Kомпоненты, приборы, оборудование      
 |  Главная |  Каталог предприятий Украины |  Схемотехника |
 

Раздел на реконструкции, некоторые ссылки могут не работать!
  • Аудио
  • Безопасность
  • Бытовая электроника
  • Видео
  • Видеокамеры
  • Высоковольтные
  • Генераторы
  • Измерения
  • Интерфейсы
  • Коммутация
  • Компьютер
  • Медицина
  • Моделирование
  • Передатчики
  • Питание
  • Обработка данных
  • Предусилители
  • Радио

  • Веб-мастерам
    и писателям:
    Биржа статей. Продать - купить статью. Уникальные статьи: готовые и на заказ.


    Назад
       Устройство дистанционного управления бытовыми приборами через телефонную линию
       
       С. Якименко, г. Кременчуг
       Технические характеристики
       Число коммутируемых каналов 5
       Питание от сети переменного напряжения 220 В
       Потребляемая мощность 5 Вт
       Мощность нагрузки каждого канала 500 Вт
       (зависит от типа примененных реле).
       Напряжение питания нагрузки (максимальное) 220 В
       постоянного/переменного тока.
       Защита от КЗ в нагрузке 5 А
       Управляющие команды стандартный DTMF-тон
       Используемый
       канал связи телефонная или любая коммутируемая линия
       Защита от несанкционированного
       доступа пароль из любых 4 цифр.
       Блок управления выполнен на однокристальном микроконтроллере фирмы "Microchip" PIC16F628A-I/P (см. рисунок), соединенный с телефонной линией через стандартный телефонный шнур со штекером RJ-12 и с пятью розетками для подключения нагрузок.
       При появлении звонка с телефонной линии вызывное напряжение переменного тока поступает на светодиод оптрона ОР1 через конденсатор C9 и токоограничительный резистор R10 (диод VD6 служит для разрядки С9 во время отрицательного полупериода) и вызывает свечение светодиода оптопары, что в свою очередь приводит к уменьшению сопротивления перехода к-э транзистора, который подключен к входу RB7 микроконтроллера DD2. RC-цепочка R11, C10 необходима для исключения ложных срабатываний устройства при наборе номера с параллельно подключенного телефона при обычном использовании телефона, если в нем используется импульсный набор номера. Таким образом, микроконтроллер отслеживает количество вызывных сигналов и после пропуска двух звонков "снимает" трубку, т.е. занимает телефонную линию - появляется напряжение лог."1" на выходе порта RB6, транзистор оптопары ОР3 открывается и замыкает на "минус" базу транзистора Т6, который в свою очередь открывается и через стабилитрон VD7, резистор R1 замыкает телефонный шлейф. Далее контроллер выдает в телефонную линию звук "приглашения ввода пароля" в виде трехтональной (по нарастающей) звуковой посылки с выхода RB5 микроконтроллера DD2, которая через оптопару ОР2 переходом транзистора шунтирует стабилитрон VD7, а соответственно и линию, резистором R14 в такт звуковым сигналам. Конденсатор С11 служит для сглаживания прямоугольных импульсов с микроконтроллера, делая их более приятными на слух.
       Работа оператора начинается с ввода четырехзначного пароля, который программируются при прошивке микроконтроллера в области энергонезависимой памяти. Пароль и команды управления вводятся на другом конце телефонной линии с помощью DTMF-тона (в большинстве современных телефонов, если они работают в импульсном режиме набора, включение DTMF-тона осуществляется предварительным нажатием звездочки на клавиатуре телефона).
       Тональный (частотный) набор DTMF применяется в телефонах, радиостанциях и других устройствах связи. Двухтональный DTMF сигнал хорошо определяется при наличии помех в канале связи, поэтому его использование в системах дистанционного управления значительно повышает их надежность. Если устройство оснастить "обратной связью", что реализовано в данной конструкции, то получится в некотором роде интерактивное дистанционное управление.
       Исходя из вышесказанного был выбран способ передачи управляющих команд в виде DTMF-тона с применением микросхема КР1008ВЖ18, которая представляет собой приёмник-декодер двухтонального сигнала (код 2 из 8). Микросхема изготавливается в пластмассовом корпусе типа 2104.18-А (DIP-18) по КМОП технологии и содержит полосовые фильтры на переключаемых конденсаторах. Микросхема контролирует длительности поступающих двухтональных посылок и пауз между ними. Выходная информация выводится в виде 4-разрядного двоичного кода. Тактирование микросхемы осуществляется кварцевым генератором.
       Основные характеристики
       КР1008ВЖ18 :
       - детектирование всех 16 стандартных DTMF сигналов;
       - низкая потребляемая мощность 15 мВт;
       - один источник питания 5 В ± 5%;
       - использование стандартного телевизионного кварцевого резонатора с частотой 3,579545 МГц;
       - выходы с тремя состояниями;
       - энергосберегающий режим в неактивном состоянии;
       - низкая вероятность ошибки декодирования: 1/10000;
       - импортные аналоги: MV8870DP, MV8870-1DP, МТ8870, BT8870, НМ9270, IL9270, КТ3170.
       
