Кодовый замок с дистанционным управлением от пульта
Предлагаю вариант кодового замка с дистанционным управлением (рис. 1), принцип работы которого основан на сравнении частоты внутреннего генератора и частоты излучения пульта дистанционного управления (ПДУ).
Принципиальная схема
Всю конструкцию принципиально можно разделить на следующие блоки: ПДУ, фотоприемник, генератор образцовой частоты, сумматор,схема задержки и схема управления исполнительным устройством.
Рис. 1. Принципиальная схема кодового замка с дистанционынм управлением.
ПДУ и генератор образцовой частоты построены на логических элементах 2И-НЕ (ИМС К155ЛАЗ). Элементы R16, R17 и С5 в генераторе образцовой частоты являются частотозадающими, их необходимо разместить как можно ближе к микросхеме DD1 и как можно дальше от источников тепла, так как при воздействии тепла может измениться частота генератора.
Фотоприемник. Для приема инфракрасных сигналов используется фотодиод VD1 - фотогальванический приемник, обладающий односторонней проводимостью при воздействии на него энергии лучей.
При облучении фотодиода модулированным инфракрасным лучом через него протекает ток, совпадающий по форме с сигналом инфракрасного излучения от пульта дистанционного управления. Электрический сигнал усиливается предварительным усилителем на транзисторах VT2-VT5.
Транзистор VT1 является динамической нагрузкой фотодиода и предназначен для подавления постоянного фона окружающего излучения.
С коллектора транзистора VТ1 электрический сигнал поступает на первый каскад - змиттерный повторитель на транзисторе VТ2, режим которого задается элементами R1, R5, VТt. Усиленный по току сигнал с эмиттера транзистора VT2 поступает на базу транзистора VT3- второго каскада, усилителя по напряжению, инвертируется и поступает на третий каскад усилителя VТ4.
Режимы второго и третьего каскадов по постоянному току определяются резисторами R7, R4, R3 и R10, R9, а по переменному току - резисторами R7, R6 и R10 соответственно.
Коллекторными нагрузками каскадов служат резисторы R8 и R11. С эмиттера транзистора VT3 снимается сигнал отрицательной частотно-зависимой обратной связи для сравнения фона окружающей среды.
Напряжение низкочастотного фона выделяется фильтром нижних частот R7, С2, R6 и R4, С1. R3 и поступает на базу инвертора VТ1. Резистор R1 задает режим транзистора VТ1 по току.
Выделенный на нагрузке третьего каскада - резисторе R11 - импульсный сигнал через разделительный конденсатор С4 поступает на ограничитель VТ5, VD2, необходимый для селекции сигнала на фоне шумов и помех с амплитудой ниже пороговой.
С нагрузки транзистора VТ5 - резистора R13 - усиленный инвертированный сигнал подается на один из входов схемы сравнения частот.
Резистор R12 служит для закрывания транзистора VТ5 в отсутствие сигнала, а диод VD2 - для температурной стабилизации напряжения на его коллекторе. С помощью резистора R15 сигнал ослабляется до уровня ТТЛ; этот резистор предусмотрен для нормальной работы формирователя коротких импульсов, собранного на элементах DD2.1...DD2.4.
Схема сравнения частот предназначена для сравнения двух импульсных последовательностей, которые поступают с генератора образцовой частоты и фотоприемника.
Схема состоит из формирователей коротких импульсов (DD2, DD3), RS-триггера (DD4.1, DD4.2), цепей задержки (DD6.2, DD6.5, DD6.3, DD6.6) и двух узлов совпадения (DD4.3, DD4.4).
Рассмотрим работу схемы сравнения по временным диаграммам, показанным на рис. 2. Предположим, что импульсные последовательности, которые поступают на вход формирователей коротких импульсов, равны по частоте (t1 = f2). На выходах 11 элементов DD2.4, DD3.4 будут импульсы отрицательной полярности, которые переключают RS-триггер.
Задержанные импульсы с его выходов и проинвертированные элементами DD6.1, DD6.4 импульсы с выходов формирователей поступают на входы элементов DD4.3, DD4.4. Так как положительные перепады этих импульсов на входах элементов DD4.3 и элемента DD4.4 не совпадают по времени, то на выходах этих элементов импульсы будут отсутствовать.
Рис. 2. Временные диаграммы работы схемы.
Теперь рассмотрим случай, когда частоты входных импульсов различны (f1 > f2). Как и в первом случае, на входе элемента DD4.4 положительные перепады импульсов не совпадают по времени, поэтому на его выходе импульсы отсутствуют. На входах элемента DD4.3 импульсы совпадают по времени, и на вывод проходят “лишние” импульсы. Число этих импульсов пропорционально разности частот f1 и 12. В том случае, когда ft < f2, импульсы будут на выводе 11 DD4.4.
Сумматор одноразрядных чисел в двоичном коде выполнен на микросхеме DD5 К155ИМ5. Из таблицы состояний (рис. 3) видно, что на выходе С n+1, (вывод 5) будет логический “0" только в том случае, если на входы А и В будут поданы низкие уровни.
В случае равенства частот f1 и 12 это условие будет выполнять схема сравнения частот. Логический элемент DD7.1 инвертирует низкий уровень в высокий для работы схемы задержки.
Рис. 3. Таблица состояний микросхемы.
Схема задержки собрана на элементах DD7.2, DD7.3, резисторе R20 и конденсаторе С7. Высокий логический уровень с вывода 3 DD7.1 заряжает конденсатор С7, одновременно на выводе 6 DD7.2 появляется логический “0" и инвертируется элементом DD7.3 в высокий уровень для работы схемы управления исполнительным устройством.
При исчезновении одной из частот (например, при отключении ПДУ) на одном из входов сумматора появится высокий уровень, что приведет к появлению логической единицы на выходе Сп+1 сумматора.
Но поскольку конденсатор С7 еще заряжен, то на выводе 8 DD7.3 еще некоторое время будет присутствовать высокий уровень, что обеспечивает кратковременную работу устройства управления. Время задержки определяется резистором R19 и конденсатором С7.
В момент появления высокого уровня на выводе 8 DD7.3 транзистор VТ6 открывается и срабатывает реле К1, что приводит в действие высоковольтную часть схемы, т.е. исполнительное устройство ВМ1.
Светодиод VD4 индицирует о работе исполнительного устройства. В качестве исполнительного устройства можно использовать готовый электромагнит МИС1100У43, который обеспечивает тяговое усилие 1,5 кг и ход рабочей части 15 мм. Схема управления исполнительным устройством (высоковольтная часть) изображена на рис. 4. Реле К1 - РЭС-60(0202).
Рис. 4. Схема управления исполнительным устройством.
На рис. 5 приведена схема источника питания на 5 В и 12 В для питания логической части схемы и фотоприемника соответственно.
Рис. 5. Схема источника питания на 5 В и 12 В для питания логической части схемы и фотоприемника.
На рис. 6 приведена схема ПДУ; принцип его работы аналогичен принципу работы генератора образцовой частоты.
Рис. 6. Схема пульта дистанционного упарвления.
Настройка схемы сводится к установке равенства частот f1 и 12. Резистором R15 необходимо выставить размах частоты f1 в пределах 4,0...4,5 В при включенном ПДУ. При необходимости подбирают номиналы резистора R19 и конденсатора G7, от номиналов которых зависит время задержки.
А. Карась. РМ-08-17.
Литература:
- Глотов А. Устройство сравнения частоты. - Радио, 1988, №9, с. 48.
- Цифровые интегральные микросхемы. Справочник. - Мн.: “Полымя”, 1996, 605 с.