Um dispositivo para controle remoto multicomando em um microcontrolador para a realização de shows pirotécnicos usando ignitores elétricos. Esquema, descrição

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Dispositivo de controle remoto multicomando em um microcontrolador para shows pirotécnicos usando ignitores elétricos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O dispositivo de controle remoto multicomando proposto foi desenvolvido para shows pirotécnicos usando ignitores elétricos.

Possuindo vantagens inegáveis sobre os volumosos controles remotos com fio, não é, no entanto, inferior a eles em termos de confiabilidade, graças ao uso de base de elementos modernos e codificação de sinal digital. Obviamente, o escopo de tais dispositivos é muito amplo.

O controle remoto consiste em uma parte transmissora e oito partes receptoras (30 comandos cada). Os fogos de artifício são controlados a partir de um teclado de PC padrão conectado à parte transmissora do controle remoto. A parte transmissora está equipada com um display para exibir o modo de operação atual e o número de comandos executáveis. Existem LEDs (2 unid.) no painel frontal do transmissor. Um é o indicador de amplificador de potência do transmissor ligado, o segundo é o indicador de bateria fraca.

Se a distância entre os receptores e o transmissor não exceder 20-30m, é possível trabalhar com o amplificador de potência desligado. Nesse caso, a corrente consumida pela parte transmissora será de 50 mA. Se for necessário um alcance maior, o amplificador de potência deve ser ligado (no teclado é F12). Neste modo, o consumo de corrente será de 150mA. Trabalho confiável foi observado durante os testes a uma distância de cerca de 1 km em áreas abertas.

Os canais de rádio do dispositivo operam em frequências relativamente altas - 166,7 MHz (canal 0). A conveniência dessas frequências é óbvia: com tamanhos de antena pequenos (40 cm) e baixa potência do transmissor (0,3 W), uma faixa "decente" de operação confiável é alcançada. O dispositivo possui 10 canais de comunicação de frequência, como em um radiotelefone ou estação de rádio. A transição de canal para canal é realizada pressionando a tecla F11. Ao mudar para o próximo canal de frequência, os receptores reagem com um "disparo contínuo" na linha inferior de LEDs, para maior clareza na execução do comando.

Para estabilizar as frequências do oscilador local e do oscilador mestre do transmissor, foram utilizados sintetizadores de grade de frequência, implementados nos microcircuitos Sanyo LM 7001, que se comprovaram em muitos projetos em frequências ainda maiores do que as do passaporte para este microcircuito.

Cada um dos receptores é fornecido com um monitor de baixa frequência (não mostrado no diagrama) para avaliar o ruído ambiente em um determinado local de uso do dispositivo pelo ouvido.

Modos de operação

CES	Começando do comando 1 a 50 (são usados os botões do alfabeto); o visor mostra "0 0 0"
F1	Trabalhe de 50 a 100 comandos (são usados os mesmos botões do alfabeto); o visor mostra "0 5 0"
F2	Trabalhe de 100 a 150
F3	Trabalho de 150 a 200
F4	Trabalho de 200 a 255
F5	"Trabalho síncrono". Todos os receptores executam do primeiro ao trigésimo comando. Neste modo, apenas 30 teclas são usadas, e as demais são desabilitadas (um "P" aparece na penúltima familiaridade do display).
F6	Operação em tempo real de acordo com a tecla numérica de comando pressionada. Neste modo, a tensão é permitida na saída das teclas executivas (há um funcionamento real dos acendedores elétricos), "P" aparece na última familiaridade do display e o tom da tecla pressionada muda. Se o modo F6 estiver desligado, o tiro não será disparado. Isso é útil para verificar a comunicação e passar comandos entre o receptor e o transmissor (modo de prática).
F7	Modo - "automático". "F" aparece no primeiro caractere do visor. Ao pressionar qualquer tecla do número do comando, o seguinte, até o último, será acionado automaticamente com intervalo de 1 segundo. Ao atingir o último comando, o dispositivo retornará ao início e parará ("0 0 0" no display). Você pode interromper o processo pressionando as teclas "F1-F12" ou "enter". Você pode retomar o trabalho com um "espaço". "Espaço" quando a máquina está desligada (se você segurar) liga os comandos sucessivamente, até o 255º com um intervalo de 0,5 segundos.
F8	Configuração do intervalo (disponível apenas no modo "automático"). De 1 a 5 seg, 10 posições.
F9	Desligue o som das teclas (por padrão, há um som).
F10	Ativar/desativar o modo de discagem nas unidades receptoras (para reduzir o consumo de energia). Ao mesmo tempo, a linha do meio de LEDs, indicando os dispositivos de ignição conectados, apaga (o modo de discagem é ativado por padrão). Quando todos os 30 dispositivos de ignição estiverem conectados ao dispositivo e todos os 30 LEDs estiverem acesos, o consumo de corrente de espera do receptor é de 150mA. No modo "economia -" - 50mA.
F11	Comutação de canais de frequência. Quando ligado, todos os dispositivos, tanto receptores quanto transmissores, são ajustados para o canal zero (não mostrado no display). Os canais 1-9 são exibidos. O comando é transmitido pelo transmissor três vezes. Recomenda-se trocar de canal apenas com uma conexão confiável, pois em condições de forte interferência alguns dos receptores podem "não ouvir" o comando e permanecer no canal de comunicação anterior.
F12	Liga/desliga o amplificador de potência do transmissor. LED indicador.