       При вводе цифр пароля, а также управляющих команд, сигнал тона с телефонной линии через разделительный трансформатор ТР1, конденсатор С5 и резистор R2 поступает на инвертирующий вход IN- внутреннего операционного усилителя микросхемы DD1. Коэффициент усиления внутреннего ОУ равен 1 (Ку = R3/R2). Для смещения входа ОУ c выхода VT подается напряжение 2,5 B на неинвертирующий вход IN+. Входное сопротивление схемы приблизительно равно сопротивлению резистора R2. Кварцевый резонатор ZQ1 установлен совместно с конденсаторами С6, С7 для устойчивой работы тактового генератора микросхемы DD1 и тактирования микроконтроллера DD2. Продолжительность выходного сигнала лог."1" на выходе DSO (вывод 15) соответствует продолжительности тонального сигнала, поступившего на вход декодера. На этом выходе уровень лог."1" присутствует с момента опознавания сигнала DTMF-тона и поступления декодированного двоичного кода на выходы данных Q1...Q4. Выход DSO возвращается в состояние низкого уровня после опознавания и обработки межцифровой паузы (когда нет DTMF-тона).
       Резистор R4 и конденсатор С8, подключенные к выводам ESO и SI/GTO, задают минимальную длительность обработки тонального сигнала или паузы после того, как сигнал или межцифровая пауза были опознаны:
       - длительность обработки тонального сигнала tGTP = 0,875хR4хС8 (26 мс);
       - длительность обработки межцифровой паузы tGTA = 0,956хR4хС8 (29 мс).
       Как видно из расчета, временной интервал, необходимый для уверенного декодирования команды, довольно мал и в виду возможных перерывов сигнала в телефонной линии (из-за низкого качества последней) микроконтроллер осуществляет программную фильтрацию сигнала готовности для исключения эффекта дребезга (многократной выдачи команды). Временные интервалы сигналов микросхемы декодера, ее электрические характеристики и прочие данные приведены в [1, 2].
       Итак, при вводе цифр пароля на входах RA0 - RA4 микроконтроллера DD2 появляется код нажатой цифры и сигнал готовности. Микроконтроллер считывает этот код (в подтверждение нажатой клавиши пароля микроконтроллер посылает в линию короткий сигнал "биип"), после ввода всех четырех цифр сравнивает с записанным предварительно в его памяти паролем и если он совпадает, т.е. принят, выдает два звуковых сигнала высокого тона, если пароль неверен - два сигнала низкого тона и трубка "кладется", освобождая телефонную линию. В программе микроконтроллера осуществляется контроль времени ввода пароля. В случае длительного отсутстия сигналов, например, при случайном обрыве связи, устройство автоматически отключается от линии таким образом исключается бесконечное "зависание", делая доступной возможность повторной попытки дозвона.
       После введения правильного пароля необходимо ввести простую управляющую команду в формате "ХХ", где первый "Х" - номер канала управления, второй "Х" - желаемое действие (1- включить, 0 - отключить)
       Например:
       "1" "1" - будет включен 1 канал;
       "1" "0" - будет выключен 1 канал;
       Если до включения канала он уже был включен - никакого действия реально не происходит, за исключением подтверждающих тональных посылок, аналогично, если канал был выключен.
       При вводе команды, если:
       - она распознана контроллером и принята к исполнению, то выдается четыре тональных посылки высокого тона;
       - она не распознана в телефонную линию выдается высокий + низкий тон и никаких управляющих воздействий не происходит, необходимо повторить команду;
       - в течение длительного времени нет команд, устройство автоматически кладет "трубку" и приводится в исходное состояние.
