Ик, инфракрасное управление, путь, монтаж, поехж. ИК пульт
(перевод с английского)
Инфракрасные лучи - самый дешевый способ для удаленного управления устройством в невидимом диапазоне света. Практически все аудио и видео устройства управляются ИК лучами. В связи с широким распространением используемых необходимых компонентов, ИК управление стало очень дешевым, что делает его идеальным у любителей использовать для собственных проектов.
Я объясню теорию работы ИК-пульта дистанционного управления, и некоторые из протоколов, которые используются в потребительской электронике.
Инфракрасный на самом деле нормальный свет с определенным цветом. Мы, люди не можем видеть этот цвет, потому что его длина волны 950нм, что ниже видимого спектра. Это одна из причин, почему ИК-свет выбран для удаленных целей управления, мы хотим использовать, но мы не заинтересованы видеть этот свет. Другая причина в том, что ИК управление довольно легко сделать, и поэтому дешевы в производстве. Хотя мы, люди не видим инфракрасный свет, излучаемый из пульта дистанционного управления не означает, что мы не можем сделать его видимым.
Видеокамера или цифровой фотоаппарат может "видеть" инфракрасный свет, как вы можете увидеть в этой картине. Если у вас есть веб-камера вам повезло, наведите пульт дистанционного управления, нажмите любую кнопку, и вы увидите мерцающий индикатор. К сожалению, вокруг нас еще очень много источников инфракрасного света. Солнце - яркий источник их всех, но есть такие как: лампы, свечи, система центрального отопления, и даже наше тело излучает инфракрасный свет. На самом деле все, что излучает тепло, также излучает инфракрасный свет. Поэтому мы должны принять некоторые меры предосторожности, чтобы гарантировать, что наши ИК сообщения приходили к получателю без ошибок.
Модуляции
Модуляция необходима для того, чтобы наш сигнал выделялся на фоне шума. С модуляцией сигнал ИК мигает с определенной частотой. ИК-приемник будет настроен на эту частоту, поэтому он может игнорировать все остальное.
На картинке вы можете видеть слева передатчик модулирующий сигнал с помощью ИК-светодиода. Сигнал регистрируется в приемнике на другой стороне. В последовательной коммуникации мы обычно говорим о "маркерах" и "пространстве". "Пространство" - период при отсутствии сигналов с передатчика. Никакой свет не излучается в это время. После простоя "маркеры" ИК импульсов идут в определенном частотном диапазоне. Частоты между 30 кГц и 60 кГц обычно используются в бытовой электронике. На выходе приемника "пространство" представлено высоким логическим уровнем. "Маркер" представляет низкий уровень. Пожалуйста, отметьте, что "маркеры" и "пространство" не 1-ы и 0-и, которые необходимо передать. Реальные отношения между "маркерами" и "пространства" и единиц и нулей зависят от используемого протокола. Больше информации об этом может быть найдено на страницах, которые описывают протоколы.
Передатчик
Передатчики это обычно пульты с батареями. Он должен потреблять мало энергии, как это возможно, и ИК-сигнал должен быть как можно более надежным, чтобы достичь приемлемой дистанцний управления. Предпочтительно она должна быть ударопрочной.
Многие чипы предназначены для использования в качестве ИК-передатчиков. Старые чипы были предназначены для лишь одного из нескольких ныне используемых протоколов. В нынешнее время очень низкое потребление у микроконтроллеров, позволяет использовать в ИК-передатчиках, а также они являются более гибкими в использовании. Если не нажата кнопка они находятся в режиме сна, в котором низкий ток потребления. Процессор "просыпается" для того чтобы передать соответствующую команду ИК только при нажатии клавиши.
Кварцевые кристаллы редко используются в таких пультах. Они очень хрупкие и, как правило, легко ломаются, когда пульт падает. Керамические резонаторы гораздо более подходящие, потому что они могут выдерживать большие физические перегрузки. Тот факт, что они менее точны, совсем не важен.
Ток через светодиод (или светодиодов) может варьироваться от 100 мА и до более 1А! Для того чтобы получить приемлемую дистанцию управления светодиодный ток должен быть как можно выше. Тут выбирается компромисс между параметром светодиода, срок службы батареи и максимальной дистанции. Светодиодные токи могут быть высокими, потому что управляющие импульсы светодиодов очень короткие. Средняя мощность излучения светодиода не должна превышать максимального значения. Вы также должны добиться того, чтобы максимально быстрый взгляд тока для светодиодных не был превышен. Все эти параметры можно найти в спецификации светодиодов.
