Створення пристроїв дистанційного електронного управління різними виконавчими механізмами було перспективним напрямком в радіотехніці ще у часи мого "піонерського" дитинства в 1980-ті роки. Тоді, під керівництвом наставників, ми захоплено збирали таку апаратуру на дискретних елементах. Зазвичай вона мала радіус дії 5 - 6 м і при цьому ледь вміщувалася в коробці розмірами 300х300х150 мм. Якщо вдавалося зібрати і налаштувати хоча б за півмісяця апаратуру дистанційного керування моделлю катера або літака з дальністю передачі команд на 20 - 30 м, це вважалося у нас (10 - 12-літніх хлопців) великим успіхом.
Не втратило своєї актуальності дане напрям і сьогодні. Але зараз це зробити простіше, тому що можна не збирати подетально, а придбати в магазині готове пристрій передачі сигналу по радіоканалу (з допомогою ІЧ-каналу, лазерного променя і т. д.), причому за досить демократичну ціну і підлаштувати під власні завдання, вдосконаливши його.
Звичайно, викликає жаль, що при цьому практично зведена нанівець творча складова створення пристрою, що передбачає копітка вникання в питання його функціонування - від розробки до установки, не тільки підвищує кваліфікацію, але й відкриває двері в глибинні фундаментальні дослідження.
Але, з іншого боку, навіщо втрачати час і "мучитися" - створювати пристрій з нуля, якщо можна вдосконалити готове, розширивши радіус його дії. Такий підхід прийнятний для фахівців або тих, кому потрібно швидко отримати практичний результат своєї роботи. Такі реалії часу, і під них припадає в розумній мірі підлаштовуватися.
Пропоную читачам до розгляду пристрій дистанційного управління, чинне по радіоканалу на відстань понад 100 м і дозволяє автоматизувати включення і відключення нагнітального заглибного водяного насоса, що забезпечує подачу води в будинок, баню, хлів та інші будівлі присадибної ділянки від джерела - сільського колодязя.
В основі пристрою - придбаний у магазині господарських товарів бездротовий радиозвонок вартістю 192 рубля. Попутно зауважу, що готова апаратура керування насосною станцією (без проводів) коштує понад 3000 рублів. Висновки робіть самі. Правда, вона здатна ще додатково здійснювати автоматичний контроль тиску води в контурі, коли воно зменшується (відкривають кран в будинку), командує наповненням резервного бака, а деякі моделі - і підігрівом води. Але в нашому випадку ці функції були зайвими.
Електрична схема приймачів радиозвонков
Електрична схема приставки
Бездротові дзвінки можуть мати різний зовнішній вигляд, але в їх складі обов'язковими елементами є передавач і приймач радіосигналу. Як правило, такі бездротові дзвінки працюють на частоті 433 МГц і не створюють перешкод. До того ж потужність їх передавача мала.
Заявлена виробником в паспорті дальність дії придбаного радиозвонка становить 50 м. Однак на практиці ця відстань значно менше, навіть якщо передавач і приймач змонтовані в прямій видимості, без яких-небудь перешкод між ними. Як правило, цей показник треба ділити на три.
Із збільшенням заявленої дальності радиозвонков зростає і їх роздрібна ціна. Наприклад, бездротовий дзвінок з радіусом роботи 100 м (в реалії 35 м) коштує вже понад 1100 рублів. Але такі купувати і не треба - адже радіоаматорові, по суті, все одно, який дзвінок удосконалити, розвиваючи його дальність. Тому розглянемо найпростіший - "бюджетний" варіант.
Першим ділом потрібно зняти кришку корпуса радіоприймача, тому що збільшувати дальність дії будемо саме на ньому. Його антену чіпати не будемо, оскільки на частоті радіосигналу 433 МГц її довжина практично не впливає на збільшення дистанції роботи зв'язки передавач - приймач.
На фото представлені приймачі радіосигналів зі знятою кришкою - дві відрізняються за зовнішнім виглядом моделі. Але схема у них одна, представлена на с. 21), хоча виконаний на друкованій платі - різне, зокрема, на одному з фото представлений варіант, зібраний з дискретних елементів, а на іншому - з елементів у SMD-корпусах для поверхневого монтажу.
Висновок 2 мікросхеми U1 має активний високий рівень при вступі сигналу з приймача (коли на ньому натиснута кнопка). Висновки 1 і 8 U1 - навпаки: високий рівень - у стані спокою, а низький логічний рівень - при надходженні сигналу управління. Ці два сигналу можна використовувати для управління пристроями навантаження з допомогою нескладної приставки.
Для того щоб дистанційне пристрій включення насоса працювало ефективно (при першому натисканні на кнопку передавача підключали насос до мережі 220 В, а при повторному натисканні - відключало його), потрібно зібрати нескладне додаткове пристрій і підключити його до готової схемою (платі) приймача промислового бездротового дзвінка.
