Controle remoto para diversas aplicações industriais

2024년 6월 5일 Roberto Magalhães

A figura mostra o diagrama de blocos do sistema de comunicação completo, que pode ser dividido em três seções principais; nomeadamente uma unidade mestre, unidade remota e transmissão de sinal através de óptica de espaço livre. A unidade remota é usada para controlar a unidade mestre. A hierarquia de operação é a seguinte:

1) Para Módulo Remoto.

O teclado DTMF fornecerá sinal de controle ao codificador DTMF.

O codificador DTMF gera o sinal de frequência de tom.

O transmissor IR converte o acima em um sinal de luz.

2) Óptica de Espaço Livre

Sinal IR gerado pelo transmissor IR para a unidade mestre através do espaço livre

O receptor IR lê o sinal de luz e o converte no sinal de frequência de tom.

O decodificador DTMF para BCD converte o sinal acima em BCD

O demultiplexador fornece sinal de controle para a comutação necessária.

Diagrama de blocos do projeto

Visão geral do diagrama de blocos:

Entrada do teclado DTMF:

a. A unidade fornece a entrada para a geração de onda senoidal dupla DTMF.

b. Ao pressionar um botão, as 2 frequências de onda senoidal são buscadas no codificador DTMF.

Codificador DTMF:

a. Os 2 sinais de onda senoidal são combinados e um sinal de tom duplo exclusivo para a tecla específica é gerado e disponibilizado para uso posterior.

b. O IC usado neste é o IC Gerador DTMF denominado UM912141B.

Transmissor Óptico:

a. No transmissor óptico, é utilizada transmissão IR.

b. O sinal IR é gerado pelo transmissor IR na forma de tom.

c. Em seguida, o sinal é convertido em forma de luz e depois transmitido.

FSO (Óptica de Espaço Livre):

a. O FSO é o meio de transmissão do sinal.

b. FSO é a tecnologia de linha de visão que utiliza LASER e fornece conexão de largura de banda óptica, que pode enviar e receber informações de voz, vídeo e dados em feixe de luz invisível.

c. A tecnologia FSO requer luz que pode ser focada usando LEDs ou LASER

Receptor óptico (diodo fotográfico IR):

a. O receptor óptico recebe a luz da óptica espacial.

b. Então a luz é convertida no sinal de frequência de tom.

Decodificador DTMF para BCD e DEMUX:

a. A discagem DTMF ou por tom é comumente usada

b. DTMF é um tom composto por 2 ondas senoidais de determinada frequência.

c. Os padrões DTMF especificam tom de 50 ms e duração de espaço de 50 ms.

d. O HT9170B é um receptor DTMF completo que integra ICs.

Relés de controle de dispositivos:

a. Para controlar o dispositivo, é utilizado o relé SUGAR CUBE.

b. Consome relativamente menos energia em comparação com outros relés.

c. EUt é de tamanho compacto e facilmente disponível para vários relés de corrente.

Sensores:

a. Ele detecta as alterações apropriadas e ativa o relé do cubo de açúcar correspondente (dos sensores) e realiza a comutação.

Por que este projeto?

Por que este projeto?

Eficácia de custos:

É necessário instalar um grande número de fios para todas as aplicações que requerem controle e para fins de medição. Este método fornecerá um meio econômico para conseguir tudo isso com um único fio. Transmitir sinais de frequência diferentes através de um único fio e depois usá-los para diferentes aplicações fornece o controle de fio único.

Sistema sem perdas:

A transmissão do sinal de controle através da fibra óptica na forma de sinal infravermelho fornecerá um sistema sem perdas. Como a perda na fibra óptica é insignificante, o enfraquecimento do sinal devido às perdas não ocorre. Além disso, o sinal transmitido não é afetado por sinais dispersos porque a fibra não permite que eles entrem no seu interior.

Controle Central:

Este projeto proporcionará um meio de estabelecer um centro de controle, que monitorará todas as aplicações da indústria. Sentado na sala de controle, uma pessoa pode verificar e controlar todas as principais operações de uma indústria.

Operação remota:

Independentemente da distância dos aparelhos da sala de controle, ele pode ser controlado sem problemas.

