Ик, инфракрасное управление, путь, монтаж, поехж. Схема дистанционного управления устройствами

Инфракрасный пульт дистанционного управления — один из самых простых способов взаимодействия с электронными приборами. Так, практически в каждом доме есть несколько таких устройств: телевизор, музыкальный центр, видеоплеер, кондиционер. Но самое интересное применение инфракрасного пульта — дистанционное правление роботом. Собственно, на этом уроке мы попытаемся реализовать такой способ управления с помощью популярного контроллера Ардуино Уно.

1. ИК-пульт

Что нужно для того, чтобы научить робота слушаться инфракрасного (ИК) пульта? Во-первых, нам потребуется сам пульт. Можно использовать обычный пульт от телевизора, а можно приобрести миниатюрный пульт от автомагнитолы. Именно такие пульты часто используются для управления роботами.

На таком пульте есть 10 цифровых кнопок и 11 кнопок для манипуляции с музыкой: громкость, перемотка, play, stop, и т.д. Для наших целей более чем достаточно.

2. ИК-датчик

Во-вторых, для приема сигнала с пульта нам потребуется специальный ИК-датчик. Вообще, мы можем детектировать инфракрасное излучение обычным фотодиодом/фототранзистором, но в отличие от него, наш ИК-датчик воспринимает инфракрасный сигнал только на частоте 38 кГц (иногда 40кГц). Именно такое свойство позволяет датчику игнорировать много посторонних световых шумов от ламп освещения и солнца.

Для этого урока воспользуемся популярным ИК-датчиком VS1838B , который обладает следующими характеристиками:

• несущая частота: 38 кГц;
• напряжение питания: 2,7 — 5,5 В;
• потребляемый ток: 50 мкА.

Можно использовать и другие датчики, например: TSOP4838, TSOP1736, SFH506.

3. Подключение

Датчик имеет три вывода (три ноги). Если посмотреть на датчик со стороны приёмника ИК сигнала, как показано на рисунке,

• то слева будет - выход на контроллер,
• по центру - отрицательный контакт питания (земля),
• и справа - положительный контакт питания (2.7 — 5.5В).

Принципиальная схема подключения

Внешний вид макета

4. Программа

Подключив ИК-датчик будем писать программу для Ардуино Уно. Для этого воспользуемся стандартной библиотекой IRremote , которая предназначена как раз для упрощения работы с приёмом и передачей ИК сигналов. С помощью этой библиотеки будем принимать команды с пульта, и для начала, просто выводить их в окно монитора последовательного порта. Эта программа нам пригодится для того, чтобы понять какой код дает каждая кнопка.

#include "IRremote.h" IRrecv irrecv(2); // указываем вывод, к которому подключен приемник decode_results results; void setup() { Serial.begin(9600); // выставляем скорость COM порта irrecv.enableIRIn(); // запускаем прием } void loop() { if (irrecv.decode(&results)) { // если данные пришли Serial.println(results.value, HEX); // печатаем данные irrecv.resume(); // принимаем следующую команду } }

Загружаем программу на Ардуино. После этого, пробуем получать команды с пульта. Открываем монитор последовательного порта (Ctrl+Shift+M), берём в руки пульт, и направляем его на датчик. Нажимая разные кнопочки, наблюдаем в окне монитора соответствующие этим кнопкам коды.

Проблема с загрузкой программы

В некоторых случаях, при попытке загрузить программу в контроллер, может появиться ошибка:

TDK2 was not declared In his scope

Чтобы ее исправить, достаточно удалить два файла из папки библиотеки. Заходим в проводник. Переходим в папку, где установлено приложение Arduino IDE (скорее всего это «C:\Program Files (x86)\Arduino»). Затем в папку с библиотекой:

…\Arduino\libraries\RobotIRremote

И удаляем файлы: IRremoteTools.cpp и IRremoteTools.h. Затем, перезапускаем Arduino IDE, и снова пробуем загрузить программу на контроллер.

5. Управляем светодиодом с помощью ИК-пульта

Теперь, когда мы знаем, какие коды соответствуют кнопкам пульта, пробуем запрограммировать контроллер на зажигание и гашение светодиода при нажатии на кнопки громкости. Для этого нам потребуется коды (могут отличаться, в зависимости от пульта):

• FFA857 — увеличение громкости;
• FFE01F — уменьшение громкости.

В качестве светодиода, используем встроенный светодиод на выводе №13, так что схема подключения останется прежней. Итак, программа:

#include "IRremote.h" IRrecv irrecv(2); // указываем вывод, к которому подключен приемник decode_results results; void setup() { irrecv.enableIRIn(); // запускаем прием } void loop() { if (irrecv.decode(&results)) { // если данные пришли switch (results.value) { case 0xFFA857: digitalWrite(13, HIGH); break; case 0xFFE01F: digitalWrite(13, LOW); break; } irrecv.resume(); // принимаем следующую команду } }

Загружаем на Ардуино и тестируем. Жмем vol+ — светодиод зажигается. Жмем vol- — гаснет. Теперь, зная как это все работает, можно вместо светодиода управлять двигателями робота, или другими самодельными микроэлектронными устройствами!

Рассмотренные схемы предназначены для дистанционного управления нагрузками по телефонной проводной линии, по каналам мобильной и радиосвязи, а также управления различными устройствами с помощью инфракрасного канала.

Устройство инфракрасного управления состоит из двух блоков - передатчика и приемника в возможной дальностью действия до семи метров. Схема дистанционного управления построена с использованием микроконтроллера PIC12F629, прошивку которого вы можете скачать по зеленой стрелочке чуть выше.