Fixação

(clique para ampliar)

Quando todas as placas estiverem corretamente montadas e ainda não soldadas em seus lugares na "placa-mãe", é aconselhável fazer um ajuste aproximado do oscilador mestre do transmissor e do oscilador local do receptor. Aplicando + 5V à perna 4 do MC3361, conecte o ULF à sua nona perna e certifique-se de que haja ruído do detector de frequência. Ao torcer o núcleo do circuito de mudança de fase, o valor máximo de ruído é alcançado. Além disso, a faixa de ajuste do núcleo deve permitir que você obtenha o ruído máximo aproximadamente em sua posição intermediária.

Dispositivo de controle remoto multicomando em um microcontrolador para shows pirotécnicos usando ignitores elétricos. Esquema ULF

Em seguida, meça a frequência do oscilador local do receptor. Até que o sintetizador seja "piscado" com o controlador, a frequência ficará muito instável. Ao selecionar as capacidades marcadas no diagrama *, um valor aproximado das leituras do medidor de frequência é alcançado em um nível de cerca de 155 MHz. Durante o ajuste aproximado, você não deve tocar nas voltas da bobina do oscilador local, mas pode soldar temporariamente uma capacitância de 1-7 pF em paralelo. Em seguida, o controlador, o filtro e as placas de exibição são soldados na "placa-mãe". Se tudo estiver montado corretamente e o processador estiver "flasheado", o comando "running fire" é iniciado na placa de exibição. Este comando de teste será executado toda vez que a energia for ligada na extremidade receptora.

Próxima Etapa. Com cuidado, em fios longos, solde a placa do receptor com médios na "placa-mãe". Meça a tensão no ponto de teste (2,5+/- 0,5V) Novamente ajuste o oscilador local, selecionando com mais precisão as capacitâncias de 68 e 39 pF até que apareça a tensão desejada. O ajuste final é obtido empurrando as curvas de contorno. Ao mesmo tempo, é indesejável deixar um capacitor trimmer em paralelo com ele, pois com a menor alteração em sua capacitância (temperatura, impacto), o oscilador local sairá da área de captura do PLL. A blindagem é obrigatória.

Repetimos os mesmos procedimentos com o transmissor midrange, com a única diferença de que a indicação do funcionamento normal do controlador e demais nós da "placa mãe" do transmissor será "0 0 0" no display e o som do o emissor piezo. Ligamos o teclado no slot e garantimos que, ao pressionar as teclas, seus números sejam exibidos no visor. A fonte de alimentação do display é de cerca de 1,3V (é selecionada de acordo com a ausência de iluminação de segmentos extras).

Quando a faixa média da parte transmissora estiver sintonizada (no ponto de controle 2,5 V +/- 0.5 V), defina sua frequência para 166,7 MHz selecionando com precisão os capacitores próximos ao quartzo de 7,2 MHz marcado com *.

Ligamos a parte receptora e sintonizamos exatamente no sinal do transmissor (selecionando as mesmas capacitâncias, apenas na faixa média do receptor), controlando o desaparecimento do ruído da saída 9 do MS 3361. Levamos o transmissor para longe do receptor até que o receptor faça barulho. Ajustamos o loop correspondente para conectar o oscilador local ao mixer de acordo com a perda máxima possível de ruído.

Pressione qualquer uma das teclas do alfabeto no teclado. Ouvimos o código no receptor. Ajustamos o circuito de mudança de fase até que a distorção do som desapareça, reduzindo simultaneamente a amplitude da modulação no transmissor. Em seguida, defina o nível de modulação para som normal e sem distorção do receptor no pino 9 do MC3361. A sintonia final do receptor é feita ajustando as voltas das bobinas URF para máxima sensibilidade com a antena ligada (quarto de onda). Durante esta fase de configuração, o amplificador de potência do transmissor é desligado o tempo todo e nenhuma antena é conectada a ele.

Próximo estágio. Controlamos o som no pino 7 do LM358 (saída do filtro de segunda ordem com frequência de ressonância de 1,5 kHz). Esta é a frequência do tom piloto gerada pelo transmissor. O filtro não precisa ser configurado. Na 7ª perna do filtro, metade da tensão de alimentação (2,5V) deve estar presente durante a ausência de sinal.

