИК-излучение к цели. На печатной плате слева от воронки имеется кнопочный кратковременный переключатель. Когда переключатель работает, питание подается на NE555, настроенный как нестабильный мультивибратор. Контур RC (резисторный конденсатор) управляет частотой мультивибратора; в этом случае работа составляет 40 кГц, что является общей частотой для ИК-пультов дистанционного управления. ИК-индикатор включается и выключается на этой частоте в течение времени, в течение которого нажат кнопочный переключатель. Обратите внимание, что этот импульс 40 кГц отличается от частоты света, излучаемого светодиодом, который в этом случае находится на длине волны 940 нм (нанометров).
Целью осцилляции 40 кГц является уменьшение ложного срабатывания, которое может возникнуть в ИК-приемниках, которые просто определяют наличие или отсутствие ИК-света. Лучше приемники предназначены для реагирования только на пульсирующий ИК-свет и игнорируют непрерывный ИК-свет. Это уменьшает вероятность ложного срабатывания приемника инфракрасным светом от устройств, отличных от предназначенных передатчиков. Мало того, что ИК-свет должен быть импульсным, но частота импульсов передатчика (40 кГц в этом случае) должна соответствовать частоте, на которую настроен приемник.
Современный ИК-пульт дистанционного управления. Скорее всего, это тип удаленного телефона, который вы сейчас используете для своего телевизора
Современные ИК-пульты, подобные показанному выше, добавляют еще один уровень сложности в микс. Поскольку на пульте есть много кнопок, и каждая кнопка передает другое сообщение получателю, каждая кнопка должна отправлять другой код со всех остальных кнопок. Коды могут составлять от одной до трех цифр и отправляться с пульта в один из нескольких разных шаблонов в зависимости от марки пульта. В этой статье основное внимание будет уделено протоколу Sony, который обычно называется SIRC (Sony Infrared Remote Code). Важно знать, что некоторые бренды пультов, кроме Sony, используют SIRC.
Требуемые детали
Ниже приведены части, необходимые для строительства в первой части этого проекта; части, необходимые для второй части, будут перечислены во второй части. Кроме того, вам понадобится различный провод, припой, хорошо отрегулированный источник питания 5 В постоянного тока и кабель программирования PICAXE.
| Часть Ref. | Описание | Источник | Предмет номер. |
|---|---|---|---|
| R1 | Резистор, ¼ Вт, 22 кОм | Digi-Key | 22KQBK-ND |
| R2 | Резистор, ¼ Вт, 10 кОм | Digi-Key | 10KQBK-ND |
| R3 | Резистор, ¼ Вт, 1 кОм | Digi-Key | 1.0KQBK-ND |
| R4 | Резистор, ¼ Вт, 470 Ом | Digi-Key | 470QBK-ND |
| J1 | Джек, 3, 5 мм, 3-проводник | Digi-Key | CP1-3533-ND |
| U1 | Микроконтроллер, PICAXE 08M2 | PHAnderson.com | PICAXE 08M2 + |
| U2 | Приемник, ИК, TSOP4840 | Digi-Key | TSOP4840-ND |
| С1 | Конденсатор, керамика, 0, 1 мкФ, 50 В | Digi-Key | 399-9797-ND |
| Q1 | Транзистор, PNP, 2N3906 | Digi-Key | 2N3906-APCT-ND |
| LED1 | Диод, светоизлучающий, синий, T1 | Digi-Key | MB5V640EL-ND |
| N / A | Макет, Паяльник, 400 Контакты | Digi-Key | 377-2094-ND |
| N / A | Пульт дистанционного управления, ТВ, ИК (должен использовать протокол SIRC) | попрошайничать | N / A |
Введите PICAXE
Поиск в Интернете для «протокола SIRC» даст несколько пояснений о точных деталях SIRC. К счастью, вам не нужно иметь дело с этим уровнем детализации. Все текущие члены семейства микроконтроллеров PICAXE «говорят» SIRC, используя команды IRIN и IROUT. Эти команды описаны в Руководстве PICAXE 2.
Рассмотрим приведенную ниже схематичную диаграмму и рисунок макета без пайки. Обратите внимание, что наклейки с цветовым рисунком на схеме согласуются с соответствующими проводами в сборке без паяльника. Вам рекомендуется следить за макетом без пайки, как показано на рисунке, поскольку дополнительные схемы будут добавлены в сборку по мере продвижения проекта.
Схема довольно проста благодаря использованию ИК-приемника PICAXE 08M2 и инфракрасного приемника TSOP4840. Будьте предельно осторожны при подключении к TSOP4840; он не допускает неправильного подключения питания и может быть постоянно поврежден, если + V подключен к неправильному контакту. Диаграмма выводов показана ниже.
Диаграмма выводов для подключения к TSOP4840
Декодирование и отображение данных
TSOP4840 представляет собой ИС (интегральная схема), которая принимает ИК-сигналы через круглую выпуклую линзу на своей поверхности и декодирует сигналы. Полученные данные представлены PICAXE 08M2 на pinC.3, который находится на ноге 4 чипа. Оттуда используется программное обеспечение в 08M2 (показано ниже); комментарии в коде объясняют, как это работает.