Основа схемы ИК передатчика микроконтроллер PIC12F629 для его правильной работы по протоколу RC5 нужна стабильная несущая частота 36 кГц, поэтому в конструкции используется внешний генератор на радиокомпонентах Q1,C1,C2.

Модулированный ИК сигнал от передатчика поступается на приемный модуль TSOP4836 и обрабатывается PIC12F629 в соответствии с прошивкой. В зависимости, от нажатой кнопки в схеме передатчика, осуществляется срабатывание нужного канала в приемнике. Реле осуществляют коммутацию нагрузки на каждом из каналов. Для прошивки микроконтроллеров используйте .

К почти любому радиозвонку достаточно легко изготовить приставку для управления любой бытовой техникой. Доработка позволяет дистанционно включать и выключать бытовой прибор, в цепь питания которого введены контакты реле

На этой странице я собрал простые и доступные для повторения схемы дистанционного управления нагрузкой на микроконтроллерах, например освещением или любыми бытовыми приборами. Прошивки и прочие дополнительные файлы к проектам вы можете найти тут-же.

Рассмотренные схемы осуществляют дистанционное управление нагрузкой. В обоих конструкциях присутствует функция программирования, дающая возможность нажатием на запрограммированную кнопку включать или выключать различную нагрузку на растоянии

Принципиальная схема передатчика показана на рисунке 1. SW1 - это модуль из восьми DIP-переклю-чателей. Он устанавливается на плату и позволяет задать индивидуальный код -восьмиразрядное двоичное число. На приемнике должен быть задан точно такой же код, иначе он не будет реагировать на команды этого передатчика. Вместо блока DIP-переключателей можно распаять обычные проволочные перемычки, но, опять же х распайка должна совпадать с распайкой перемычек на приемном блоке

Схема питается от 5 В источника питания. Цифровая микросборка CD4017 это типовой счетчик делитель на 10. Полученный сигнал с датчика следует на микросхему, в соответствии от сигнала на выходах Q0-Q9 задается высокое состояние, в нашем схемотехническом примере к выходу Q1 подсоединено реле через биполярный транзистор T2. В высоковольтную цепь которой можно подключить почти любую нагрузку - от обычного утюга или микроволновки и заканчивая холодильником или кондиционером

Загоревшийся световой индикатор Status LED говорит о том что сигнал принят и реле сработало. В качестве пульта может применить даже любой ПДУ от от телевизора. Внешний вид собранного устройства на макетной плате:

В этой статье поговорим о том, как собрать ИК управление нагрузкой своими руками. Схема управления может управлять различными подключенными к ней нагрузками: светом, вентилятором, бытовой техникой. ИК управление осуществляется с помощью любого ПДУ, в.т.ч и телевизионного.

В первой рассмотренной схеме управление вентилятором или кулером осуществляется по сигналу термистора в течении заданного временного интервала. Радиолюбительская конструкция очень проста, т.к собрана всего на трех биполярных транзисторах. Такие системы управления можно применить в самых разных областях, где требуется охлаждение с помощью вентилятора, допустим, охлаждения системной платы компьютера, в мощных звуковых усилителях и источниках питания и подобным устройствах, которые могут перегреваться в процессе своей работы.

При создании системы домашней автоматизации обычно сложно обойтись только оригинальными исполнительными устройствами, особенно если речь идет о работе в сценариях мультимедиа и управлении климатом. Речь здесь может идти о телевизорах, проекторах, ресиверах, медиаплеерах, кондиционерах и другой технике. При этом не всегда есть возможность использовать «правильное» оборудование, имеющее поддержку фирменных интерфейсов управления. Чаше всего, этот вопрос связан с финансовыми соображениями.

В некоторых случаях можно рассчитывать на наличие последовательного интерфейса, который, при правильной реализации, позволяет эффективно интегрировать оборудование в систему благодаря наличию документированного набора команд и поддержке обратной связи, например, для проверки статуса устройства. В качестве адаптера в данном случае можно использовать описанные недавно устройства Global Cache, не забывая о том, что для каждого клиента потребуется индивидуальный канал управления.

Определенная надежда есть на реализацию управления через IP-сеть в новых моделях, но сейчас в описанной ситуации часто приходится иметь дело с управлением по ИК. Инфракрасные пульты управления сегодня являются стандартным способом для взаимодействия с мультимедийным оборудованием. Они просты в использовании и недороги в изготовлении, однако имеют и определенные недостатки.

Первым из них является необходимость наличия прямой видимости от пульта до приемника. Второй - отсутствие возможности индивидуальной адресации устройств (если, например, используется несколько одинаковых усилителей). С этим проблемами можно справиться установкой ИК-передатчика непосредственно на окошко приемника требуемого устройства, как это реализовано у Global Cache. Третьим, важность которого в бюджетных решениях спорна, назовем отсутствие обратной связи. Четвертым, пожалуй, наиболее существенным, является отсутствие в большинстве случаев документированной базы ИК-кодов.

Для решения последней проблемы применяется несколько способов, которые также сложно считать идеальными. Первый вариант - использование «обучающего» устройства для записи кодов с существующего пульта ДУ. Второй - работа с подготовленной заранее базой данных кодов.