Quando o transmissor está desligado, o ruído de frequência após o filtro é quase inaudível e 1,5 kHz passa com uma amplitude de 0,5 V. Em seguida, verificamos o som na porta "controle". Esta é a saída digital do comparador interno do processador. O som deve ser claro mesmo se aproximadamente 50% de ruído for ouvido junto com o código. Neste momento, os leds da placa indicadora devem acender, conforme comandos do teclado da parte transmissora. O comparador de processador é configurado por software para 2,55 V. A tensão de referência é retirada do barramento de alimentação dentro do chip. Portanto, se o ROLL 5A permitir que a tensão varie em qualquer direção, a tensão de referência também mudará. A principal condição é que o filtro e o controlador sejam alimentados pelo mesmo barramento, então eles irão "derivar" juntos, o que não afetará o limite de resposta do comparador. Preste atenção especial aos resistores de 22k que formam o ponto médio artificial para o LM358, eles devem ser idênticos.

Ao selecionar uma resistência de 120k conectando a 9ª perna do MC3361 e a entrada do filtro, o comparador atinge a resposta máxima quando o sinal passa por condições ruidosas. No entanto, você não deve reduzir muito a resistência. Um compromisso razoável é a ocorrência periódica de "uns" na porta de controle (aproximadamente 1 vez em 3 segundos) devido ao ruído RR quando o transmissor é desligado.

Amplificador

Antes de sintonizar o PA, você deve ajustar as voltas dos circuitos do filtro passa-faixa na entrada para atingir a tensão máxima de RF em uma carga de 50 ohms conectada ao portão FET e ao fio comum. Esta tensão deve ser de 100 mV. Ao selecionar um divisor de tensão conectado ao gate, a corrente quiescente do estágio final é ajustada em 100 mA. Eles conectam a carga equivalente à saída e, principalmente ajustando o circuito série entre o FET e o LPF, atingem a tensão máxima na carga. Depois de conectar a antena, você deve lidar com a "excitação" se ocorrer. Na prática não foi observado, mas se o PA fosse montado em um transistor bipolar de micro-ondas (havia opção no BFG 135), sim. Nesse caso, o indutor do coletor é desviado com um resistor de cerca de 100 ohms.

Também é preciso ficar atento à qualidade do sinal com o PA desligado e quando ligado. Quando o PA está ligado, a qualidade do sinal (LF da saída do receptor) não deve se deteriorar. Isso também se aplica a uma antena telescópica dobrada ou desdobrada com o PA ligado.

A parte digital consiste em um controlador e registradores de deslocamento. O código recebido pelo microcontrolador é convertido em dados e strobes para registradores de deslocamento que definem log 1 nas pernas correspondentes aos comandos recebidos.

A parte de potência consiste em teclas poderosas controladas por registradores de deslocamento. O esquema do dispositivo de poder executivo para a 23ª equipe é delineado por uma linha pontilhada. O resto dos canais são idênticos.O transistor de efeito de campo inferior no circuito (resolução do modo de disparo real) é comum a todos os 30 interruptores de alimentação. Os registradores de deslocamento são alimentados separadamente de um regulador de 6 volts para que suas saídas carregadas com LEDs tenham tensão suficiente para fornecer um modo de operação chave para FETs poderosos.

Detalhes

Basicamente, o dispositivo é montado em elementos SMD externos. Os transistores inversores MF podem ser literalmente qualquer silício de baixa potência com um ganho de pelo menos 100 (por exemplo, um análogo estrangeiro do KT 315 na versão SMD).

Os Varicaps são soldados do radiotelefone Harvest, sua marca, de acordo com o esquema 1SV215 (nenhum experimento foi realizado com outros).

Todas as bobinas, exceto os circuitos heteródinos e de deslocamento de fase do receptor, possuem 4 voltas de fio com diâmetro de 0,6 mm, o diâmetro total da bobina é de 5 mm. O circuito do oscilador local do receptor tem 5 voltas do mesmo fio, o diâmetro da bobina é o mesmo. O circuito desfasador é retirado, novamente, da Harvest e possui 140 voltas de fio, com diâmetro de 0,07 mm. Este circuito pode ser feito de forma independente enrolando 140 voltas de fio no circuito (por exemplo, de receptores VHF importados). Com 140 voltas sempre foi possível entrar em ressonância selecionando uma capacitância paralela a este circuito.

Os arquivos PCB estão aqui (não na imagem espelhada). As placas de circuito impresso podem não corresponder um pouco ao circuito (no nível de um resistor extra nos circuitos de energia ou uma capacitância de bloqueio extra). Existem 2 placas transmissoras (não há diferenças significativas), pois foram montadas 2 opções.

Dispositivo de controle remoto multicomando em um microcontrolador para shows pirotécnicos usando ignitores elétricos

Deve-se notar que durante o desenvolvimento deste dispositivo, medidas especiais, tanto de software quanto de hardware, foram tomadas para combater falsos positivos.

Baixe arquivos de layout de PCB em formato lay

Versões de demonstração do firmware para os controladores do transmissor e um receptor podem ser obtidas gratuitamente com o autor

Autor: Sergey, Kremenchug, 8-050-942-35-95, blaze@vizit-net.com, blaze2006@ukr.net; Publicação: cxem.net

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