Gallery

მიკროკონტროლერის მართვა ინფრაწითელი არხით

ინფრაწითელი არხით დისტანციური მართვის საყოველთაოდ ცნობილ მაგალითს წარმოადგენს ჩვეულებრივი დისტანციური მართვის პულტი, რომელსაც ვიყენებთ ტელევიზორის სამართავად. პულტის ღილაკზე დაჭერისას გამომუშავდება ამ ღილაკის შესაბამისი იმპულსური კოდი (მოკლე და გრძელი იმპულსების გარკვეული თანმიმდევრობა), ამ კოდის შემადგენელი იმპულსები მიეწოდება შუქდიოდს, რომელიც ასხივებს თვალით უხილავ ინფრაწითელ სხივებს. ინფრაწითელი სხივების მიმღები მოწყობილობა, რომელიც ტელევიზორშია ჩამონტაჟებული, ახდენს კოდის დეშიფრაციას და ტელევიზორის ცალკეული ბლოკების სათანადო მართვას. ამ პუბლიკაციაში განხილულია  ინფრაწითელი სხივების თვისებები და  მათი საშუალებით მიკროკონტროლერის დისტანციური მართვის განხორციელების შესაძლო ვარიანტი.
თუ თეთრ სინათლეს მინის პრიზმაში გავატარებთ, ვნახავთ, რომ იგი დაიშლება სხვადასხვა ფერის სხივებად.
ამ მოვლენას სინათლის დისპერსია ეწოდება და იგი გვიჩვენებს, რომ თეთრი სინათლე წარმოადგენს სხვადასხვა ფერის სხივების ერთობლიობას. დისპერსიის მოვლენას ბუნებაშიც ვხვდებით მაგალითად, წყლის ზედაპირზე მოლივლივე ფერადი ცხიმოვანი ლაქის სახით ან ისეთი ულამაზესი სანახაობის სახით, როგორიც ცისარტყელაა.
ცისარტყელას შვიდი ფერის თანმიმდევრობა შეიძლება ადვილად დავიმახსოვროთ, თუ გამოვიყენებთ რუსულ სამახსოვროს: „каждый охотник желает знать, где сидит фазан“. ამ წინადადების ყოველი სიტყვის პირველი ასო აღნიშნავს ცისარტყელას ფერს: Красный, Оранжевый, Желтый, Зеленый, Голубой, Синий, Фиолетовый (წითელი, ნარინჯისფერი, ყვითელი, მწვანე, ცისფერი, ლურჯი, იისფერი).  სურათზე ნაჩვენებია სინათლის სპექტრის ის ნაწილი, რომელსაც ადამიანის თვალი ხედავს. სკალაზე აღნიშნულია შესაბამისი ფერების ტალღის სიგრძეები ნანომეტრებში ( 1000 ნანომეტრი = 1 მიკრომეტრს).