Недостаток первого способа - невозможность получения отсутствующих на пульте команд. Чаще всего эта проблема встречается в мультимедийных инсталляциях, когда требуется обеспечить переключение ресивера или телевизора на какой-то определенный вход для коммутации и отображения необходимого сигнала. С учетом широкого набора входов, многие устройства сегодня имеют только одну или две кнопки для его выбора перебором. При этом обеспечить гарантированное «попадание» на нужный вход при любых начальных условиях невозможно. Эту задачу можно решать разными способами, например запоминанием входа или установкой дополнительных коммутаторов с «правильным» управлением, но это неудобно или дорого. Аналогичное замечание касается и управления питанием, где практически всегда есть только функция «переключить питание», а не отдельные кнопки включения и выключения. Еще одним нюансом в описываемом сценарии является погрешность при измерении, поскольку частота модуляции не фиксирована и приемник пытается определить ее по входящему сигналу, так что даже одна команда, записанная несколько раз, может иметь разные коды.

Не менее проблематична работа и с готовыми базами кодов. Часто они используют сортировку не по конкретной модели устройства или пульта, а в виде производитель-тип оборудования-набор кодов. При этом последних может быть более десятка, что потребует много времени на подбор и не гарантирует успешного результата.

Правда наличие подобных баз предоставляет богатую информацию для анализа существующих у производителя возможных модификаций команд. Здесь также упомянем о существовании различных вариантов записи ИК-команд и специализированные утилиты для конвертации форматов. Идеальным вариантом в данном случае стоит считать именно описание команд в оригинальном бинарном формате, а не в виде «оцифровок». К сожалению, встречается он достаточно редко.

Отметим, что управление кондиционерами имеет свои особенности, связанные с наличием одновременных регулировок нескольких рабочих параметров, что еще больше затрудняет их управление через ИК-порт.

Стоит заметить, что гарантировать наличие описанных выше функций, выходящих за рамки штатного ИК-пульта управления конечно никто не будет. Однако современный уровень унификации при изготовлении электронных устройств дает надежду на поддержку не представленных на пульте команд.

Таким образом, мы видим, что для реализации требуемых функций потребуется приложить серьезные усилия и при определенном везении все может получиться, но гарантий, к сожалению, нет никаких. В этом материале мы на конкретных примерах расскажем о решении данной задачи. Надеемся, что эта информация окажется полезной для наших читателей.

Global Cache iTach Flex

В данном материале мы использовали устройство iTach Flex из последнего поколения компактных адаптеров Global Cache. Модель существует в версиях для подключения к проводной сети и Wi-Fi.

Устройство для варианта Wi-Fi, который мы тестировали, имеет корпус с размерами всего 31×65×13 мм (не считая разъемов кабелей), что позволяет установить его где угодно. Модификация с RJ-45 будет немного крупнее из-за разъема.

Корпус изготовлен из черного пластика. Беспроводная антенна встроенная. Присутствует специальная металлическая рамка для крепления. Она устанавливается на одном или двух шурупах, а адаптер просто защелкивается на ней.

На корпусе есть светодиодный индикатор статуса, кнопка для подключения к беспроводной сети по WPS и сброса настроек, а также окошко ИК-приемника для обучения. С одного из торцов установлен вход питания (стандартный microUSB) и многофункциональный миниджек 3,5 мм для подключения кабелей Flex Link.

Благодаря последнему элементу, модель получилась уникально универсальной. На настоящий момент поддерживаются следующие варианты: последовательный порт, один ИК-передатчик, один ИК-бластер, три ИК-передатчика (один может быть бластером).

Как и ранее рассмотренного семейства iTach, ИК-бластер предназначен для использования на большом расстоянии (в комнате) и может оправлять команды на разные устройства. А обычный ИК-передатчик предназначен для крепления на окошке приемника конкретного устройства. Ожидается реализация поддержки управления сухими контактами и подключения сенсоров. В этом материале мы подключали к адаптеру ИК-бластер, поскольку управлять нужно было несколькими устройствами в комнате.

Для управления можно использовать как знакомый по iTach вариант TCP с отправкой команд на определенный порт, а также новый HTTP API. Установка основных параметров работы осуществляется через встроенный веб-сервер.

Отметим, что Global Cache имеет собственную онлайн-базу ИК-кодов, отсортированных по производителю и записанных в виде команд для отправки на их собственные адаптеры.

Телевизор LG серии LM66x 2012 года выпуска

Модель оборудована большим количеством видеовходов, поддерживает 3D и подключение к сети, имеет порты USB. На штатном пульте управления присутствует одна кнопка для включения/выключения питания и одна кнопка открытия меню для переключения источников. В последнем случае потребуется подтверждение операции, а в случае наличия подключения к сети в списке будут присутствовать и медиасерверы, что делает невозможным «слепую» установку на заданный вход.

Минимальный набор требований к телевизору в составе домашнего кинотеатра - включение и выключение питания разными командами и установка на определенный вход. Дополнительно можно говорить о реализации просмотра эфирного телевидения, где будут нужны выбор канала и регулировка громкости.

Для начала используем встроенный в iTach Flex датчик для записи кодов штатного пульта. Все кнопки нам сейчас не потребуются, достаточно определиться только с основными. После запуска программы iLearn и подключения к адаптеру необходимо поднести пульт к приемнику и нажимать кнопки

Теперь можно проанализировать результаты. Как мы видим, каждая команда, если не учитывать необходимой для самого адаптера части «sendir,1:1,1,37914,1,1,», имеет префикс «341,170,», далее идут тридцать две пары чисел и замыкает команду суффикс «22,1520,341,85,22,3700». В данном случае, нас будут интересовать как раз данные пары чисел. Они кодируют команду в двоичном формате, где «22,21,» обозначает «0», а «22,63,» обозначает «1», причем первым идет младший бит. Заметим, что из-за особенностей оцифровки некоторые числа могут немного отличаться, например «20» вместо «21» или «65» вместо «63». Но сути это не меняет и удобнее сразу привести все к одинаковому виду поиском и заменой.