Загрузите и установите код на PICAXE 08M2. Когда ваш программный кабель PICAXE все еще подключен, когда код запускается в первый раз, он запустит программу терминала PE6 (PICAXE Editor 6), которая встроена. Вы должны увидеть экран терминала, как показано ниже. Если какие-либо настройки на экране терминала не согласуются с приведенными ниже, измените настройки, чтобы сделать их согласованными.
Как ваш экран терминала должен появиться в терминальной программе PE6
Затем, используя пульт Sony TV (или какой-либо другой пульт дистанционного управления, который использует SIRC для управления телевизором), нажмите стрелку влево на пульте дистанционного управления. Если все так, как должно быть, вы увидите декодированные данные в окне терминала. Он должен быть похож на экран, показанный ниже.
Как будут отображаться декодированные данные с вашего ТВ-пульта, если все в терминальной программе PE6 правильно настроено
Обратите внимание, что код «52» должен отображаться; 52 - это стандартный код на пульте телевизора с использованием протокола SIRC, чтобы указать, что нажата клавиша со стрелкой влево. Если вы видите цифры, отличные от «52», возможно, вы нажали неправильную кнопку на пульте дистанционного управления, или ваш пульт дистанционного управления может быть нестандартным. В любом случае, не волнуйтесь; все по-прежнему хорошо.
Если появляется тарабарщина, когда вы нажимаете кнопки на пульте дистанционного управления, вы, вероятно, пытаетесь использовать пульт, который не совместим с SIRC. Если ничего не появляется, ваш пульт может быть несовместим, или вы, возможно, сделали ошибку проводки в своем макете. В любом случае вам необходимо устранить неполадки в настройке и исправить любые проблемы (проблемы), которые вы найдете.
Теперь вы можете спросить: «Почему всегда есть по крайней мере три повторения кода?» Ответ заключается в том, что каждый код повторяется по крайней мере три раза, чтобы гарантировать, что он получен правильно. Если повторений более трех, это потому, что вы удерживаете кнопку нажатой дольше, чем необходимо.
Вы можете нажать любую кнопку на вашем SIRC-совместимом пульте и посмотреть, какой код посылает эта кнопка, глядя на экран терминала. Если вы нажмете кнопку и ничего не отображается, это, вероятно, означает, что отправленный код выходит за пределы диапазона, который может быть получен микроконтроллерами PICAXE. Они ограничены дизайном 128 возможными кодами: от 0 до 127.
Если ваш экран терминала слишком забит номерами, вы можете нажать кнопку «Очистить» в окне терминала, чтобы стереть данные. Если вы должны закрыть программу терминала или отключить питание PICAXE, вам необходимо вручную перезапустить программу терминала, нажав «PICAXE», а затем «Terminal» в PE6. Это необходимо, потому что программа терминала препятствует программированию PICAXE, поэтому ее необходимо отключить, чтобы программировать.
Вы можете загрузить код для этой части проекта, нажав кнопку ниже.
PA-08M2_SIRC_Decoding_and_Display.zip
Добавление индикатора приема визуальных данных
Принимая данные SIRC с удаленного управления и отображая код на вашем мониторе в PE6, его использование не всегда будет подключаться к вашему компьютеру. Поэтому было бы полезно добавить визуальную индикацию, что данные принимаются. Это цель добавленной схемы на схеме и фотографии без паяльника ниже.
Как вы можете видеть, в цепи всего четыре дополнительных компонента. Когда U2 обнаруживает инфракрасный сигнал 40 кГц, его выход (контакт 1) становится низким, что приводит к низкому уровню низкого уровня Q1, который, в свою очередь, включает Q1. Теперь ток может протекать от + V до земли через Q1, R4 и LED1, и, таким образом, логический низкий выход из U2 приводит к тому, что светодиод загорается. Если ИК-сигнал является немодулированным сигналом 40 кГц, светодиод 1 постоянно включается, но если сигнал модулируется (как определено по протоколу SIRC), светодиод начинает мигать очень быстро. С небольшой практикой вы сможете определить: 1) сигнал не принимается, 2) принимается немодулированный сигнал 40 кГц или 3) принимается модулированный ИК-сигнал. Конечно, это не говорит вам, что сигнал является законным сигналом SIRC или нажата кнопка на пульте дистанционного управления, но тем не менее это ценная информация.
Где Степпер?
Как указано в начале этой статьи, это часть первой из двух частей проекта. Часть вторая описывает управление шаговым двигателем для максимальной гладкости и конструкцию портативного мини-удаленного SIRC-передатчика; в нем также будет подробно описано подключение PICAXE 08M2 к ULN2003A и ULN2003A к шаговому двигателю 28BNY-48. Половина шага будет использоваться, чтобы двигатель двигался как можно плавно.
«Дайте этому проекту попробовать себя! Получить спецификацию».
Следующая статья в серии: Управление шаговым двигателем с помощью передатчика и приемника SIRC