სურათზე ნაჩვენები სკალის  იისფერი უბნის მარცხნივ მდებარეობს ადამიანის თვალისათვის უხილავი უბანი, რომელსაც სპექტრის ულტრაიისფერი უბანი ეწოდება. სინათლეს, რომლის ტალღის სიგრძე სურათზე ნაჩვენები წითელი უბნის მარჯვნივ  მდებარეობს, აგრეთვე ვერ ხედავს ადამიანის თვალი. ამ სინათლეს ინფრაწითელი სინათლე ეწოდება. მიღებულია ინფრაწითელი სხივების ტალღის სიგრძის მიხედვით დაყოფა სამ უბნად. ესენია ახლო ინფრაწითელი (740 – 2500 ნმ), შუა ინფრაწითელი (2500 – 50000 ნმ) და შორეული ინფრაწითელი (50000 – 2000000 ნმ) უბნები.
ყველასთვის ცნობილია, რომ გახურებული სხეულები ანათებენ. სხეულების სითბური გამოსხივების სპექტრი დამოკიდებულია მის ტემპერატურაზე. რაც უფრო მეტია ტემპერატურა, მით უფრო მოკლეტალღოვანი უბანისკენ ინაცვლებს გამოსხივების სპექტრი. ოთახის ტემპერატურის სიახლოვეს სხეულები უფრო ინტენსიურად შუა ინფრაწითელ უბანში გამოასხივებენ. ამიტომ ამ გამოსხივებას თვალი ვერ ხედავს. ტემპერატურის ზრდასთან ერთად, მაქსიმალური ინტენსივობის  გამოსხივების ტალღის სიგრძე თანდათან მარჯვნიდან უახლოვდება ხილულ უბანს და უკვე ცელსიუსის 500 გრადუსზე ხილული ხდება – სხეული მუქ შინდისფრად ანათებს. ტემპერატურის შემდგომი ზრდა იწვევს სხეულის ნათების ყვითელი ფერისკენ წანაცვლებას და ბოლოს სხეული თეთრად იწყებს ნათებას – გამოსხივება ყველა ფერს მოიცავს. თუმცა ინფრაწითელ გამოსხივებას თვალით ვერ ვხედავთ, მაგრამ ჯერ კიდევ მანამდე, ვიდრე სხეული შინდისფრად იწყებს ნათებას, ჩვენ მის გამოსხივებას კანით შევიგრძნობთ.  ინფრაწითელი გამოსხივების აღმოჩენა შესაძლებელია სხვადასხვა ელექტრონული მოწყობილობების საშუალებით. ახლო ინფრაწითელ უბანში გამოსხივების რეგისტრაციისათვის გამოყენებულ მოწყობილობებს შორის ყველაზე მეტ გავრცელებას პოულობენ სპეციალური ინფრაწითელი ფოტოდიოდები და ფოტოტრანზისტორები, რომელთა მგრძნობიარობა მაქსიმალურია გამოსხივების ტალღის სიგრძეთა  (800 – 950) ნანომეტრ დიაპაზონში. უფრო გრძელი ტალღებისათვის გამოიყენებიან პიეზოელექტრული მიმღებები, ფოტოელექტრონული გამამამრავლებლები, ელექტრონულ-ოპტიკური გარდამქმნელები და სხვ.
სხვადასხვა ნივთიერებები სინათლის სპექტრის სხვადასხვა უბანს სხვადასხვანაირად ატარებენ. ზოგიერთი მათგანი სპექტრის ხილულ უბანს საერთოდ არ ატარებს – არ არის გამჭვირვალე, სამაგიეროდ კარგად ატერებს ინფრაწითელ უბანს. სხვები პირიქით, არ ატარებენ ინფრაწითელ სხივებს, მაშინ, როდესაც ხილულ დიაპაზონში სრულიად გამჭვირვალენი არიან. ასეთი თვისებები გააჩნია მაგალითად, ჩვეულებრივ ფანჯრის  მინას. სურათზე მოცემულია მინის გამჭვირვალობის ტალღის სიგრძეზე დამოკიდებულების გრაფიკი.