Unidade Transmissora:

A Fig abaixo mostra o teclado do módulo transmissor. Os vários sinais correspondentes às teclas pressionadas são gerados através deste pad.

Teclado

O Figo é a unidade transmissora que contém o discador IC UM912141B. esta unidade transmite o tom gerado pelo teclado.

Unidade Transmissora

Explicação do diagrama de circuito

Explicação do Circuito:

A figura é mostrada na guia do diagrama de circuito do módulo transmissor. Suas partes principais são discador DTMF, IC UM91214B e transmissor óptico.

O circuito emprega a técnica DTMF para controlar dez aplicações. No entanto, pode ser modificado para múltiplas aplicações. Uma bateria b de 9 volts é usada para o circuito de controle remoto. Porém, o IC discador DTMF requer apenas 3 Volts para seu funcionamento, o que é obtido com a ajuda do regulador de tensão do diodo zener.

O controlador possui 7 relés. Eles são organizados em 4 linhas (R1-R4) e 3 colunas (C1 a C3) usando 7 linhas terminando nas entradas correspondentes do codificador DTMF UM91214B.IC gera sinais de tom duplo distintos correspondentes ao relé acionado. fibra ótica.

Gerador de tons DTMF UM91214B:

O codificador DTMF IC UM91214B é comumente usado como discador IC em telefones. Sua função é gerar os tons DTMF correspondentes ao relé energizado. Seu diagrama de blocos interno é mostrado na figura.

Por seu tempo, o UM91214B requer um cristal de quartzo de 3,58 MHz que é conectado entre os pinos 3 e 4 do discador IC para formar parte de um circuito oscilador interno. A saída do oscilador é convertida em sinais DTMF apropriados por meio de divisão de frequência e mixagem por meio de controle lógico. Os pinos 15 a 18 são pinos de linha e os pinos 12 a 14 são pinos de coluna.

IC UM91214B também incorpora um número discado de 20 dígitos. memória. Este recurso do IC não é usado no atual sistema de controle remoto. A unidade de memória e a lógica do ponteiro de leitura e gravação são controladas pela lógica de controle. Os tons DTMF são obtidos no pino 7 do IC. O IC também possui algumas entradas de controle que não são utilizadas em sua aplicação atual.

TRANSMISSOR E RECEPTOR ÓPTICO:

Introdução:

Esta unidade gera sinais de luz, que possuem um comprimento de onda ligeiramente maior que o comprimento de onda da luz visível. Esses sinais são chamados de feixes infravermelhos.

No sistema de controle remoto baseado em infravermelho, o LED infravermelho do transmissor é usado no transmissor, a fibra óptica é usada como transmissão de sinal e o receptor usa um fotodiodo infravermelho correspondente ou um fototransistor para receber os sinais infravermelhos transmitidos . O sinal transmitido é invisível ao olho humano nu, mas um fotodiodo infravermelho detecta o sinal.

A luz que podemos ver como o comprimento de onda de 4×10^(-7)m a 7 x 10^(-7) m logo acima e abaixo deste espectro de luz visível, duas luzes invisíveis estão situadas, a luz UV e a luz IR.

UNIDADE RECEPTORA:

A figura abaixo mostra a unidade receptora.

Unidade receptora

Explicação do circuito receptor:

O módulo receptor decodifica os sinais DTMF recebidos com a ajuda do decodificador DTMF IC HT9170B que fornece o o/p binário de acordo com a chave pressionada na área remota. Também fornece sinais STD que indicam o recebimento de um código DTMF válido.

Sempre que uma determinada tecla é pressionada no Controle Remoto, o sinal transmitido via espaço livre é recebido pelo Decodificador DTMF e gera o código binário correspondente em sua linha o/p A, B, C, D (no pino nº 11 , 12, 13, 14). O gatilho de direção retardado o/p (STD) também fica alto, que fica baixo quando a chave é liberada.

O o/p binário do decodificador DTMF é conectado como entrada ao decodificador IC TC4514BP de 4 a 16 linhas. Um dos 16 latches o/p correspondentes aos dados de entrada fica alto quando o latch habilitado (LEN) é mantido permanentemente alto, quando a entrada de controle EN está conectada ao sinal STD, que vai alto enquanto uma chave no teclado e todos linhas o/p deste IC permanecem baixas. Entretanto, quando o usuário libera o interruptor do teclado na unidade remota, a transmissão do sinal DTMF para e o sinal STD o/p vai para baixo para o/p os dados já travados. A linha o/p deste IC correspondente à tecla de liberação no teclado fica alta. Assim, ocorre uma transição de baixo para alto em uma das linhas o/p do decodificador correspondente à chave pressionada e liberada na Unidade Remota.

