Gelişen mikrokontrol teknolojileri ve artan bilgi birikimi sayesinde geliştirici düzeyinde daha yaygın kullanımına olanak tanımıştır. Burada elimden geldiği kadar bazı örnekler sunmaya çalışacağım...

9 Aralık 2010 Perşembe

Hava Ortamında kızılaltı İletişim


Giriş

Günümüzde geliştirilen cihazlar için en önemli konulardan biri de cihazlar arasında iletişim kurabilmektir. Çünkü cihazlar arasında iletişim kurabilmek, ve bilgi aktarımı kullanıcıların yaşam kalitesini ve konforunu artımaktadır. Bu projede kızılaltı ışık kullanarak iletişim konusu işlenecektir.

Not:Kızılaltı alıcı modülü bir televizyon tamiri macerası esnasında elde kalan elektronik bir elemandı.
Kızılaltı ışık


Şekil-1 :Işık dalga boyları.

Işık için dalgaboylarının tümüne birden tayf denmektedir. Elektromanyetik tayfa gama ışınlarından başlayıp, x ışınları, morötesi, görünür ışık (gökkuşağının yedi rengi olarak sınıflanmıştır), kızılötesi, mikrodalga, radyo ve televizyon yayınları ve uzun dalga gibi bölgleri kapsar. (bu başlıkların kendi alt alanları da vardır.)

Elektromanyetik tayfa ailesinden özellikle evlerimizde uzaktan kumanda cihazlarında kullanılan kızılötesi bölgesi ( aslında kendine göre birçok alt sınıfa ayrılmıştır) ilginçtir LEDler açısından en verimli ışık üretimi vardır. Normalde kızılaltı ışık görülebilir kırmızı ışığın üstünde kaldığı için kızılaltı olarak tanımlanır. Kızılaltı özellikle sıcak nesneler tarafından yayınlandığı için uzaktan sıcaklık ölçümlerinde de kullanılır. (sıcaklık ışınları)

Yani ısınmış durumdaki her nesne kızılaltı ışık yayınlar. Tek olay sıcaklık ile ışığın frekansı arasında bir oran olması. Yani nesnenin sıcaklığı arttıkça yaydığı ışığın frekansı yükseliyor. Akkor flemanlı lambaların yaydığı ışığın flemanı üzerindeki yüksek sıcaklıktan kaynaklandığını (kızıl altı ışık dahli), kor haline gelmiş bir demir parçasının yaydığı sıcaklığının yüksekliği elbette bilinen şeylerdir.

Kızılaltı iletişimli sistemlerde özellikle havadan iletişimde insan gözü güvenliği için 870nm dalga boyunda ve optik çıkış gücü birkaç mW gücünde sınırlanmış. Diğer dalga boylarında örneğin 1500nm'de daha yüksek çıkış gücüne izin verilmektedir. (yinede sınırlanmalıdır).
Kızılaltı ışık iletişimi


Şekil-2 :Temel iletişim.

Şekil-2 iletişimin temelini ortaya koymaktadır. Bu şekle göre kızılaltı iletişim için;verici olarak tanımlanan bölüm kızılaltı LED, iletim ortam olarak hava ve alıcı olarak kızılaltı alıcı (uzaktan kumanda alıcısı). Kızılaltı alıcısı belirli frekans aralığındaki modüle edilmiş kızılaltı ışığı algılayabildiğinden, alıcı algılayabildiği kızılaltı ışık modülasyonu verici tarafındaki devre tarafından sağlanmaktadır.

Burada kullanabileceğimiz en kolay kızılaltı ışık kaynağı (ısı olsun istemediğimiz kesin) kızılaltı LED'lerdir. LED elektronik olarak kontrol edilebilir ve yönledirilebilir devre elemanlarıdır. Üzerinden akan akım kontrol edilerek istenilen yoğunlukta ışık elde edilmesi mümkündür. Ama ışığın uzaklık ve yayılım ortamına bağlı olarak değiştiğinden farklı yoğunlukta ışık kullanmak yerine sayısal teknolojideki ışığın var olduğu veya olmadığı durmunu kullanmak daha uygundur. Zaten kızılaltı uzaktan kumandalar, hatta bazı kızılaltı iletişimli kulaklıklar bu yöntemle çalışır.

Şekil-3 :Devre kullanılan Kızılaltı LEDler.

Bu projede kullanılan kızılaltı alıcısı uzaktan kumanda alıcısı olarak kullanılan bir devre elemanıdır. Bu tür devre elemanları belirli frekanslardaki kızılaltı ışıklara tepki verecek elektronik devreler içerir. (buradaki frekans ışığın frekansı değildir; ışık frekansı zaten uyulması gereken ilk kriterdir, dolayısı ile ışığa uygulanmış açma/kapama frekansıdır).

Şekil-4 :Devre kullanılan SM0038 kızılaltı uzaktan kumanda alıcısı.

Bu projede televizyon uzaktan kumandalarında sistemlerinde alıcı olarak kullanılarn sm0038 kumanda modülü kullanılmaktadır. Üç adet bacağı bulunan devre elemanı kullanımı kolay bir yapıdadır. Işık sinyali geldiği zaman çıkış lojik-0 sinyal vermektedir. sm0038 5V besleme gerilimi ile çalışabilmektedir.