გრაფიკიდან ჩანს, რომ გამოსხივებისათვის, რომლის ტალღის სიგრძე აღემატება 3000 ნანომეტრს, მინა სრულიად გაუმჭვირვალეა – იგი ასეთ გამოსხივებას არ ატარებს.  გატარების ნაცვლად, ასეთი გამოსხივება მთლიანად შთაინთქმება მინის მიერ.  ეს გარემოება გამოიყენება სასოფლო-სამეურნეო სათბურების მოსაწყობად. სათბური წარმოადგენს მიწის გარკვეული ფართობის ნაკვეთს, რომელიც მინით არის გადახურული. მზის გამოსხივების ხილული სხივები თავისუფლად გადიან მინაში, შთაინთქმებიან ნიადაგის მიერ და იწვევენ მის გათბობას. მინა რომ არ ყოფილიყო, მაშინ გამთბარი ნიადაგის სითბური გამოსხივება ღამით ისევ განიბნეოდა ატმოსფეროში და ნიადაგი გაცივდებოდა. მაგრამ მინა არ ატარებს ინფრაწითელ სითბურ გამოსხივებას, იგი შთანთქავს მას. ამიტომ თავად თბება და თავის მხრივ გამოასხივებს ინფრაწითელ სითბურ ტალღებს, რომელსაც ისევ შთანთქავს ნიადაგი და კვლავ თბება. ამრიგად მიიღწევა ის გარემოება, რომ სათბურის შიგნით ტემპერეტურა გარემო ტემპერატურაზე გაცილებით მაღალია. ასეთივე თვისებები გააჩნიათ ზოგიერთ გაზებს, რომლებიც ატმოსფეროს შემადგენლობაში არიან. ამიტომ სათბურის ეფექტს ადგილი აქვს დედამიწის ატმოსფეროსთვისაც, რაც ხელს უშლის დედამიწიდან სითბოს გაბნევას კოსმოსში და განაპირობებს ჩვენი პლანეტის საშუალო ტემპერატურას. თუ ადამიანის საწარმოო აქტივობის გამო ასეთი გაზების კონცენტრცია ატმოსფეროში მნიშნელოვნად გაიზრდება, მაშინ სითბოს კიდევ უფრო ნაკლები ნაწილი განიბნევა კოსმოსში, რაც გამოიწვევს გლობალურ დათბობას და მასთან დაკავშირებულ გლობალურ კატაკლიზმებს დედამიწაზე.
ის გარემოება, რომ სხვადასხვა ნივთიერებები ინფრაწითელ სხივებს სხვადასხვანაირად შთანთქავენ, გამოიყენება მხატვრული ტილოების საღებავების გვარობის ანალიზისათვის, ნახატის სხვადასხვა ფენის (შრის) დაკვირვებისათვის და ამ გზით ნახატის ორიგინალობის დასადგენად. იგივე გარემოება გამოიყენება ფულის ბანკნოტების გაყალბების საწინააღმდეგო ღონისძიებებშიც.
სითბური გამოსხივების მიმღებების ტექნოლოგიების განვითარებამ ადამიანს საშუალება მისცა შეექმნა ღამით ხედვის ხელსაწყოები, რომლებიც ფართო გამოყენებას პოულობენ სამხედრო საქმეში.
საყოფაცხოვრებო ტექნიკის დისტანციური მართვის სისტემებში ფართოდ იყენებენ ინფრაწითელი გამოსხივების მიმღებს TSOP348. იგი წარმოადგენს სამ გამომყვანიან მიკროსქემას, რომლის კორპუსი ინფრაწითელი სხივებისათვის გამჭვირვალე მასალისგან არის დამზადებული. კორპუსის ცალ მხარეს მოთავსებულია ინფრაწითელი ლინზა, რომელიც კრიბავს მასზე დაცემულ ინფრაწითელ სხივებს და აფოკუსირებს მათ მიკროსქემის შიგნით მოთავსებულ ინფრაწითელ ფოტოდიოდზე.