Простая транзисторная схема, которая может быть использована для светодиодов. Транзистор с подходящим hFE и скорость переключения должны быть подобраны для этой схемы.
Значение резистора может быть рассчитана с использованием закона Ома. Помните, что номинальное падение напряжения на ИК-светодиод около 1,1В.
Стандартный драйвер, описанный выше, имеет один недостаток. Утечка напряжения батареи, при котором ток через светодиод будет уменьшаться, а это приведет к сокращению дистанции управления.
Чтобы избежать этого в цепи эмиттера последовательно ставят 2 диода. При серии импульсов на базе транзистора напряжение будет ограничено до 1,2В. База-эмиттер транзистора вычитает 0,6В, что, в результате амплитуда составит 0,6В на эмиттере. Расчет тока через светодиод прост - снова применяя закона Ома.
Приемник
Сейчас много разных приемников существует на рынке. Наиболее важные критерии выбора частоты модуляции используется и наличие в продаже.
На картинке выше вы можете видеть типичный блок-схема такого ИК-приемник. Не беспокойтесь, если вы не понимаете частей, все построено в одном электронном компоненте. Полученный ИК-сигнал с фотодиода обнаружения (на левой стороне диаграммы). Этот сигнал усиливается и ограничивается в первых 2-х этапах. Ограничителем выступает АРУ, чтобы получить постоянный уровень импульса, независимо от расстояния до пульта. Далее с AРУ сигнал поступает на полосовой фильтр (BPF). Полосовой фильтр настроен на частоту модуляции пульта. Общий диапазон частот от 30 кГц до 60 кГц для потребительской электроники. Следующий этап: детектор, интегратор и компаратор. Цель этих трех блоков для обнаружения присутствия частоты модуляции. Эта частота модуляции представляет выход компаратора как низкий сигнал.
Как я уже говорил ранее, все эти блоки интегрированы в единый электронный компонент. Есть много различных производителей этих компонентов на рынке. Устройства доступны в нескольких версиях, каждая из которых настроены на определенную частоту модуляции.
Обратите внимание, что усилитель установлен на очень высокий коэффициент усиления. Поэтому система считывает очень легко. Подключение большого конденсатора, по крайней мере 22мФ, к питанию приемника является обязательным. Некоторые даташиты рекомендуют ставить сопротивление 330 Ом последовательно с источником питания для дальнейшего отделить питания от остальной части схемы.
Есть несколько производителей ИК-приемников на рынке. Siemens, Vishay Telefunken и являются основными поставщиками в Европе. Siemens имеет свой SFH506-хх серии, где хх обозначает частоту модуляции 30, 33, 36, 38, 40 или 56кГц. Telefunken производили свои TFMS5xx0 и TK18xx серии, где хх еще раз указывает на частоту модуляции устройства. Похоже, что эти компаненты уже устарели. Они заменяются Vishay TSOP12xx, TSOP48xx и TSOP62xx.
Sharp, Xiamen Hualian и Japanese Electric - 3 ведущих азиатских компаний в сфере ИК устройств. Sharp производит устройства с очень загадочными именами, как: GP1UD26xK, GP1UD27xK и GP1UD28xK, где х, связанные с частотной модуляцией. Hualian имеет свои HRMxx00 серии, как и HRM3700 HRM3800. Japanese Electric имеет ряд устройств, которые не включают частоту модуляции в наименовании детали. PIC12043LM настроен на 36.7kHz, и PIC12043LM настроен на 37.9kHz.
Конец?
На этом мы завершаем теории операции для ИК систем дистанционного управления, предназначенный для использования в бытовой электронике. Я понимаю, что существуют другие способы для реализации ИК-контроля, но я ограничусь лишь описанием выше. Один из вопросов, не освещенных здесь является безопасность. Безопасность не имеет никакого значения, если мне надо управлять только своими видеомагнитофоном или телевизором. Но когда дело доходит до открытия двери или автомобиля, то ключевой сигнал должен быть уникальным! Может быть, я расскажу этому вопросу позже, но не сейчас.
Я также понимаю, что мой небольшой перечень производителей далек от завершения. Вряд ли возможно перечислить всех производителей здесь. Вы можете отправить мне по электронной почте, если у вас есть сведения о других протоколов, которые вы считаете необходимо добавить на страницы.
Эта страница только описание основных теории работы ИК-пультов дистанционного управления. Он не описывает протоколы, которые участвуют в общении между передатчиком и приемником. Существуют разные протоколы, разработаные разными производителями.