Удосконалення приймального вузла
На схемі (внизу) представлена електрична схема приставки (додаткового пристрої приймача бездротового дзвінка.
Паралельно лампі розжарювання ЕL1 підключають погружной насос (на схемі не показаний) з відповідним армованим шлангом, тягнеться до будинку від свердловини. Лампа ЕL1 є додатковим світловим індикатором роботи насоса, завдяки їй можна на відстані переконатися в тому, що команда від передавача отримана, дистанційне пристрій спрацював, і насос включився.
Вихід приставки підключається до базової друкованій платі приймача радиозвонка неэкранированными проводами типу МГТФ-0,4 (або аналогічними), при цьому підключається загальний провід (до мінуса харчування) і висновок 3 елемента мікросхеми DD1.1 (К561ТМ2) до висновку 2 мікросхеми CD4069BD (в деяких моделях D4069UBC). Вітчизняні аналоги даних мікросхем - КР1561ЛН4 і К561ЛН5.
При надходженні сигналу від передавача (його тривалість - близько 2 з забезпечується передавачем-брелоком незалежно від тривалості дії на його кнопку) на виводі 2 мікросхеми CD4069BD (U1) рівень сигналу змінюється з низького на високий. Висновки 6 і 7 мікросхеми U2, яка є генератором мелодій, підключені до малопотужної динамічній голівці.
Таким чином, для того щоб під час передачі сигналу по радіоканалу не включався мелодійний дзвінок, досить розірвати друкований провідник від виведення 7 U2 до динамічного капсуля. Або отпаять один з провідників, що ведуть до нього.
Електрична схема передавального вузла радиозвонка
Основою приставки є тригер на одному елементі популярної мікросхеми К561ТМ2. Не вдаючись у подробиці її роботи (про це написано багато статей), відзначу головне: у цій мікросхемі два D-тригера, що містять по два входу асинхронного керування S і R. Тригер перемикається по позитивному перепаду на тактовому вході С (висновок 3 DD1.1). При цьому логічний рівень, присутній на вході D, передається на прямий вихід Q. При високому логічному рівні на вході скидання R тригер обнуляється. Напруга живлення може знаходитися в межах 5... 9 про експеримент по збільшенню напруги живлення приймального вузла - нижче).
Тепер, знаючи роботу мікросхеми DD1.1, можна зрозуміти загальний принцип роботи приставки. При включенні живлення на вхід R DD1.1 в перший момент завдяки розрядженому конденсатору С2 надходить високий логічний рівень, який скидає тригер - на прямому виході Q встановлюється низький рівень напруги. Транзистор \/Т1 закритий, реле К1 знеструмлено, лампа ЕL1 не горить, насос не працює.
Приблизно за третину секунди (це обумовлено ємністю оксидного конденсатора С2 і опором резистора R1) перший зарядиться до напруги живлення, і рівень на вході R (висновок 4 DD1.1) зміниться на низький. Тепер тригер готовий до прийому сигналів по тактовому входу, має, як випливає з схеми, низький початковий рівень.
Коли радіосигнал з передавача з приймального пристрою надходить на вхід З мікросхеми DD1.1, від схеми дистанційного дзвінка надходить високий рівень напруги. Внаслідок цього тригер перекидається в інше стійке стан - тепер на його прямому виході Q високий рівень напруги. Транзистор VТ1 включає реле К1, а його контакти, в свою чергу, замикають електричну ланцюг живлення освітлювальної лампи EL1 і заглибного насоса. В такому стані тригер знаходиться як завгодно довго, до наступного позитивного фронту імпульсу на вході С, при вступі якого (наступного натискання клавіші пульті-передавачі) тригер переходить в початковий стан - освітлювальна лампа ЕL1 гасне, насос знеструмлюється і вимикається.
Ланцюг С2R1 забезпечує скидання тригера мікросхеми DD1 в початковий режим очікування при включенні живлення. Оксидний конденсатор С1 виконує функцію фільтруючого елемент по харчуванню. Діод VD1 перешкоджає кидкам зворотної напруги при увімкнення/вимкнення реле.
Сумарна потужність комутованій навантаження залежить від параметрів електромагнітного реле К1 і в нашому випадку обмежується 350 Вт.
Оскільки кількість дискретних елементів приставки невелике, всі вони монтуються на ділянці перфорованої плати розмірами 30x40 мм і разом з сполучними проводами поміщаються в штатний корпус приймача дистанційного дзвінка у відсік для елементів автономного живлення. Для зменшення впливу електричних перешкод бажано, щоб проводи, що з'єднують пристрій з джерелом живлення і йдуть від реле К1 до насоса, мали переріз не менше 1,5 мм і мінімальну довжину.
