Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?work=17 Дата изменения: Fri May 5 15:25:25 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 02:17:02 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: comet

Дистанционный включатель

бытовых приборов на инфракрасных лучах


Выполнил: Фоминых Вячеслав Михайлович


ученик 10- го математического класса


средней школы ?11


г. Йошкар- Ола


E-mail: mihailfo@marsu.ru


Введение и постановка задачи

Тяжелобольные сейчас могут без труда пользоваться современным телевизором
или видеомагнитофоном, поскольку эти аппараты как правило снабжены пультом
дистанционного управления (ДУ), действующим на инфракрасных (ИК) лучах. Но
управлять общим освещением в комнате, включать или выключать иные нагрузки
(скажем, электровентилятор) лежачим больным, не покидающим постели без
посторонней помощи, весьма затруднительно.
Но, как оказывается, для этого можно использовать всё тот же пульт ДУ от
"видика" или "телека". Речь о такой электронной приставке к обычному
сетевому переключателю и пойдёт дальше. Заметим лишь, что ею с успехом
могут пользоваться не только инвалиды, но и все те, кто пожелает управлять
освещением или другими электроприборами, буквально не сходя с дивана перед
голубым экраном. Таким образом, эта приставка создаёт телезрителю
повышенный комфорт.

Работа над выбором принципа действия прибора:

Все рассмотренные нами ДУ состоят из передатчика и приёмника. Передача
информации может проходить с помощью ИК лучей, электро- магнитных волн и
искусственным светом. Передача информации с помощью ИК лучей наиболее
выгодная, так как электро- магнитные волны создают помехи другим бытовым
приборам, а световые лучи будут действовать только при прямой видимости и
с короткого расстояния не более 1,5 метра.
Чтобы конструкция была более дешевле, нами был выбран вариант типичного
ПДУ в роли передатчика. В этом случае возникла только сложность в
изготовлении преёмника. Преёмник должен удовлетворять таким требованиям:
1) Принимать сигналы и лучи ПДУ
2) Принимать лучи на наибольшем расстоянии
3) Обеспечивать высокую помехозащищённость (не реагировать на световые лучи
и помехи от сети)
4) Простота и дешевизна изготовления
С последней целью преёмник разработан на базе интегральной микросхемы
(К1056УП1), которая разработана специально для работы с фотодиодом
воспринимающим ИК лучи. Выход интегральной микросхемы связан с ждущим
мультивибратором (К561ЛЕ5), который формирует длительности порядком одной
секунды, после сигнал запоминается счётчиком дешифратором, который также
управляет переходным транзистором (КТ117А) управляющий силовым симистором.

Описание технической конструкции:


Перечень элементов к принципиальной схеме


дистанционного выключателя на ИК лучах:

|Резисторы |Конденсаторы |Полупроводниковые |
| | |приборы |
|R1- 330, R2- 2k, R3- |C1- 0,01, C2- 1000, C3- |VD1....VD5- КД102А, VD6-|
|150k, R4- 10k, R5- 75k, |3,3mk, C4- 220x16V, C5- |КС168А, VD7- КД102А, |
|R6- 47k, R7- 30k |10x16V, C6- 0,1mk, C9- |VD8- КЦ405А, VT1- |
|R8- 15k, R9- 3k, R10- |220x16V |КТ117А, BL- ФД263-01, |
|39k, R11- 220, R12- 220,| |EL1- АЛ307, DD1- |
|R13- 24k | |К561ЛЕ5, DA1- К1056УП1, |
| | |DD2- К561ИЕ8 |



[pic]