Декодирование команды дает нам четыре байта. Подобный вариант, называемый обычно «протоколом NEC», используется достаточно часто и представляет собой сочетание двух байт адреса, одного байта команды и его повтора в инверсном виде («0» заменяются на «1» и наоборот).

В частности для нашего примера мы получаем: 04 FB 44 BB, 04 FB 02 FD, 04 FB 03 FC. Интересно, что здесь второй байт адреса является инверсным для первого. Далее есть два варианта: зная адрес, составить строки для каждого из возможных значений команды и проверить их на устройстве - или поискать готовые команды в сети. Второй подход приводит нас на сайт , где мы можем обнаружить документ производителя с подробным описанием команд управления телевизорами близких по году выпуска серий. Сравнение таблицы в нем с нашими записями показывает идеальное совпадение по записанным командам. Теперь нужно найти коды для требуемых нам операций и перекодировать их в обратном направлении в команды для iTach Flex. Например, из 04 FB C4 3B и 04 FB C5 3A мы получаем соответственно
«sendir,1:1,1,38004,1,1,341,171,22,21,22,21,22,65,22,21,22,21,22,21,22, 21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22,21,22, 65,22,21,22,21,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22, 21,22,21,22,1523,341,86,22,3800»
и
«sendir,1:1,1,38004,1,1,341,171,22,21,22,21,22,65,22,21,22,21,22,21,22, 21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22, 65,22,21,22,21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22, 21,22,21,22,1523,341,86,22,3800».

Заключительный этап - проверка работоспособности команд. Он также поможет, если в найденной таблице есть неоднозначное соответствие. Для этой задачи используем программу iTest.

Для удобства и ускорения процесса мы установили около ТВ IP-камеру, что позволило наблюдать за процессом прямо с экрана компьютера. Проверка показала, что задача была полностью выполнена. Результат, записанный в обычном текстовом формате, можно скачать .

Отметим, что использование готовых баз могло и не дать результата. Например, в базе Global Cache для телевизоров LG представлено семь наборов команд, причем явных пунктов для переключения на заданный вход HDMI в них нет. Хотя, скорее всего, один из представленных вариантов выбора входа мог бы и сработать.

Комплект домашнего кинотеатра Onkyo HTX-22HD

Эта задача явно будет посложнее - модель достаточно старая и не очень популярная, особенно в «серьезных» инсталляциях. Однако со своей задачей многоканального ресивера для медиаплеера вполне справляется и сегодня. Как и с описанным выше телевизором здесь есть несколько задач - отдельные команды для включения и выключения питания, выбор конкретного входа и регулировка громкости. С последним проблемы нет - можно просто скопировать коды для этих кнопок. Но для управления питанием используется одна кнопка пульта, а для выбора входа - две кнопки для перехода к следующему и предыдущему входу. Также могут быть потенциально интересны функции выбора режима обработки многоканального звука.

Сначала стоит прояснить ситуацию со входами. В этом устройстве, как и на многих других в данном классе, физическому входу в настройках ресивера устанавливается соответствие подключенному оборудованию. Заводское состояние выглядит следующим образом:

Теперь, как и с телевизором, запишем некоторые или все команды существующего пульта через приемник в iTach Flex. Здесь мы тоже видим характерное начало в строках - «sendir,1:1,1,38095,1,1,» как параметры отправки пакета и «341,171,» как префикс. Далее идут знакомые тридцать две пары чисел протокола NEC, а вот суффиксы встречаются разные. Сложно понять, насколько это существенно, но, на всякий случай запишем и их в рабочую таблицу.

В случае Onkyo мы имеем два байта адреса и один байт команды, который повторяется в инвертированном виде четвертым байтом пакета. Адрес, вероятно, как-то связан с суффиксом, а всего на основных кнопках пульта мы смогли насчитать три адреса - D2 06, D2 07 и D2 08.

Вариант прямого перебора в подобных условиях явно требует слишком много времени. Так что попробуем снова обратиться к упомянутому выше сайту с информацией о кодах разных производителей, для телевизора это очень помогло. К сожалению, в найденных на этом ресурсе файлах не удалось найти упоминания именно нашей модели ресивера, да и похожих адресов в таблице на первый взгляд не было.

Анализ данных показал, что если сравнивать только команды и не учитывать адрес, то можно найти сходство. Например, для увеличения громкости используется команда 02, для уменьшения - 03, а для отключения звука - 05. В таблице с теми же адресами, что и управление громкостью нашлась команда включения питания (04). Модификация оцифрованной строки с адресом D2 06 на эту команду (нужно исправить всего пару чисел) показала, что мы на правильном пути - ресивер включался и не менял своего состояния при повторной отправке, будучи уже включенным. Команда выключения питания в документе имела другой адрес. Так что мы подставили команду 47 в строку команды , имеющую адрес D2 07 и отличающийся суффикс. Это тоже сработало.