       Для того чтобы вручную положить "трубку", в конце работы нажимаем на телефоне клавишу "#". Устройство освобождает телефонную линию, приводится в исходное состояние (но включенные ранее нагрузки не отключает) и ожидает следующего сеанса управления, который начнется аналогично вышеописанному. Следует отметить, что для надежной работы устройства нажимать клавиши тона необходимо в течение примерно одной секунды с такой же паузой между цифрами. На новых АТС и качественных линиях данное ограничение не обязательно!
       Порты RB0-RB4 микроконтроллера управляют транзисторными ключами Т1-Т5 и далее реле Р1-Р5, которые осуществляют управление конечной нагрузкой. В зависимости от мощности коммутируемой нагрузки выбирают тип реле. В авторском варианте применены импортные реле с напряжением питания обмотки 12 В, рассчитанные на ток 10 А и напряжение 250 В. Параллельно обмотке реле нужно установить диоды VD1-VD5.
       В зависимости от конечного назначения устройства схема соединения контактов реле может быть иная, нежели показано на схеме.
       Питается устройство управления от сети переменного тока 220 В через понижающий трансформатор ТР2, вторичная обмотка которого рассчитана на напряжение 12 В, ток 0,5 А.
       Правильно собранное устройство начинает работать сразу и не нуждается в налаживании. Может понадобиться корректировка номиналов некоторых деталей из-за разнообразия АТС. Например, если устройство не снимает "трубку" после второго вызывного сигнала или вообще не реагирует на них, необходимо уменьшить номинал резистора R10 в пределах нескольких кОм либо немного увеличить номинал конденсатора С9 (с шагом 0,1 мкФ) до уверенной работы узла на оптроне ОР1. Если звук ответных сигналов в линию будет слышен слабо - требуется уменьшить номинал резистора R14 до нескольких десятков Ом.
       Конструкция
       Блок управления, блок питания и коммутирующие реле размещаются в пластиковом корпусе подходящих размеров. Лучше всего для этих целей подходят корпуса из серии "Z", которые имеются в радиомагазинах в большом ассортименте. На передней панели располагается гнездо "Х2" для телефонной линии. Блок розеток для подключения нагрузок соединяют с основным блоком гибким многожильным проводом сечением 0,75…1 мм2 (в зависимости от мощности нагрузок). Трансформатор ТР1 - от любого вышедшего из строя компьютерного модема, конечно, если он остался цел. Вместо диодных мостов DB107 можно применить любые другие соответственно действующему на них напряжению. Оптроны ОР1-ОР3 указанного типа, но любого производителя. Транзисторы Т1-Т5 - любые n-p-n транзисторы с напряжениемк к-э не менее 15 В. Конденсатор С9 должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 200...250 В. Остальные - любого типа. Все резисторы типа МЛТ 0,125...0,25 Вт. Микросхема стабилизатора напряжения 5 В отечественная КРЕН5А или любая импортная L7805. Ключевой каскад управления можно выполнить на симисторе КУ202Н. Механические реле можно заменить на твердотельные, широко применяемые в промышленности.
       Так как блок питания устройства имеет гальваническое соединение с сетью переменного тока 220 В, при сборке следует соблюдать правила техники безопасности !
       Печатная плата блока управления размером 61х97 мм изготовлена из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм.
       
       Файлы с чертежами печатной платы в формате SprintLayout 4.0 можно взять на сайте автора по адресу: http://ut2hi.qrz.ru/UT2HI/du_5.htm
       или http://www.krs.poltava.ua/ page_develop/UT2HI/du_5.htm
       Программу для микроконтроллера можно получить у автора, написав по электронной почте по адресу: ut2hi@qsl.net
       
       Литература
       1. Кизлюк А. И. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства, 3-е изд. - М.: Библион, 1997, с.149-162.
       2. Микросхемы для телефонии и средств связи (Микросхемы для телефонии. Вып. 2). - М.: ДОДЭКА, 1998, с. 45-52.
       
       


     SVITEL © 2014  Мир электроники.  Admin  При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна. Rambler's Top100