მიკროსქემის სამი გამომყვანიდან ორი მისი კვებისათვის არის განკუთვნილი, მესამე წარმოადგენს სიგნალის გამომყვანს. მიკროსქემის კვების ძაბვა შეადგენს 2.7 – 5.5 ვოლტს. კვების წრედში მისი ჩართვა უნდა განხორციელდეს დაბალი სიხშირის ფილტრის გამოყენებით. ქვემოთ მოყვანილ ნახაზზე ნაჩვენებია მიკროსქემის ჩართვის სქემა და  ფილტრის (R1,C1) პარამეტრები.
მიკროსქემის ბლოკ-სქემა მოყვანილია ნაახაზზე ქვემოთ.

PIN ფოტოდიოდის სიგნალი ძლიერდება და მიეწოდება “BabPass” ზოლოვან ფილტრს, რომლის გატარების ზოლის ცენტრალური სიხშირე განისაზღვრება მიკროსქემის დასახელებაში შემავალი ბოლო ორი ციფრის მნიშვნელობით TSOP348xx.
ანალოგიური მახასიათებლები გააჩნია TSOP17xx მიკროსქემასაც, რომლის ფილტრის გატარების ზოლის ცენტრალური სიხშირე აგრეთვე განისაზღვრება მისი დასახელებაში შემავალი ბოლო ორი ციფრით. ამრიგად, თუ მიკროსქემის ლინზას ეცემა ინფრაწითელი გამოსხივების იმპულსები, რომელთა სიხშირე ემთხვევა მიკროსქემის ტიპის შესაბამის სიხშირეს, მაშინ მიკროსქემის გამოსასვლელი აქტიურ დონეზე (ლოგიკური „0“) გადაირთვება. წინააღმდეგ შემთხვევაში მიკროსქემის გამოსასვლელზე ლოგიკური „1“ გვაქვს. მაშასადამე, იმისთვის, რომ TSOP348 (TSOP17) მიკროსქემამ დააფიქსიროს ინფრაწითელი გამოსხივება, არ არის საკმარისი მის ლინზას ეს გამოსხივება ეცემოდეს. აუცილებელია, რომ გამოსხივება გარკვეული სიხშირის იმპულსების სახით მიეწოდებოდეს.
საჭირო სიხშირის ინფრაწითელი გამოსხივების მისაღებად შეიძლება გამოვიყენოთ 555 ტაიმერის მიკროსქემა, თუ მის გამოსასვლელს ინფრაწითელი გამოსხივების  D1 შუქდიოდს მივუერთებთ.
სქემაზე მითითებული ნომინალების შემთხვევაში, სქემა უზრუნველყოფს ინფრაწითელი სხივების დაახლოებით 33 კილოჰერცი სიხშირის იმპულსების გამოსხივებას.
555 ტაიმერის მიკროსქემის Reset (4) გამომყვანი შეიძლება გამოყენებული იქნას საჭირო სიხშირის ინფრაწითელი სხივების იმპულსების იმპულსური მოდულაციისათვის. თუ ამ გამომყვანს მივაწოდებთ სიგნალს პერსონალური კომპიუტერის Com პორტიდან, მაშინ შესაძლებელი იქნება ინფრაწითელი გამოსხივების იმდაგვარად მართვა, რომ იმპულსები TSOP მიკროსქემის გამოსასვლელზე გაიმეორებენ სიგნალის ფორმას Com პორტის გამოსასვლელზე.

modulation
მიკროკონტროლერის დისტანციური მართვისათვის საკმარისია TSOP მიკროსქემის გამოსასვლელი უშუალოდ მივუერთოთ მიკროკონტროლერის RxD გამომყვანს.
სურათზე ნაჩვენებია ზემოთ მოყვანილი სქემის მიხედვით შესრულებული ინფრაწითელი გადამცემის რეალიზაციის შესაძლო ვარიანტი. გადმცემი უერთდება  პერსონალური კომპიუტერის Com პორტს. სქემის კვებისათვის გამოიყენება USB პორტის ძაბვა +5 ვოლტი.

Com პორტის საშუალებით მიკროკონტროლერის მართვის პროგრამის მაგალითი დაწერილი პროგრამირების ენაზე Visual Basic, მოყვანილია პუბლიკაციაში „ექსპერიმენტები მიმდევრობით პორტზე“.

2 responses to “მიკროკონტროლერის მართვა ინფრაწითელი არხით

  1. რა სიჩქარეზე უნდა დავაყენოთ com პორტი?

    • com პორტის სიჩქარე დაახლოებით 10-ჯერ ნაკლები უნდა იყოს, ვიდრე ინფრაწითელი გამოსხივების მოდულაციის სიხშირე. ამრიგად, თუ მოდულაციის სიხშირე არის 33 კილოჰერცი, მაშინ პორტის ოპტიმალური სიჩქარე იქნება 2400 ბიტი/წმ.

დატოვეთ კომენტარი

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / შეცვლა )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / შეცვლა )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / შეცვლა )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / შეცვლა )

Connecting to %s