O pulso positivo aciona o D-Flip flop correspondente, que é conectado em um modo de alternância para controlar o aparelho desejado. Assim, um determinado aparelho pode ser ligado pressionando momentaneamente a tecla correspondente. Posteriormente, pode ser desligado pressionando momentaneamente a mesma tecla novamente.

As teclas Set e Reset no teclado funcionam como interruptores mestres para ligar e desligar, respectivamente, todos os aparelhos. Quando essas teclas são pressionadas (uma de cada vez), elas geram sinais que são decodificados pelo IC HT9170B como B e C (HEX), respectivamente. As linhas o/p correspondentes do IC TC4514BP são conectadas ao terminal de configuração e reinicialização, respectivamente, de todos os flip-flops alternados, para ligar/desligar todos os aparelhos simultaneamente.

Explicação do Circuito Continuação

Unidade decodificadora DTMF para BCD (IC HT9170B):

Descrição:

O HT9170B é um receptor DTMF completo que integra o filtro de divisão de banda e a função de decodificador digital. A seção de filtros utiliza técnicas de capacitores chaveados para filtros de grupo alto e baixo; o decodificador usa técnicas de contagem digital para detectar e detectar todos os 16 pares de tons DTMF em uma palavra de 4 bits. A contagem de componentes externos é minimizada pelo fornecimento no chip de um amplificador de entrada diferencial, oscilador de clock e interface de barramento de estado latch 3⁽⁹⁾.

Características:

a. Receptor DTMF completo

b. Baixo consumo de energia.

c. Amplificador de configuração de ganho interno.

d. Tempo de guarda ajustável.

e. Qualidade do escritório central

f. Modo de desligamento

g. Modo de inibição

Descrição Funcional:

O receptor DTMF monolítico HT9170B oferece tamanho pequeno, baixo consumo de energia e alto desempenho. Sua arquitetura consiste em uma seção de filtro de divisão de banda, que separa os tons agudos e graves do grupo seguida por uma seção de contagem digital que verifica a frequência e a duração dos tons recebidos antes de passar o código correspondente ao barramento o/p.

Seção de filtro:

A separação dos tons do grupo baixo e do grupo alto é obtida aplicando o sinal DTMF à entrada dos dois 6^º filtro passa-banda de capacitor comutado de ordem, cuja largura de banda corresponde às frequências de grupo baixas e altas. A seção de filtro também incorpora entalhes em 350 e 440 Hz para excepcional rejeição de discagem por tom. Cada filtro o/p é seguido por uma seção de filtro de capacitor comutado de ordem única que suaviza os sinais antes da limitação, que é realizada por comparadores de alto ganho, que são fornecidos com histerese para evitar a detecção de sinais de baixo nível indesejados. O o/p dos comparadores fornece oscilações lógicas completas nas frequências dos sinais DTMF de entrada.

Seção do decodificador:

Seguindo a seção de filtro está um decodificador que emprega técnicas de contagem digital para determinar as frequências do tom de entrada e verificar se elas correspondem às frequências DTMF padrão. Um algoritmo complexo de média protege contra simulação de tom por sinais estranhos, como voz, ao mesmo tempo que fornece tolerância a pequenos desvios e variações de frequência. Este algoritmo de média foi desenvolvido para garantir uma combinação ideal de imunidade à conversa e tolerância à presença de frequências interferentes (3^terceiro tons) e ruído. Quer o detector reconheça a presença de 2 tons válidos (isso é chamado de “condição de sinal” em algumas especificações do setor), o “direcionamento antecipado” o/p irá para um estado ativo. Qualquer perda subsequente de sinal fará com que o ESt assuma um estado inativo.

Circuito de direção:

Circuito Básico de Direção.