Про деталі
Постійні резистори МЛТ-0,25 (МF-25). Оксидні конденсатори типу К50-26 робочу напругу не менше 16 Ст. Інші неполярні конденсатори типу КМ-6Б. Мікросхему DD1 (К561ТМ2) можна замінити К561ТМ1 без шкоди для ефективності роботи вузла, але в цьому випадку доведеться змінити схему, так як у цих висновки мікросхем мають різне призначення. Детальну інформацію про такому варіанті заміни можна уточнити в довідниках по сучасних мікросхем КМОП. Транзистор VТ1 - польовий, з великим вхідним опором. Це дозволяє мінімізувати струм витоку в стані очікування сигналу і практично не робить впливу на вихід тригера, незважаючи на обмежуючий резистор R2 з малим опором.
Реле К1 можна замінити РЭС43 (виконання РС4.569.201) або іншу, розраховане на напруга спрацьовування 4...4,5 В і струм 10...50 мА. Встановлювати в пристрій реле з струмом включення більше 100 мА небажано, так як керуючий роботою реле транзистор VТ1 має обмеження по потужності.
Приймачі радиозвонков зі знятими кришками: а - з дискретних елементів; б - з елементів SDM-корпусах
Замість КП540А можна застосувати польовий транзистор будь-який з серії КП540 або його зарубіжні аналоги BUZ11, IRF510, IRF521. Світлодіод НL1 - будь-який, з його допомогою зручно контролювати спрацьовування реле і замикання виконавчих контактів. При необхідності елементи і НІ (R3 можна виключити зі схеми без наслідків. Додатковий (в ручному режимі) вмикач насоса на схемі показаний під позначенням ЅА1.
Котушка L1 - безкаркасні діаметром 4 мм з 1,5 витка посрібленого дроту діаметром 0,8 мм (виток до витка). Дросель L2, типу Д-06 з індуктивністю 82 мкГн (микроГенри).
У базовому варіанті передбачено автономне живлення - 2 пальчикових елемента з 1,5 Ст. Але в умовах рекомендованого застосування пристрою дистанційного дзвінка краще всього здійснювати стаціонарне харчування від стабілізованого джерела живлення з напругою 5 В з відхиленнями, що не перевищують ± 5%. Таким джерелом може бути, наприклад, стабілізатор на мікросхемі КР142ЕН5А. Струм споживання передавача в активному режимі - 35 мА. Струм споживання від джерела живлення прийомного вузла в постійному режимі очікування не перевищує 10 мА і збільшується до 50 мА при включенні зазначеного в схемі реле. При інших типах реле струм споживання може мати інше значення.
Увага, важливо!
Оптимальне напруга живлення приймача 5-9 Ст. Підвищувати напругу живлення приймального вузла не варто, оскільки дальність дії пристрою від цього нововведення не збільшується (перевірено експериментально доведенням напруги до 12 В).
Сам передавач, зовні представляє собою корпус у вигляді брелока для ключів, розміром із стандартний сірникову коробку, доопрацювання не потребує. Щоб не міняти раз в рік акумуляторну батарею (таку ж, яка встановлена в більшості передавачів-брелоків охоронної сигналізації для автомобілів - 12, 23АЕ, фірма-виробник GP Ultra або аналогічна), харчування передавача здійснюють за допомогою будь-якого промислового адаптера з вихідним стабілізованою напругою 12 В і струмом не менше 0,5 А, наприклад типу ТВ-182-С.
Подстроечная котушка L1 з броньовим серцевиною всередині. Діаметр зовнішньої котушки 4 мм, намотування 5 витків посрібленого дроту діаметром 0,8 мм
L2 - дросель типу Д-06 з індуктивністю 82 кГн.
Антена передавача гідна детального опису. Для збільшення дальності роботи до гнізда антени на друкованій платі з допомогою відрізка провід МГТФ-0,8 (або аналогічного) припаюють телескопічну антену для штиркової радіоприймачів (можна придбати в магазинах). Або, в крайньому випадку, - що незрівнянно гірше - використовувати в якості антени аналогічний штатному багатожильний провід довжиною 350... 400 мм, розпушивши на його кінці, як пелюстки квітки, тонкі провідники (діаметр "квітки" - 60...80 мм).
Найбільша дальність роботи з телескопічною антеною (на практиці) буде в тому разі, коли "телескоп" висунутий до середини, тобто на ті ж 350... 400 мм.
Тепер за умови рекомендованої доопрацювання антени в пристрої передавача вдається отримати дальність роботи до 200м в прямій видимості і дистанційно керувати електронасосом або інший активним навантаженням, вибір якої обмежується параметрами виконавчого реле і фантазією автора.
Автор: А. Кашкаров