Таким образом, до нахождения команд перехода на нужный вход оставалось совсем немного. Однако, еще раз внимательно просмотрев найденный документ, на одном из листов была обнаружена таблица, указывающая на то, что приемник и пульт могут иметь альтернативные заменяемые списки адресов из определенных наборов. Сделано это, видимо, для возможности управления однотипными устройствами в одном помещении. Так что после замены наших адресов на D2 6D, D2 6C, D2 AC мы смогли проверить соответствие оцифрованным данным и найти все необходимые команды для переключения на нужный вход. После этого, с учетом разных суффиксов, была составлена таблица команд для данного устройства. Скачать ее можно по ссылке . Отметим, что логические названия входов в ней были заменены на физические исходя из заводских настроек.

Медиаплеер Dune HD

С учетом того, что данная серия плееров поддерживает управление по сети (на сайте производителя приводится информация о API), от ИК-пульта в данном случае могут потребоваться только функции раздельного включения и выключения. Здесь производитель сделал подарок, опубликовав с разделе поддержки соответствующий документ, добавив в него необходимые команды включения и выключения с кодами 00 BF 5F A0 и 00 BF 5F A1 соответственно. Заметим, что работа второй команды зависит от настройки режима выключения плеера. Устройство может или переходить в спящий режим (с сохранением работоспособности сетевых функций) или выключаться полностью (до подачи ИК-команды на включение).

После оцифровки нескольких кнопок пульта в iTach Flex можно получить требуемое «окружение» для наших кодов - приставку «sendir,1:1,1,38186,1,1,342,170,» и суффикс «22,1547,342,85,22,3800». Результат после добавления непосредственных команд можно посмотреть в отдельном текстовом файле .

Использование команд в iRiduim

После нахождения требуемых кодов, попробуем использовать их в проекте автоматизации. В первом примере мы взяли продукт iRidium . Несмотря на то, что он имеет встроенную базу кодов Global Cache, по описанным выше причинам рекомендуется использовать именно новые найденные и проверенные коды.

Для удобства работы с командами можно создать собственную (пользовательскую) базу данных для требуемых устройств. Это позволит использовать их в нескольких проектах. При создании устройств в новой базе вы указываете название, производителя, тип и комментарий. После этого можно запрограммировать для устройства любое число команд. При этом заносить в параметры нужно не весь код, а только основную часть после частоты, числа повторов и смещения. Эти параметры будут указываться уже в свойствах передатчика Global Cache. Отметим, что, несмотря на формально немного отличающуюся частоту, все три устройства успешно работали при указании общего значения 38000.

После составления дизайна проекта с кнопками и другими элементами можно приступить к программированию действий. Проще всего это делать перетаскиванием команды из дерева устройств проекта на кнопки. Для реализации функций непрерывной регулировки (например, громкости), нужно использовать не только действие «Press», но и «Hold». Заметим, что для ИК управления реализовать быструю установку уровня громкости слайдером не получится, поскольку обратной связи от управляемого устройства в системе нет, как и возможности в виде параметра указать нужный уровень. А вот для RS-232 подобный сценарий в некоторых случаях может быть реализуем.

В данном проекте мы использовали простейший вариант удаленного управления - каждая кнопка соответствует своей команде. Но система iRidium позволяет реализовать и более сложные сценарии, например можно назначить одной кнопке включение сценария «Просмотр кинофильма», включающий соответствующее управление светом, включение всех участвующих в сценарии устройств (и отключение мешающих), необходимую коммутацию входов и выходов, открытие всплывающего окна управления медиаплеером.

В качестве такого варианта используем загруженные с сайта iRidium образцы интерфейса и панелей управления плеером Dune. После их объедения в одном проекте, настроим вызов меню управления плеером с одной из основных страниц. Причем в скрипт запуска добавим соответствующие ИК-команды для включения и настройки аудио-видео оборудования.

Кроме того, учитывая, что звук у нас декодируется и выводится через ресивер, для удобства управления с одной страницы можно заменить команды управления громкостью с плеера на ресивер. Как мы писали выше, обратной связи здесь нет, так что остается только относительное управление кнопками «громче» и «тише».

Заключение

Использование ИК-канала для управления аудио/видеотехникой и другим оборудованием может являться единственным способом автоматизировать работу с ним, особенно в недорогом сегменте. Несмотря на очевидные недостатки этого метода, основным из которых в данном случае является отсутствие обратной связи, данный метод вполне работоспособен и позволяет реализовать достаточно гибкие сценарии. В целом, никаких сложностей в реализации описанных вариантов, не считая поиска требуемых кодов, мы не встретили.

Процесс поиска и составления требуемых команд способен превратиться в запутанный исследовательский процесс. Существенную помощь здесь оказывают интернет-ресурсы, на которых собирается информация об используемых ИК-кодах. Анализ представленных данных и поиск аналогий часто позволяет с относительно небольшими затратами найти необходимые для реализации проекта команды.

В качестве управляющего адаптера можно использовать как упомянутые в материале готовые устройства Global Cache, так и другие аналогичные модели, например собранные самостоятельно на основе микроконтроллеров, проекты для которых широко представлены в интернете. Что касается интеграции в систему управления, то наиболее удобным представляется вариант работы по компьютерной сети, но в некоторых ситуациях будет достаточно и локальных подключений через USB или последовательный порт. Сетевой вариант, в частности, интересен тем, что может быть использован с различным программным обеспечением, например в составе решений Fibaro и через интернет.

Среди устройств, предназначенных для дистанционного управления и контроля, устройства, использующие инфракрасное (ИК) излучение, занимают давнее и почетное место.

Например, первые пульты дистанционного управления на инфракрасных лучах появились в 1974 году благодаря фирмам Grundig и Magnavox, которые выпустили первый телевизор, оснащенный таким управлением. Датчики, использующие ИК-излучение, широко используются в автоматике.

Основным преимуществом устройств управления на ИК-лучах является их низкая чувствительность к электромагнитным помехам, а также то, что эти устройства сами не создают помех другим электронным устройствам. Как правило, ИК дистанционное управление ограничивается жилым или производственным помещением, а излучатель и приемник ИК излучения должны находиться в прямой видимости и быть направленными друг на друга.

Эти свойства определяют основную сферу применения рассматриваемых устройств – дистанционные управление бытовыми приборами и устройствами автоматики на небольших расстояниях, а также там, где требуется бесконтактное обнаружение пересечения линии прямолинейного распространения излучения.

Даже на заре своего возникновения устройства на ИК лучах были весьма просты в разработке и применении, в настоящее же время при использовании современной электронной базы такие устройства стали еще проще и надежнее. Как нетрудно заметить, даже мобильные телефоны и смартфоны оснащаются ИК-портом для связи и управления бытовой техникой по ИК-каналу, несмотря на широкое применение беспроводных технологий, таких как Bluetooth и Wi-Fi.

Компания Мастер Кит предлагает несколько модулей, работающих с использованием ИК-излучения, предназначенных для применения в проектах DIY.

Рассмотрим три устройства разной степени сложности и назначения. Для удобства основные характеристики всех устройств сведены в таблицу, расположенную в конце обзора.

1. Инфракрасный барьер предназначен для применения в качестве датчика охранных систем, при спортивных соревнованиях в качестве фотофиниша, а также для дистанционного управления устройствами автоматики на расстоянии до 50 метров.

Устройство состоит из двух модулей – передатчика и приемника. Передатчик собран на сдвоенном интегральном таймере NE556 и формирует прямоугольные импульсы с заполнением частотой 36 кГц. Таймер имеет достаточно мощный токовый выход для того, чтобы непосредственно управлять подключенными к нему инфракрасными светодиодами.

Одиночным аналогом NE556 является знаменитый интегральный таймер NE555, который вот уже много десятков лет верой и правдой служит целой армии радиолюбителей для разработки электронных устройств. Изучить таймер на примерах 20 электронных схем, разработанных на основе этого таймера, можно с помощью набора-конструктора «Классика схемотехники» их серии Азбука электронщика. При сборке схем даже не потребуется паяльник; все они собираются на беспаечной макетной плате.

Излученный сигнал принимается приемником, основой которого является специализированная микросхема, детектируется пиковым детектором и поступает на усилитель тока на транзисторе, к которому подключено реле, позволяющее коммутировать ток до 10А.

Инфракрасный барьер, несмотря на простоту, является достаточно чувствительным устройством, и позволяет работать как на «просвет», так и на «отражение» и требует изготовления бленд для передатчика и приемника, устраняющих влияние переотраженных сигналов.

Пример применения инфракрасного барьера совместно с набором «Цифровая лаборатория» из уже упомянутой серии Азбука электронщика можно посмотреть .

1. – это выключатель освещения с управлением от любого пульта дистанционного управления на инфракрасных лучах.

Модуль позволяет управлять освещением или другими электроприборами, используя любую кнопку пульта ДУ.

Как правило, на каждом пульте ДУ есть редко используемые или вовсе не используемые кнопки. Применив этот выключатель, вы сможете включать и выключать люстру, вентилятор и т.п. с того же пульта ДУ, с которого вы управляете телевизором или музыкальным центром.

При подаче питания модуль в течение 10 секунд «ждет» получения сигнала, соответствующего выбранной кнопке пульта, и по истечению этого времени «запоминает» нажатую кнопку. После этого для срабатывания реле модуля достаточно один раз нажать эту кнопку, при повторном нажатии реле выключится. Таким образом, реализуется режим управления типа «триггер». Модуль остается запрограммированным даже при отключении его питания.

Следует отметить, что модуль «помнит» свое последнее состояние при отключении питания.

В устройстве предусмотрен режим автоматического отключения нагрузки примерно через 12 часов после ее включения на случай, если нагрузку забыли выключить.

Реле модуля может коммутировать мощность до 1500 Вт.

1. Комплект беспроводного управления по ИК-каналу имеет собственный пульт ДУ с 4-мя кнопками и 4 канала управления по 2000 Вт каждый.

Каждый из 4-х каналов дистанционного управления работает в режиме «кнопка», т.е. реле канала замкнуто, пока нажата соответствующая кнопка на пульте ДУ.

С помощью модуля можно организовать реверсивное управление двумя коллекторными электродвигателями, поскольку каждое реле имеет один нормально замкнутый (NC) и один нормально разомкнутый (NO) контакты с общим проводом.

Для удобства использования каждый канал оснащен светодиодом, индицирующим включение реле.

Пульт комплекта питается от элемента CR2032.

Управление нагрузкой с большей мощностью для всех рассмотренных устройств можно осуществить с помощью модулей расширения:

До 4000 Вт: подойдет модуль расширения ;

До 8000 Вт: подойдет модуль расширения .