Antes do registro de um par de tons decodificado, o receptor verifica se há um sinal válido durante (referido como condição de reorganização de caracteres). Esta verificação é realizada por uma constante RC de tempo externa acionada por ESt. Uma lógica alta em ESt causa V_c (veja a figura acima) aumente à medida que o capacitor descarrega. Desde que a condição do sinal seja mantida (ESt permanece alto) durante o período de validação (tGTP), V_c Atinge o limite (VTSt) da lógica de direção para registrar o par de tons, travando seu código de 4 bits correspondente na trava o/p. Neste ponto, o GT o/p é ativado e aciona V_c para V_dd. O GT continua em alta enquanto o Est permanecer alto. Finalmente, após um pequeno atraso para permitir que o travamento do o/p se estabilize, o sinalizador o/p de direção retardada (StD) vai para alto, sinalizando que um par de tons recebido foi registrado. O conteúdo do latch o/p é disponibilizado no barramento o/p de 4 bits aumentando a entrada de controle de 3 estados (TOE) para nível lógico alto. O circuito de direção funciona ao contrário para validar a pausa de intrepidez entre os sinais. Assim, além de rejeitar sinais muito curtos para serem considerados válidos. O receptor tolerará interrupções de sinal (quedas) muito curtas para serem consideradas uma pausa válida. Esta facilidade, juntamente com a capacidade de selecionar externamente as constantes de tempo de direção, permite ao projetista adaptar o desempenho para atender a uma ampla variedade de requisitos do sistema.

Formulários:

a. Sistemas de paginação

b. Sistemas repetidores/rádio móvel

c. Sistemas de cartão de crédito

d. Controle remoto

e. Computadores pessoais

f. Secretária eletrônica

Unidade decodificadora de 4 linhas a 16 linhas (TC4514BP):

Descrição geral

O TC4514BP e o TC4515BP são decodificadores de 4 a 16 linhas que travaram entradas implementadas com circuitos MOS (CMOS) complementares construídos com transistor de modo de aprimoramento de canal n e p. Esses circuitos são usados principalmente em aplicações de decodificação onde é necessária baixa dissipação de energia e/ou alta imunidade a ruídos. O IC TC4514BP (opção o/p ativo alto) apresenta um “1” lógico no o/p selecionado, enquanto o TC4514BP apresenta um “0” lógico no o/p selecionado. As travas de entrada são flip-flops do tipo RS, que armazenam os últimos dados de entrada apresentados antes da transição estroboscópica de “1” para “0”. Esses dados de entrada são decodificados e o o/p correspondente é ativado. Uma linha de inibição o/p é permitida.

Trava (HEF4013BP):

Descrição:

O HEF4013BP é um flip-flop tipo D duplo que possui set direct independente (SD), clear direct (CD), entradas de clock (CP) e saídas (O,O). Os dados são aceitos quando Cp está baixo e transferidos para o/p na borda positiva do clock. O clear direct (CD) ativo alto assíncrono e o set direct (SD) são independentes e substituem as entradas D e CP. As saídas são armazenadas em buffer para melhor desempenho do sistema. A ação do gatilho Schmitt na entrada do relógio torna o circuito altamente tolerante a tempos mais lentos de subida e descida do relógio.

Ansiando:

a. Entrada de clock CP (borda L a H acionada).

b. Entrada direta de conjunto assíncrono SD (ativo alto).

c. Entrada direta clara assíncrona de CD (alta ativa).

d. Verdadeiro o/p.

e. Complemento o/p.

Informações do aplicativo:

a. Contador/Divisor

b. Registros

{ c. Alternar flip-flop

Relé do Cubo de Açúcar:

Este relé é conhecido como relé do cubo de açúcar porque seu formato é igual ao do cubo de açúcar. É um relé de baixo custo para aparelhos elétricos.

Consome relativamente menos energia em comparação com outros relés. É de tamanho compacto e facilmente disponível para diversas classificações de corrente.

Possui 5 terminais, 2 para operações normalmente fechadas, 2 para operações normalmente abertas e 1 terminal comum. Este relé de cubo de açúcar atuará como uma chave no circuito, tanto no modo normalmente fechado quanto no modo normalmente aberto. O terminal comum decidirá se haverá operação normalmente fechada ou normalmente aberta.

