Импульсные цифровые системы дистанционного управления

Наиболее интересно практическое применение импульсных цифровых устройств в сочетании со светоизлучающими и фоточувствительными приборами в системах дистанционного управления. В них также сочетается использование импульсной цифровой техники с двоичным кодированием сигналов.

Передающий пульт содержит устройство кодирования цифровых команд. В качестве передатчика использован инфракрасный (ИК) светодиоде широким углом расходимости. Приемником сигналов является кремниевый фотодиод с фильтром защиты от дневного света. Такие системы дистанционного управления широко применяют для управления бытовой радиоаппаратурой (например, радиовещательными приемниками, телевизорами, магнитофонами, управляемыми моделями, игрушками и др.). Принятый сигнал, после дешифрации и усиления, подается на исполнительные механизмы, выполняющие различные функции, например включение и выключение телевизора, выбор телевизионной программы, регулирование громкости, яркости, контрастности изображения. Таким же образом можно регулировать скорость, изменять направление движения управляемой модели, и т. д.

В последнее время подобные системы импульсного цифрового дистанционного И К управления стали применять в системах охранной сигнализации автомобилей, автоматического открывания дверей гаражей и домов, осветительной аппаратуры. После небольшой модификации такие системы могут использоваться для дистанционного управления строительными и промышленными объектами. Например, в строительстве требуется дистанционное управление подъемными кранами и кран-балками. Функции передатчика сигналов на малые расстояния (30…40 м) может выполнять инфракрасный светодиод, излучающий кодированную последовательность световых импульсов. Приемником в этом случае служит фоточувствительный прибор, например фотодиод. Принятый сигнал после дешифрации и усиления подается на исполнительные механизмы, выполняющие различные функции, например подъем груза, перемещение крана, поворот стрелы крана и т. п. Таким же образом, например, можно регулировать скорость прокатного стана, изменять направление движения грузоподъемных механизмов. Там где требуется управление на больших расстояниях (50… 1000 м), вместо ИК светодиода необходимо установить миниатюрный радиопередатчик, а вместо фотоприемника — микросхему радиоприемника.

Система дистанционного управления (СДУ) на основе И К излучателя и приемника отличается от традиционного радиоканала простотой практического выполнения. Она работает при дневном и искусственном освещении, обеспечивает необходимую для практических целей дальность передачи сигналов. Светодиоды и фотодиоды миниатюрны, потребляют мало энергии.

Для телевизоров ряда ЗУСЦТ разработана система беспроводного дистанционного управления СДУ-15 [9]. Она позволяет включать и выключать телевизор, переключать телевизионные программы, регулировать яркость, контрастность, насыщенность изображения, изменять громкость звучания. Время регулирования от минимального до максимального значения (или наоборот) не превышает 12 с.

В состав СДУ входят автономный пульт управления ПДУ-15, приемник инфракрасного излучения ПИ-5 и модуль дистанционного управления МДУ-15, встроенные в телевизор. Управление телевизором допускается на расстоянии 0,3… 8,0 м. Угол действия СДУ в горизонтальной и вертикальной плоскостях равен ±30°, а «угол зрения» приемника в горизонтальной плоскости составляет ±45°. Для передачи сигналов управления используют 14 импульсов И К излучения длительностью по 10 мкс. Особенность системы состоит в том, что передаваемая двоичная информация определяется длительностью временного интервала между импульсами (рис. 6.33). Логическому 0 соответствует интервал времени Т- 100 мкс, логической 1 — интервал 2Г=200 мкс.

Информация передается двумя импульсами. Кроме них каждый сигнал содержит в своем составе предварительный, запуска;

Рис. 6.33. Структура импульсного кодирования сигналов в СДУ-15.

юший и останавливающий импульсы. Пять импульсов отведены для передачи адреса и шесть — для передачи команды. После нажатия на соответствующую кнопку на пульте дистанционного управления (ДУ) в зависимости от передаваемого адреса и команды длительность интервала Тили 2Гбудет изменяться. За последним информационным импульсом с длительностью интервала ЗГследует останавливающий импульс.

Для устройств дистанционного управления, в том числе и в системах инфракрасного дистанционного управления телевизионными приемниками, отечественной промышленностью разработан комплект микросхем, предназначенных для работы в системе СДУ-15, а также с другой аппаратурой. В состав комплекта входят многофункциональная микросхема КР1506ХЛ1 и микросхема дистанционного управления КР1506ХЛ2. Микросхемы выполнены с использованием комплементарных МОП-транзисторов и заключены в полимерный корпус с перпендикулярным расположением выводов.

Напряжение питания микросхемы КР1506ХЛ1 — 6…9 В, КР1506ХЛ — 16,5… 19,5 В.