Описание технической конструкции

Приставка (рис. 1) собрана ИК- фотодиоде BL1, однопереходном транзисторе
VT1, тиристоре VS1, двух цифровых микросхемах DD1, DD1 и одной аналоговой
ИМС DA1. Последняя представляет собой интегральную микросхему, специально
предназначенную для работы с фотодиодом, воспринимающим ИК- лучи. В
качестве стандартного обрамления микросхема DA1 снабжённая не только
фотодиодом BL1, но и конденсаторами C1...C3. Простейшая интегрирующая цепь
R1-C4 обеспечивает развязку по цепи питания этой микросхемы относительно
остальной части приставки.
С выхода микросхемы DA1 (выход 10) импульсный сигнал подаётся на ждущий
мультивибратор, выполненный на элементах DD.1, DD.2, конденсаторе C5 и
резисторах R2, R3. Ёмкость конденсатора C5 и сопротивление резистора R3
выбраны так, чтобы ждущий мультивибратор формировал импульсы длительностью
порядка одной секунды. Следовательно, когда импульсные посылки ИК- лучей с
пульта ДУ будут производиться чаще чем через одну секунду приставка их
воспринимать не будет. Не реагирует она и на все кодовые последовательности
самого ИК- сигнала. Благодаря этому достигается высокая помехозащищённость
устройства. Эту умышленную "неповоротливость" приставки, если необходимо,
легко устранить, уменьшив ёмкость C5 или сопротивление R3.
Далее импульсный сигнал ждущего мультивибратора поступает (с вывода 4
DD1) на формирователь прямоугольных импульсов, который ещё усиливает общую
помехозащищённость устройства. Он собран на элементах DD1.3, DD1.4, и
резисторе R4 и конденсаторе C6. С выхода этого формирователя (вывод 11 DD1)
импульсный сигнал подаётся на выход CN счётчика дешифратора DD2.
Микросхема DD2 здесь используется как простейшая оперативная память,
способная сохранять то состояние, которое мы последний раз ввели в
устройство с помощью пульта ДУ и которое определяет собой текущий режим
освещения. Так, если счётчик дешифратор находится в состоянии 0, на всех
его выводах 1...6 будет низкий уровень, а потому конденсатор C7 постоянно
разряжен, и однопереходной транзистор VT1 не открывается.
При повышении напряжения начинает работать генератор, принцип работы
которого основан на свойстве однопереходного транзистора разряжать
конденсатор C2 через базу 1 при превышении напряжения на нём порогового
значения (база 2). Периодический разряд конденсатора С2 через обмотку 1
трансформатора, формирует во вторичной обмотке импульсы открывания
симистора VS1.
Нагрузкой симистора может быть любой бытовой прибор мощностью до 1000 Вт.
Сама схема управления потребляет не более 1,5 вольт и для уменьшения
габаритов имеет бестрансформаторное питание.
Если кратковременно (не дольше 1 с) нажать любую кнопку ДУ, на выходном
выводе 11 микросхемы DD1 низкий уровень напряжения на 1 с смениться
высоким. Положительный фронт (начало) этого импульса тотчас переведёт (по
входу CN) счётчик- дешифратор DD2 из нулевого в единичное состояние. Тогда
на выходе 1 (вывод 2) микросхемы DD2 возникнет высокий уровень (а на
выходе 2...6 он по- прежнему останется низким). Конденсатор С7 заряжается
через разделительный диод VD1 и сравнительно высокоомный резистор R5 до
момента открывания транзистора VT1 который наступает почти в самом конце
каждого полупериода переменного сетевого напряжения. Из- за этого тиристор
VS1 включается "поздно", а лампа EL1 будет едва- едва светить, как при
сумрачном свете "ночника".
Если ещё раз кратковременно нажать на произвольную кнопку ДУ, счётчик
дешифратор DD2 перейдёт в состояние 2 (вывод 4), благодаря чему будет идти
периодическая (с частотой 100 Гц, то есть через каждые 10 мс), зарядка
конденсатора С7 через диод VD2 и резистор R6. Поскольку сопротивление R6
заметно меньше сопротивления R5, конденсатор С7 станет заряжаться быстрее,
транзистор и тиристор станут открываться "раньше", а лампа будет гореть
немного ярче.
Ещё ярче она будет гореть, когда микросхема DD2 перейдёт в состояние 3
(зарядный резистор R7) или в состояние 4 (резистор R8). Наибольшая яркость
свечения лампы EL1 достигается, когда микросхема DD2 переключена в
состояние 5 (резистор 9). Важно, что из этого состояния счётчик дешифратор
DD2 прямым ходом отправляется в состояние 0. Дело в том, что выход 6 (вывод
5) DD2 связан с её входом R, благодаря чему ИМС DD2 способна принимать лишь
шесть состояний: 0, 1, 2, 3, 4 и 5.
Когда же требуется попросту включать или выключать лампу, вход R соединяют
с выходом 2 (вывод 4). В последнем случае единственный заряженный резистор
R5 должен иметь сопротивление порядка 3 кОм. В других же случаях
сопротивление зарядных резисторов подбирают индивидуально по потребности.
За счёт постепенного разогрева нити накала срок службы лампы в данном
устройстве существенно увеличивается по сравнению с её коммутацией обычным
выключателем .
Вся маломощная часть приставки (DA1, DD1, DD2 и VT1) питается от
параметрического стабилизатора, собранного на токоограничительном резисторе
R13, диоде VD7, стабилитроне VD6 и фильтрующих конденсаторов С8, С9.
Для улучшения защиты от помех микросхемы DA1 и DD1 вместе с деталями
обрамления желательно заключить в электромагнитный экран из тонкой жести,
заизолированной внутри бумагой или ПВХ- лентой. Фотодиод BL1 размещают так,
чтобы на него не падали прямые лучи солнца или осветительных ламп. Кроме
того, направление управляющего ИК- луча от пульта ДУ к телевизору или
магнитофону, разумеется, не должно совпадать с направлением луча к
фотодиоду BL1. Чтобы повысить чувствительность ИК- фотодиода, рекомендуется
расположить его в фокусе собирающей (увеличивающей) линзы диаметром 20...50
мм примерно с пятикратным увеличением. Здесь с успехом подойдёт стандартная
лупа часовщика. Это существенно повысит дальность, с которой можно
управлять приставкой. Подключают прибор вместо обычного выключателя,
зажигающего, например, лампы потолочной люстры, причём все они должны быть
соединены параллельно.

Сборка прибора

Преёмник ИК лучей организован на диоде ФД320, сигнал принимается
фотодиодным усилителем стандартной микросхемой К1056 УП1, специально
предназначенной для работы с фотодиодом принимающем ИК лучей. В результате
данная микросхема включается не по стандартному решению. Эта микросхема
состоит из трёх усилителей. Нами был выбран вариант фотодиода подключённого
к 1 и 3 усилителю, за исключением усилителя номер 2, что позволило
избегать влияния помех других бытовых приборов, и в момент включения
собственной нагрузки. С выхода микросхемы подаётся импульсный сигнал на
ждущий мультивибратор, выполненный на элементах микросхемы К561ЛЕ5.
Ёмкость С5 и R3 выбраны так, что ждущий мультивибратор формирует импульсы
порядком 1 секунды. Следовательно, когда импульсные посылки ИК лучей с
пульта ДУ будут производиться чаще чем через одну секунду приставка их
воспринимать не будет. Не реагирует она и на все последовательности и коды
самого ИК сигнала. Благодаря этому достигается высокая помехозащищённость
устройства. Эта как бы неповоротливость приставки можно легко устранить
уменьшив ёмкость С5 или сопротивление R3. Дальше импульсный сигнал ждущего
мультивибратора поступает на формирователь прямоугольных импульсов, который
ещё больше усиливает помехозащищённость прибора. Он собран на 3 и 4
элементах микросхемы К561ЛЕ5 с выхода этого формирователя сигнал подаётся
на вход счётчика дешифратора. Счётчик дешифратор используется как
простейшая оперативная память, способная сохранять то состояние, которое мы
в последний раз ввели с помощью ПДУ и которое определяет собой текущий
режим освещения(если в качестве прибора лампочка). Так, если счётчик
дешифратор находится в состояние 0 на всех его выходах 1...6 будет низкий
уровень, а потому конденсатор С7 постоянно разряжен, и однопереходной
транзистор VT1 не открывается. На свойстве однопереходного транзистора
разряжать конденсатор через базу один, при превышении на нём порогового
значения базы два основана работа генератора. В результате проведённых
исследований для управления нагрузкой нами был выбран симистор, так как он
позволяет включать не только омические, но и индуктивные нагрузки(5- 100
Вт). Для открывания симистора используется обмотка трансформатора, которая
обеспечивает гальваническую развязку сети от схемы конструкции и
обеспечивает открывание симистора в двух полупериодах, так как
периодический разряд конденсатора через обмотки трансформатора формирует во
вторичной обмотке импульсы открывания.

Отличия и преимущества от известных решений

Известными случаями в данном случае можно назвать обыкновенный
промышленный ПДУ и телевизор или видеомагнитофон которому он принадлежит,
эта система была рассмотрена выше, основная проблема ПДУ- его узкая
направленность, когда дистанционный включатель можно подключать к любым
приборам. Как похожие конструкции можно рассмотреть все виды дистанционного
управления: это: радиоволны, звуковые волны, различные световые волны и др.
От них наш прибор отличается большей помехозащищённостью, компактностью,
удобством управления, большим расстоянием управления, питанием от сети,
максимальной мощностью- 1 КВт, минимальной потребляемой мощностью и
необязательностью сборки передатчика.

Выводы

Так нами был создан дешёвый, универсальный, малогабаритный и надёжный
прибор, который можно пустить на конвейер.

Литература

1. Ремезанйев И. А. - Справочник- передатчики и фотоприёмники
дистанционного управления отечественных телевизоров.,
М., 1994.
2. С. А. Ельяшкевич- Цветные телевизоры ЗУСЦТ, М., Радио и связь, 1990 г.
3. В. Банников- Пульт управляет лампой- журнал "Радиолюбитель"
12- 98, с. 30- 33.
4. Ж-л - Радиокунструктор, 1999 г., 2000 г., г. Вологда.
5. Справочная книга радиолюбителя- конструктора, т. 1- т.2., М.,
Радио и связь, под редакцией Чистякова.