Görünüşte alıcı sistemi basit olmakla birlikte asıl işi karıştıran bölüm verici kısmı olmaktadar. Çünkü burada doğrudan RS232 protokolü kullanılacağından ışık sinyalinin giriş sinyalinin lojik-0 seviyesinde yayınlanmasını sağlayacak şekilde ayarlanması gerekiyor. Basitçe RS232 girişinde lojik-1 ışık yok, RS232 girişinde lojik-0 ışık var.(RS232 olarak tanımlanan işlemcinin UART iletişimidir)

Şekil-5 :Kızılaltı iletişimin basitleştirilmiş şekli.

Bu noktada dikkat edilmesi gereken konu sistemin çalışması esnasında kullanılan ışığın modülasyon frekansının kullanılan diğer kızılaltı iletişimli aletlerin etkileşebileceğidir. Eğer böyle bir durum olursa ışığın modülasyon frekansının ve özellikle alıcı modülün (sm0038) değiştirilmesi gerekebilir.
Devre

Proje RS232 hattı üzerine bağlanmakta. Sonuçta iki RS232 arayüzü arasına konularak kızılaltı iletişim hattını oluşturuyor. Proje iki ana modülden oluşuyor:

Birincisi modül kızılaltı verici bölümü; Attiny2313 ile desteklenen bu bölüm RS232 seri (UART) iletişimine uygun kızılaltı LEDleri açıp kapatıyor. (sm0038 alma frekansına uygun frekansta) Yani seri sinyali lojik 0 ise kızılaltı yayın yapılıyor. Seri sinyali lojik 1 ie kızılaltı yayın yapılmıyor.sm0038 alıcı olarak fazla seçici değil. Yapılan denemelerde 36KHz ve 38KHz için 2 metre gibi mesafelerde sorun olmadan çalışmaktadır.

İkinci modül kızılaltı alıcı bölümü; sm0038 kızılaltı uzaktan kumanda alıcısından oluşan alıcı modüldür. sm0038 eklenen fazla eleman yok sadece filtre ve çıkış için pull-up direnci.

Şekil-6 :Kızılaltı iletişim için verici kartı.


Şekil-7 :Kızılaltı iletişim için alıcı kartı.


Şekil-8 :Kızılaltı iletişim için kablolar.

Dikkat edilirse projedeki devreler üzerinde besleme devresi yoktur. Gerekli olan besleme gerilimlerini P1 ve P2 konnektörleri üzerinden bağlandıkları devreler üzerinden alacaklardır.
Şema

Sistem iki ana modülden oluşuyor.

Alıcı modülü temelde sadece IC2 olarak tanımlanmış Kızılaltı alıcısıdır. R4 68 Ohm direnç olası aşırı akım çekilmesine karşı kullanılır. R5 10K direnci ise sadece pull-up direncidir. Kondansatör filtre amaçlıdır.

Verici modülünün kalbini IC1 Attiny2313 işlemcisi oluşturuyor. Bu işlemci için gereken saat sinyallerini XT1,C3,C4 oluşturuyor. R3 100 Ohm kızılaltı LED için akım sınırlama elemanı olarak kullanılıyor. R1 10 direnci Q1 için pull-down direnci olarak kullanılırken R2 1K transistör sürme direnci olarak kullanılmaktadır. Q1 TIP122 direnci Kızılaltı ledler için sürücü olarak kullanılmaktadır. D1 ve D2 sistemin kızılaltı ışığını üreten elemanlardır.

Geri kalan kondansatörler zaten filtre için kullanılıyor. ISP işlemci için programlama konnektörü, P1 ve P2 konnektörleri RS232 bağlantı için konnektördür.


Şekil-9 :Sistemin blok şeması


Şekil-10 :Kızılaltı iletişim sisteminin Alıcı ve Verici Modülü Devre şeması

Devre Yapımı

Devre yapımı konusunda fazla kritik bir nokta yok.

Hatta Attinny2313 sigorta ayarları ile oynayarak (iç saat üreteci 4MHz) XT1,C3,C4 değerleri kullanılmayabilir. Attinny2313 için soket kullanılması ortaya çıkabilecek sorunların çözümünde yardımcı olabilir.

Şekil-11:Kızılaltı iletişim-baskı devresi şekli(üstten görünüm)


Şekil-12:Kızılaltı iletişim-yerleşim planı


Şekil-13:Kızılaltı iletişim-eleman ve yollarla birlikte yerleşim planı.

Devre Elemanları

10KR1,R5
1KR2
100RR3
68RR4
10µF/25VC1,C5
27pFC3,C4
100nFC2,C6,C7
Kızılaltı LEDD1,D2
ATtiny2313IC1
sm038IC2
TIP122Q1
4Mhz kristalXT1
10P konnektörP1,P2
6'li headerisp
10'lu kablo-
20 bacaklı entegre soketi-

Malzeme listesi alıcı ve verici modül için birlikte verilmiştir.

Ekler:

ATtiny2313 hakkında ayrıntılı bilgi için

"Hava Ortamında kızılaltı İletişim" için dosyalar-birleşik

Bu devrenin yapım sorumluluğu size aittir. Devre yapıldı ve çalışıyor. K.A....

Hiç yorum yok:

Etiketler

İzleyiciler