APLICATIVO :

Introdução:

A linha S1 da saída 16 travada fica alta. Esta linha de saída está conectada à trava, que é um D-Flip Flop duplo. Assim o relé funcionará. Como resultado, o circuito de alimentação do motor será concluído e o motor dará partida.

Quando novamente a mesma tecla for pressionada, a mesma linha de saída receberá um nível lógico baixo devido ao latch. Devido a isto, o circuito de alimentação do motor ficará incompleto e o motor irá parar.

Mudança de conceito de conexão

Operação reversa (mudança de conceito de conexão):

Operação direta/reversa do motor de indução monofásico

Na figura acima, o relé 1 está fechado; os relés 2 e 3 estão no modo normalmente aberto.

Quando a tecla 2 é pressionada, o sinal de controle gerado conforme mostrado abaixo no diagrama de blocos ativará os relés 1 e 2. Como resultado, o motor operará no sentido reverso. Quando a mesma tecla é pressionada novamente, o motor voltará a operar na direção direta. Aqui o relé 3 é fornecido para a operação liga/desliga do motor.

Como mostrado na figura acima Figo ,quando o relé de controle for energizado pelo sinal recebido, os contatos normalmente abertos serão fechados e o motor dará partida.

Diagrama de blocos para operação reversa

A saída do teclado está conectada a 2 linhas de entrada R1 e C1 do discador DTMF IC UM91214B. Dependendo do código BCD recebido nos pinos de saída, os relés correspondentes irão operar e o código BCD será passado para o IC discador DTMF. Na saída do discador DTMF IC, é fornecido um led IR que converte os sinais de frequência em sinais de luz correspondentes de comprimento de onda acima de 0,7 µm. este sinal de luz é então transmitido através do espaço livre. O receptor usa um fotodiodo IR ou fototransistor correspondente para receber os sinais IR transmitidos

HT9170 é usado para converter o sinal DTMF recebido no código BCD. A separação do grupo baixo e do grupo alto é obtida aplicando o DTMF à entrada de dois filtros passa-banda de capacitor de comutação de sexta ordem, cuja largura de banda corresponde às frequências do grupo baixo e alto. A saída binária do decodificador DTMF é conectada como entrada aos decodificadores de linha 4-16 CD4514.

Diagrama de blocos Operação direta/reversa

Controle de velocidade (conceito de variação de tensão):

Circuito de controle de velocidade

Diagrama de blocos para controle de velocidade

Quando a tecla de controle de velocidade é pressionada, a velocidade do motor diminui. E quando a mesma tecla é pressionada novamente a velocidade original é restaurada.

Quando o sinal de controle 1 é fornecido, o relé A, que é um relé normalmente aberto, é ativado. Isso resulta na partida do motor. O relé B é um relé normalmente fechado e o relé C é um relé normalmente aberto. Com o sinal de controle 2, os relés B e C serão ativados e o motor funcionará em operação reversa.

O relé D está no modo normalmente aberto. Com o sinal de controle 3, o relé B estará aberto e o relé D será fechado, resultando na diminuição da velocidade. Portanto, o controle de velocidade pode ser fornecido.

Controle de Luz:

Quando a tecla LIGHT é pressionada, uma lâmpada acende e pressioná-la novamente a apaga. Esta aplicação em sentido amplo pode ser usada para fornecer controle central de luz nas indústrias.

Pode ser fornecida uma operação de sirene que apita ao pressionar a tecla indicando uma interrupção, um sinal de perigo, etc..

LAYOUT PCB

O layout da PCB do transmissor e receptor é mostrado nas figuras abaixo.

Parte do transmissor:

Teclado:

Layout PCB do teclado

Este Layout é o layout do teclado DTMF que usamos para a geração dos sinais multifrequência de tom duplo. Ele contém 12 chaves e estão organizadas em forma de matriz composta por 4 linhas e 3 colunas. Para fins militares, um 4^º A coluna também é usada para manter a privacidade.

Parte do transmissor:

Unidade Transmissora

Este PCB contém o coração principal do sistema e é o IC UM912141B. Este IC é usado para a geração de sinais de tom duplo a partir da combinação de 2 frequências; um da banda inferior e outro da banda superior. A saída obtida é posteriormente enviada para transmissão através do cabo de fibra óptica após convertê-la em sinais luminosos.

Parte do receptor: