Устройство многокомандного дистанционного управления на микроконтроллере для проведения пиротехнических шоу с использованием электровоспламенителей . Схема, описание

Бесплатная техническая библиотека

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

Устройство многокомандного дистанционного управления на микроконтроллере для проведения пиротехнических шоу с использованием электровоспламенителей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная техническая библиотека

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

Комментарии к статье

Предлагаемое вниманию устройство многокомандного дистанционного управления разрабатывалось для проведения пиротехнических шоу с использованием электровоспламенителей.

Обладая несомненными преимуществами по сравнению с громоздкими проводными пультами оно, тем не менее, не уступает им в надежности, благодаря использованию современной элементной базы и цифрового кодирования сигнала. Очевидно, что область применения подобного рода устройств весьма широка.

Дистанционное управление состоит из передающей части и восьми приемных частей (по 30 команд в каждой). Управление фейерверком осуществляется со стандартной клавиатуры персонального компьютера, подключенной к передающей части пульта. Передающая часть снабжена дисплеем для отображения текущего режима работы и номеров исполняемых команд. На передней панели передатчика расположены светодиоды (2 шт). Один- индикатор включения усилителя мощности передатчика, второй- индикатор разряда батареи питания.

Если дальность между приемниками и передатчиком не превышает 20-30м, работать возможно с выключенным усилителем мощности. При этом потребляемый передающей частью ток составит 50 мА. Если требуется большая дальность, необходимо включить усилитель мощности ( на клавиатуре это F12). В этом режиме потребляемый ток составит 150мА. Уверенная работа наблюдалась во время испытаний на удалении около 1 км по открытой местности.

Радиоканалы устройства работают на относительно высоких частотах - 166,7 МГц ( 0 канал). Удобство этих частот налицо: при малых размерах антенн (40 см) и небольшой мощности передатчика (0,3 Вт) достигается "приличная" дальность уверенной работы. В устройстве реализованы 10 частотных каналов связи, как в радиотелефоне или радиостанции. Переход с канала на канал осуществляется нажатием клавиши F11. При переключении на следующий частотный канал приемники реагируют "бегущим огнем" на нижнем ряду светодиодов, для наглядности исполнения команды.

Для стабилизации частот гетеродина и задающего генератора передатчика применены синтезаторы сетки частот, реализованные на микросхемах фирмы "Sanyo" LM 7001, хорошо зарекомендовавшие себя во многих конструкциях на частоты даже выше паспортных для этой микросхемы.

В каждом из приемников предусмотрен НЧ монитор ( на схеме не показан) для оценки на слух помеховой обстановки в конкретном месте применения устройства.

Режимы работы

ESC	Начало работы с 1 по 50 команду ( используются кнопки алфавита); на дисплее высвечиваются "0 0 0"
F1	Работа с 50 по 100 команду ( используются те же кнопки алфавита); на дисплее высвечиваются "0 5 0"
F2	Работа с100 по 150
F3	Работа с 150 по 200
F4	Работа с 200 по 255
F5	"Синхронная работа". Все приемники исполняют с первой по тридцатую команду. В этом режиме задействованы только 30 клавиш, а остальные отключаются ( в предпоследнем знакоместе дисплея появляется "Р").
F6	Работа в реальном времени согласно нажатой клавиши номера команды. В этом режиме разрешено напряжение на выходе исполнительных ключей ( происходит реальное срабатывание электровоспламенителей), в последнем знакоместе дисплея появляется "Р" и изменяется тон озвучивания нажатой клавиши. Если режим F6 выключен, выстрела не произойдет. Это удобно для проверки уверенности связи и прохождения команд между приемником и передатчиком ( тренировочный режим).
F7	Режим -"автомат". В первом знакоместе дисплея возникает "F". При нажатии любой клавиши номера команды следующие, вплоть до последней, будут срабатывать автоматически с интервалом 1 сек. По достижению последней команды, устройство вернется в начало и остановиться ( на дисплее "0 0 0"). Остановить процесс можно нажатием клавиш "F1-F12" или " enter". Возобновить дальнейшую работу можно " пробелом". "Пробел" при выключенном автомате (если его удерживать) включает команды по очереди, вплоть до 255-й с интервалом 0,5 сек.
F8	Установка интервала ( доступна только в режиме "автомат"). От 1 до 5 сек, 10 позиций.
F9	Выключение озвучивания клавиш ( по умолчанию звук есть).
F10	Включение/выключение режима прозвонки на приемных блоках ( для снижения энергопотребления). При этом гаснет средний ряд светодиодов, индицирующий подключенные воспламенители ( по умолчанию режим прозвонки включен). Когда все 30 воспламенителей включены в устройство и все 30 светодиодов светятся, потребляемый ток в режиме ожидания приемной части - 150мА. В "эконом - режиме" - 50мА.
F11	Переключение частотных каналов. По включению все устройства, и приемники, и передатчик устанавливаются на нулевой канал ( на дисплее не отображается). Отображаются каналы 1-9. Команда передатчиком передается троекратно. Рекомендуется переключение каналов производить только при уверенной связи, ибо в условиях сильных помех некоторые из приемников могут " не услышать" команду и остаться на предыдущем канале связи.
F12	Включение/ выключение усилителя мощности передатчика. Индикатор-светодиод.

Настройка

(нажмите для увеличения)

Когда все платы безошибочно собраны и еще не впаяны на свои места в "материнке", целесообразно произвести приблизительную настройку задающего генератора передатчика и гетеродина приемника. Подав +5V на ножку 4 МС3361, подключают УНЧ к ее девятой ноге и убеждаются в наличии шума частотного детектора. Покрутив сердечник фазосдвигающего контура, добиваются максимального значения шума. Причем, диапазон регулировки сердечника должен позволять получать максимум шума приблизительно в среднем его положении.

Устройство многокомандного дистанционного управления на микроконтроллере для проведения пиротехнических шоу с использованием электровоспламенителей. Схема УНЧ

Далее измеряют частоту гетеродина приемника. Пока синтезатор не "прошит" контроллером, частота будет весьма нестабильна. Подбором емкостей, помеченных на схеме *, добиваются приблизительного значения показаний частотомера на уровне около 155 МГц. Во время грубой настройки не следует трогать витки катушки гетеродина, а можно временно впаять параллельно емкость 1-7 пФ. Затем впаивают платы контроллера, фильтра и индикации в "материнку". Ели все правильно собрано и "прошит" процессор, на плате индикации инициируется команда "бегущий огонь". Это тестовая команда будет выполняться каждый раз по включению питания на приемной части.

Следующий шаг. Аккуратно, на длинных проводах, подпаивают к "материнке" плату приемника с СЧ. Измеряют напряжение в контрольной точке (2,5+/- 0,5V).Еще раз подстраивают гетеродин, подбирая более точно емкости 68 и 39 пФ до появления нужного напряжения. Окончательная подстройка достигается раздвиганием витков контура. При этом нежелательно параллельно ему оставлять подстроечный конденсатор, т. к. при малейшем изменении его емкости ( температура, удар) гетеродин выйдет из области захвата ФАПЧ. Экранировать контур обязательно.

Повторяем те же процедуры с СЧ передатчика с той лишь разницей, что показателем нормальной работы контроллера и остальных узлов "материнки" передатчика будут "0 0 0" на дисплее и звук из пьезоизлучателя. Включаем клавиатуру в гнездо и убеждаемся, что при нажатии на клавиши, на дисплее отображаются их номера. Питание дисплея составляет около 1,3V ( подбирается по отсутствию засветки лишних сегментов).

Когда СЧ передающей части настроен ( в контрольной точке 2,5V +/- 0.5V), устанавливаем его частоту 166,7 МГц точно подбором емкостей возле кварца 7,2МГц, помеченных *.

Включаем приемную часть и настраиваемся точно на сигнал передатчика ( подбором тех же емкостей, только на СЧ приемника), контролируя с вывода 9 МС 3361 пропадание шума. Уносим передатчик от приемника, пока приемник не зашумит. Настраиваем согласующий контур связи гетеродина со смесителем по максимально возможному пропаданию шума.

Нажимаем любую из клавиш алфавита на клавиатуре. В приемнике слышим код. Настраиваем фазосдвигающий контур до пропадания искажений звука, одновременно уменьшая в передатчике амплитуду модуляции. Затем устанавливаем уровень модуляции до нормального, неискаженного звука из приемника на 9 ноге МС3361. Окончательная настройка приемника производится регулировкой витков катушек УРЧ по максимальной чувствительности с включенной антенной ( четверть волны). Во время этого этапа настроек, усилитель мощности передатчика все время выключен и к нему не подключена антенна.

Следующий этап. Контролируем звук на выводе 7 LM358 ( выход фильтра второго порядка с резонансной частотой 1,5 кГц). Это частота пилот-тона, генерируемая передатчиком. Фильтр в настройке не нуждается. На 7-й ноге фильтра обязательно должно присутствовать половинное напряжение питания ( 2,5V) во время отсутствия сигнала.

При выключенном передатчике шум ЧД после фильтра еле слышен, а 1,5кГц проходят с амплитудой 0,5V.Далее проверяем звук на порту "контрольный". Это цифровой выход внутреннего компаратора процессора. Звук должен быть четким даже если с ЧД слышен вместе с кодом приблизительно 50-ти процентный шум. На плате индикации в это время должны зажигаться светодиоды, согласно командам с клавиатуры передающей части. Компаратор процессора настроен програмно на 2,55V. Опорное напряжение берется с шины питания внутри микросхемы. Следовательно, если КРЕН 5А допустит дрейф напряжения в любую сторону, опорное напряжение также изменится. Главное условие - чтобы фильтр и контроллер питались по одной шине, тогда и "дрейфовать" они будут вместе, что не скажется на пороге реакции компаратора. Следует уделить особое внимание резисторам 22к, формирующим искусственную среднюю точку для LM358, они должны быть идентичны.

Подбором сопротивления 120к, соединяющего 9- ю ногу МС3361 и вход фильтра, добиваются максимального отклика компаратора при прохождении сигнала в условиях шума. Однако, слишком уменьшать сопротивление не стоит. Разумным компромиссом можно считать периодическое возникновение "единиц" на контрольном порту ( приблизительно 1 раз в 3 сек)из-за шума ЧД, когда передатчик выключен.

Усилитель мощности

Прежде чем настраивать УМ, следует регулировкой витков контуров полосового фильтра на входе добиться максимума ВЧ напряжения на нагрузке 50 Ом, подключенной к затвору ПТ и общему проводу. Это напряжение должно составлять 100 мV. Подбором делителя напряжения, подключенному к затвору, устанавливают ток покоя оконечного каскада в пределах 100 мА. Подключают эквивалент нагрузки на выход и, главным образом регулируя последовательный контур между ПТ и ФНЧ, добиваются максимума напряжения на нагрузке. Подключив антенну, следует побороться с " возбуждением ", если оно возникнет. На практике его не наблюдалось, но если УМ собран на биполярном СВЧ транзисторе (был вариант на BFG 135) оно было. В этом случае шунтируют коллекторный дроссель резистором около 100 Ом.

Необходимо также обратить внимание на качество сигнала с выключенным УМ и при его включении. При включении УМ качество сигнала ( нч с выхода приемника) не должно ухудшаться. Это также касается сложенной или развернутой телескопической антенны при включенном УМ.

Цифровая часть состоит из контроллера и сдвиговых регистров. Код, принятый микроконтроллером, преобразуется в данные и стробыдля сдвигающих регистров, устанавливающих лог 1 на ножках, соответствующих полученным командам.

Силовая часть состоит из мощных ключей управляемых сдвиговыми регистрами. Схема исполнительного силового устройства на 23-ю команду очерчена пунктиром. Остальные каналы идентичны .Нижний на схеме полевой транзистор ( разрешение режима реальной стрельбы)общий для всех 30 силовых ключей. Сдвиговые регистры питаются отдельно от 6-вольтового стабилизатора для того, чтобы на их выходах, нагруженных на светодиоды было достаточное напряжение для обеспечения ключевого режима работы мощных ПТ.

Детали

В основном устройство собрано на зарубежных СМД элементах. Транзисторы инвертора СЧ могут быть буквально любыми кремниевыми малой мощности с коэффициентом усиления не менее 100 ( например зарубежный аналог КТ 315 в СМД исполнении).

Варикапы выпаяны из радиотелефона "Харвест", их марка, согласно схеме 1SV215 ( с другими эксперименты не проводились) .

Катушки все, кроме гетеродинной и фазосдвигающего контура приемника, имеют по 4 витка провода диаметром 0,6 мм, полный диаметр катушки - 5 мм. Контур гетеродина приемника имеет 5 витков того же провода, диаметр катушки тот же. Фазосдвигающий контур взят, опять же, с "Харвеста" и имеет 140 витков провода, диаметром 0,07 мм. Этот контур можно изготовить самостоятельно, намотав 140 витков провода на контуре ( например, от импортных УКВ приемников). При 140 витках всегда удавалось попасть в резонанс путем подбора емкости, параллельно этому контуру.

Файлы печатных плат здесь(не в зеркальном отображении). Печатные платы могут немного не соответствовать схеме ( на уровне лишнего резистора в цепях питания, или лишней блокировочной емкости). Плат передатчиков 2 (существенных отличий нет),поскольку было собрано 2 варианта.

Устройство многокомандного дистанционного управления на микроконтроллере для проведения пиротехнических шоу с использованием электровоспламенителей

Следует отметить, что при разработке этого устройства приняты особые меры, как программные, так и "железные", по борьбе с ложными срабатываниями.

Скачать файлы разводки плат в формате lay

Демо-версии прошивок контроллеров передатчика и одного приемника можно получить бесплатно у автора

Автор: Сергей, г. Кременчуг, 8-050-942-35-95, blaze@vizit-net.com, blaze2006@ukr.net; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива

Удаленное управление для PlayStation 3 28.11.2011

В розничную продажу поступил манипулятор для консоли PlayStation 3 от компании Hyperkin, который предлагает большую функциональность, чем стандартный джойстик. Устройство оснащено многочисленными кнопками, с помощью которых можно управлять игровыми персонажами и плеером DVD/Blu-ray, а наличие QWERTY-клавиатуры позволяет общаться с другими игроками по Сети.

Зарядка встроенного в пульт аккумулятора осуществляется посредством USB-кабеля. Средняя розничная цена устройства составляет $30.

Другие интересные новости:

▪ Камера фотографирует и мгновенно печатает

▪ Увидь, понюхай, прикоснись - телевидение завтрашнего дня

▪ Стресс одного партнера приводит к лишнему весу у другого

▪ Гибкая перезаписываемая память

▪ Строительство крупнейшего предприятия по прямому удалению углекислого газа из воздуха

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Дозиметры. Подборка статей

▪ статья Золотая середина. Крылатое выражение

▪ статья Сколько музыкантов и композиторов произошло из семьи Бахов? Подробный ответ

▪ статья Сверло для большого диаметра. Домашняя мастерская