Модули с инфракрасным управлением

Завязка или «Как начинался девайс»

…Когда я пришёл, Виктория сидела на диване, уставившись в телевизор. День выдался тяжёлый, поэтому ей не хотелось ничего делать. Несколько минут мы смотрели какой-то попсовый сериал, потом он закончился, и Вика выключила телевизор. В комнате стало темно. На улице шумел дождь, и от этого казалось, что дома тоже холодно.
Вика поднялась с дивана и принялась, на ощупь, искать выключатель от светильника. Настенный светильник висел, почему-то, не у дивана, а на другой стене и приходилось топать через всю комнату, чтобы зажечь свет. Когда она, наконец, включила его, комната наполнилась тёплым светом лампочки накаливания.
Около меня, на помятой простыне, лежал пульт от телевизора. Нижние кнопки без опознавательных знаков и, скорее всего, не использовались. И тут у меня возникла интересная мысль…
— Вик, а хочешь, я сделаю так, что твой светильник можно будет пультом от ящика включить? Там даже кнопки лишние есть…

Концепция
Наше устройство должно уметь принимать сигнал с ИК-пульта, отличать «свою» кнопку от других, и управлять нагрузкой. Первый и последний пункты простые, как топор. А вот со вторым немного интереснее. Я решил не ограничиваться каким-то конкретным пультом (Почему? – «Не интересно так!»), а сделать систему, которая может работать с разными моделями пультов от разной техники. Лишь бы ИК-приёмник не спасовал, и уверенно ловил сигнал.

Ловить сигнал будем с помощью фотоприёмника . Причем не каждый приёмник подойдёт – несущая частота должна совпадать с частотой пульта. Несущая частота приёмника указана в его маркировке: TSOP17xx – 17 это модель приёмника, а хх – частота в килогерцах. А несущую частоту пульта можно найти в документации или в инете. В принципе, сигнал будет приниматься, даже если частоты не совпадают, но чувствительность будет фиговой – придётся тыкать пультом прямо в приёмник.

Каждая компания, выпускающая бытовую технику, вынуждена соблюдать стандарты при изготовлении «железа». И частоты модуляции у пультов, тоже стандартные. Зато разработчики отрываются на программной части – разнообразие протоколов обмена между пультом и устройством просто поражает. Поэтому, пришлось придумать универсальный алгоритм, которому плевать на протокол обмена. Работает он так:

В памяти устройства хранятся контрольные точки. Для каждой такой точки нужно записать время и состояние выхода с ИК-приёмника – 0 или 1.
При получении сигнала с пульта, МК будет последовательно проверять каждую точку. Если все точки совпали – то это была та самая кнопка, на которую устройство запрограммировали. А если выход с приёмника хотя-бы в одной точке не совпал с шаблоном, то устройство никак не отреагирует.

Впрочем, баги никто не отменял! Возможно, что, сигнал будет отличаться от шаблона, но
в контрольных точках значения будут одинаковые. Получится ложное срабатывание. Казалось-бы – редкостное западло, и бороться с ним пипец сложно! Но на самом деле не всё так плохо (а местами даже хорошо).

Во-первых, у нас ведь цифровой сигнал, а значит, импульсы идут с постоянными задержками (таймингами) и просто-так не возникают. Поэтому, если точки стоят достаточно плотно, то можно не бояться, что какой-нибудь импульс будет пропущен.

Во-вторых мелкий шум (обычно выглядит, как редкие короткие импульсы) в большинстве случаев идёт лесом – ибо если он не попадёт прямо на контрольную точку, то нифига не повлияет на систему. Значит у нас есть естественная защита от шума.

Второй тип ошибок (aka «Пропуск команды») бывает из-за того, что точка расположена слишком близко к фронту импульса (к тому месту, где сигнал на выходе приёмника меняет свой уровень).
Представь себе, что через несколько микросекунд после контрольной точки сигнал должен меняться с HIGH на LOW. А теперь представь, что пульт выдал команду чуть быстрее, чем обычно (довольно часто случается). Фронт импульса сдвинулся во времени, и теперь он происходит ДО контрольной точки! Выход с приёмника не совпадёт с шаблоном и система сбросится.
Чтобы этого не происходило, нужно размещать контрольные точки подальше от фронтов.

«Всё круто» — скажешь ты – «Но откуда мне взять контрольные точки?». Вот и я над этим долго тупил. В результате решил доверить расстановку точек тебе.
На устройстве есть джампер J1. Если при включении он замкнут – устройство будет тупо передавать через UART всё, что выдаёт ИК-приёмник. На другой стороне провода эти данные принимает моя программа, которая выдаёт на экран компа импульсы с TSOP’а. Тебе остаётся только мышкой раскидать по этому графику контрольные точки, и прошить их в EEPROM. Если возможности использовать UART нету, то на помощь приходит джампер J2. Когда он замкнут – устройство не выдаёт данные по UART, а складывает их в EEPROM.

Схема
Простая до безобразия. В качестве контроллера я взял ATTiny2313. Частота 4 мегагерца, от кварца, или внутренней RC цепочки.
На отдельный разъём выведены линии RX и TX для связи, и питание. Туда – же выведен RESET для того чтобы можно было перепрошивать МК, не вынимая из устройства.
Выход фотоприёмника подключается к INT0, он подтянут к питанию через резистор в 33к. Если будут сильные помехи, то можно поставить туда резистор поменьше, например, 10к.
На пинах D4 и D5 висят джамперы. Jumper1 на D5 и Jumper2 на D4.

К пину D6 подцеплен силовой модуль. Причём симистор я взял самый мелкий из тех, что у меня были – BT131. Ток у него 1А – не круто, но зато корпус не слишком большой — ТО92. Для мелкой нагрузки самое то. Опторазвязку я сделал на MOC3023 – у неё нет датчика пересечения нуля, а значит она подходит для плавного управления нагрузкой (здесь я это так и не реализовал).