Рис. 6.34. Обозначение выводов микросхем: а — КР1506ХЛ1; б — КР1506ХЛ2.

Рассмотрим цоколевку микросхемы КР1506ХЛ1 (рис. 6.34, а). Назначение основных выводов микросхемы следующее: 1 — общий; 2…4 — подключение; 5 — выход; 6, 7 — адресные входы; 8…23 — информационные входы.

Назначение основных выводов микросхемы КР1506ХЛ2 следующее: 1 — общий; 2…5 — выходы ЦАП; 6 — выход коммутатора дополнительной памяти; 7, 12… 15 — прямые вводы данных; 16 — вход сигнала дистанционного управления; 17 — выход регистра вывода данных; 18 — вход устройства выбора режима работы; 19 — выключатель; 20 — выход сигнала управления; 21, 22 — выходы тактов импульсов; 23 — вход задающего генератора.

Микросхемы КР1506ХЛ1 и КР1506ХЛ2 имеют следующие основные электрические параметры:

КР1506ХЛ1 КР1506ХЛ2.

Выходное напряжение логического 0, В, не более… 1,5 0,8.

при выходном токе 1 мА и напряжении питания, В… 6 19,5.

Выходное напряжение логической 1, В, при выходном токе 1 мА и напряжении питания.

6 В, не менее… 4 1,5.

Потребляемый ток, мА, не более:

при напряжении питания, В… 40 19,5.

и частоте кварцевого резонатора, МГц … — 4,4336.

Потребляемый ток при выключенном генераторе, мкА, не более… 50 9.

Потребляемый ток при включенном генераторе, мА, при напряжении питания 9 В, не более… 5,5 —.

Длительность импульса управления точной настройки (на выводе 20), мкс:

плюс… — 144.

минус… — 36.

Период следования импульсов на выходах ДА, мкс… — 56,9.

Рассмотрим принципиальную схему приемника инфракрасного излучения ПИ-5 пульта дистанционного управления ПДУ-15 (рис. 6.35). Фотоприемником ИК сигналов служит фотодиод VD1. Транзистор VT1 представляет собой динамическую нагрузку фотодиода и предназначен для устранения влияния фона окружающего излучения.

Электрический сигнал усиливает предварительный усилитель на транзисторах VT2… VT5. Режим работы эмиттерного повторителя VT2 задан элементами R2, R5, VTL Режимы второй и третьей ступеней по постоянному току определяют резисторы R7, R4, R3y R9y R10у, а по переменному — /?7, R6y R10.

Рис. 6.35. Принципиальная схема приемника ИК импульсов системы.

СДУ-15.

С эмиттера транзистора VT3 снимается сигнал зависимой от частоты отрицательной обратной связи для подачи на базу транзистора VT1. Напряжение окружающего фона выделяет фильтр нижних частот R7, С2, R6, R4, С/, R3. Резистор RI определяет режим работы транзистора VT1 по току.

Выделенный на нагрузке третьей ступени (на резисторе R11) импульсный кодированный сигнал через разделительный конденсатор С4 поступает на амплитудный ограничитель на транзисторе VT5 и диоде VD2, необходимый для селекции сигнала на фоне шумов и помех с амплитудой ниже пороговой. Усиленный инвертированный сигнал через разъем XI передается в блок дистанционного управления. Резистор R12 служит для закрытия транзистора VT5 в отсутствие сигнала, а диод VD2 обеспечивает температурную стабилизацию напряжения на коллекторе этого транзистора.

Микросхема КР1506ХЛ2 способна различать 31 команду. Принимаемые сигналы преобразуются в последовательный код. Можно увеличить число исполняемых команд с помощью дополнительных дешифраторов, подключаемых к информационному выходу. Каждый сигнал ДУ состоит из 10 информационных импульсов. Четыре первых импульса передают адрес, последующие шесть — команды.

С помощью микросхемы КР1506ХЛ1 можно формировать до 1024 различных импульсных цифровых сигналов, которые могут быть организованы в 16 групп (адресов), состоящих из 64 команд.

Предусмотрен режим использования команд для вызова подсистем, значительно расширяющий функциональные возможности системы ДУ.

В заключение этой главы хочется отметить, что импульсная цифровая техника находит все более широкое применение в быту, на промышленных предприятиях и телекоммуникационных сетях коллективного использования. Пример разработки и использования системы дистанционного управления показывает, насколько глубоко вошло в нашу жизнь применение импульсной цифровой техники. Мы повседневно используем ее в самых простых вещах и сложной технике связи. Поэтому важно знать общие принципы построения цифровых устройств, их особенности, области применения и основные параметры.