Порт B почти полностью выведен на разъём – туда можно прицепить индикатор или ещё что-нибудь. Этим-же разъёмом я пользуюсь при прошивке девайса. Пин B0 занят светодиодом.

Питается всё это дело через LM70L05 и диодный мост. То есть на вход можно подавать переменное напряжение, например, с трансформатора. Главное, чтобы оно не превышало 25 Вольт, а то умрёт либо стабилизатор, либо кондер.

Плата получилась вот такая:

Да, она немного отличается от той платы, которая лежит в архиве. Но это не значит, что я сделал себе убер-продвинутую плату, а вам подсунул демо версию:). Напротив, моя плата имеет пару недостатков, которых нет в конечной версии: у меня не выведена на штырёк ножка RESET, и светодиод висит на PB7. А это не очень способствует внутрисхемному программированию.

Прошивка
Устройство может работать в двух режимах. В первом – когда J2 замкнут – оно просто передаёт импульсы с фотоприёмника в UART. С него и начнём:

UART работает на скорости 9600, т.е, при частоте 4МГц в регистр UBRR записываем 25.

…ждём, пока не дёрнется ножка фотоприёмника. Как только она опустилась (изначально-то она болтается на pull-up резисторе) мы запускаем таймер (TIMER/COUNTER1, тот, что на 16 бит) и врубаем прерывание INT0 на любое изменение входа – any logical change (ICS00 = 1). Таймер тикает… ждём.

Импульс с пульта кончился – выход с фотоприёмника взметнулся вверх, прерывание сработало. Теперь записываем в память значение таймера и сбрасываем таймер. Ещё нужно инкрементировать указатель записи, чтобы в следующем прерывании записать в другую ячейку памяти.

Ещё импульс… выход дёргается… прерывание… запись значения таймера в память… сброс таймера… указатель + 2 (мы пишем два байта за раз)…

И так будет продолжаться до тех пор, пока не станет ясно, что конец (оперативки) близок. Или, пока сигнал не кончится. В любом случае, мы стопорим таймер и отключаем прерывания. Потом, не спеша выкидываем всё, что насобирали, в UART. Или, если J2 замкнут – в EEPROM.

В конце можно затупить в бесконечный цикл и ждать ресета – миссия выполнена.
А на выходе получится последовательность чисел. Каждое из них – время между изменениями состояния выхода TSOP’a. Зная, с чего началась эта последовательность (А мы знаем! Это перепад с HIGH на LOW), мы можем восстановить всю картину:

После инициализации сидим и ждём, пока TSOP дёрнется. Как только это случилось – читаем из EEPROM первую точку, и в простом цикле тупим столько, сколько там написано. При этом время считаем пачками по 32us. Выйдя из ступора, проверяем – что-там на выходе приёмника.

Если выход не совпал с тем, что мы ожидали – это не наша команда. Можно спокойно дожидаться конца сигнала и начинать всё сначала.

Если выход соответствует нашим ожиданиям – загружаем следующюю точку и проверяем её. Так до тех пор, пока не наткнёмся на точку, время которой = 0. Это значит, что точек больше нет. Значит вся команда совпала, и можно дёргать нагрузку.

Вот так, получается, простенький алгоритм. Но ведь чем проще, тем надёжнее!

Софтина
Сначала я думал сделать автоматическое запоминание шаблона. То есть ты замыкаешь джампер, тыкаешь пультом в TSOP, а МК сам расставляет контрольные точки и складывает их в EEPROM. Потом стало ясно, что идея бредовая: более-менее адекватный алгоритм получится чересчур сложным. Или не будет универсальным.

Второй идеей была программка для компа, в которой можно самому расставить контрольные точки. Не слишком технологично, но всяко лучше, чем доверять это дело МК.

Приучаем девайс отзываться на нужную кнопку пульта:

1) Замыкаем перемычку J1.

2) Подключаем UART. Если возможности его подключить нету, то замыкаем джампер J2. Тогда устройство будет скидывать данные в EEPROM.

3) Врубаем питание.

4) Если мы решили юзать UART, то запускаем софт и смотрим на строку состояния (внизу окошка). Там должно быть написано “COM порт открыт”. Если не написано, то ищем косяк в подключении и тыкаем кнопу «Подключить».

5) Берём пульт и тыкаем нужной кнопкой в TSOP. Как только девайс почует, что сигнал пошёл – загорится светодиод. Сразу после этого устройство начнёт передавать по UART (или писать в EEPROM) данные. Когда передача закончилась, светодиод гаснет.

6.1) Если работаем по UART, то жмём кнопу «Загрузить по UART». И радуемся надписи «Загрузил график…» в строке состояния.

6.2) Если работаем через EEPROM, то читаем программатором EEPROM память и сохраняем в *.bin файл. (Именно bin!). Потом нажимаем в программе кнопку «Загрузить.bin» и выбираем файл с EEPROM.

7) Смотрим на загрузившийся график – это сигнал с TSOP’a. На боковой панели есть ползунок – им можно менять масштаб. Теперь тыкаем мышкой по графику – ставим контрольные точки. Правой кнопкой точки удаляются. Только не нужно их ставить слишком близко к фронтам. Получается примерно так:

8) Нажимаем «Сохранить.bin» и сохраняем точки. Потом прошиваем этот файл в EEPROM. Так-как мы запихиваем время между двумя точками в 7 бит, то оно ограничено 4мс. Если время между двумя точками превысит это значение – программа откажется запихивать точки в файл.

9) Снимаем джамперы. Перезагружаем устройство. Готово!

Видео с испытаний