Завязка или «Как начинался девайс»
…Когда я пришёл, Виктория сидела на диване, уставившись в телевизор. День выдался тяжёлый, поэтому ей не хотелось ничего делать. Несколько минут мы смотрели какой-то попсовый сериал, потом он закончился, и Вика выключила телевизор. В комнате стало темно. На улице шумел дождь, и от этого казалось, что дома тоже холодно.
Вика поднялась с дивана и принялась, на ощупь, искать выключатель от светильника. Настенный светильник висел, почему-то, не у дивана, а на другой стене и приходилось топать через всю комнату, чтобы зажечь свет. Когда она, наконец, включила его, комната наполнилась тёплым светом лампочки накаливания.
Около меня, на помятой простыне, лежал пульт от телевизора. Нижние кнопки без опознавательных знаков и, скорее всего, не использовались. И тут у меня возникла интересная мысль…
— Вик, а хочешь, я сделаю так, что твой светильник можно будет пультом от ящика включить? Там даже кнопки лишние есть…
Концепция
Наше устройство должно уметь принимать сигнал с ИК-пульта, отличать «свою» кнопку от других, и управлять нагрузкой. Первый и последний пункты простые, как топор. А вот со вторым немного интереснее. Я решил не ограничиваться каким-то конкретным пультом (Почему? – «Не интересно так!»), а сделать систему, которая может работать с разными моделями пультов от разной техники. Лишь бы ИК-приёмник не спасовал, и уверенно ловил сигнал.
Ловить сигнал будем с помощью фотоприёмника . Причем не каждый приёмник подойдёт – несущая частота должна совпадать с частотой пульта. Несущая частота приёмника указана в его маркировке: TSOP17xx – 17 это модель приёмника, а хх – частота в килогерцах. А несущую частоту пульта можно найти в документации или в инете. В принципе, сигнал будет приниматься, даже если частоты не совпадают, но чувствительность будет фиговой – придётся тыкать пультом прямо в приёмник.
Каждая компания, выпускающая бытовую технику, вынуждена соблюдать стандарты при изготовлении «железа». И частоты модуляции у пультов, тоже стандартные. Зато разработчики отрываются на программной части – разнообразие протоколов обмена между пультом и устройством просто поражает. Поэтому, пришлось придумать универсальный алгоритм, которому плевать на протокол обмена. Работает он так:
 |
В памяти устройства хранятся контрольные точки. Для каждой такой точки нужно записать время и состояние выхода с ИК-приёмника – 0 или 1.
При получении сигнала с пульта, МК будет последовательно проверять каждую точку. Если все точки совпали – то это была та самая кнопка, на которую устройство запрограммировали. А если выход с приёмника хотя-бы в одной точке не совпал с шаблоном, то устройство никак не отреагирует.
Впрочем, баги никто не отменял! Возможно, что, сигнал будет отличаться от шаблона, но
в контрольных точках значения будут одинаковые. Получится ложное срабатывание. Казалось-бы – редкостное западло, и бороться с ним пипец сложно! Но на самом деле не всё так плохо (а местами даже хорошо).
Во-первых, у нас ведь цифровой сигнал, а значит, импульсы идут с постоянными задержками (таймингами) и просто-так не возникают. Поэтому, если точки стоят достаточно плотно, то можно не бояться, что какой-нибудь импульс будет пропущен.
Во-вторых мелкий шум (обычно выглядит, как редкие короткие импульсы) в большинстве случаев идёт лесом – ибо если он не попадёт прямо на контрольную точку, то нифига не повлияет на систему. Значит у нас есть естественная защита от шума.
Второй тип ошибок (aka «Пропуск команды») бывает из-за того, что точка расположена слишком близко к фронту импульса (к тому месту, где сигнал на выходе приёмника меняет свой уровень).
Представь себе, что через несколько микросекунд после контрольной точки сигнал должен меняться с HIGH на LOW. А теперь представь, что пульт выдал команду чуть быстрее, чем обычно (довольно часто случается). Фронт импульса сдвинулся во времени, и теперь он происходит ДО контрольной точки! Выход с приёмника не совпадёт с шаблоном и система сбросится.
Чтобы этого не происходило, нужно размещать контрольные точки подальше от фронтов.
«Всё круто» — скажешь ты – «Но откуда мне взять контрольные точки?». Вот и я над этим долго тупил. В результате решил доверить расстановку точек тебе.
На устройстве есть джампер J1. Если при включении он замкнут – устройство будет тупо передавать через UART всё, что выдаёт ИК-приёмник. На другой стороне провода эти данные принимает моя программа, которая выдаёт на экран компа импульсы с TSOP’а. Тебе остаётся только мышкой раскидать по этому графику контрольные точки, и прошить их в EEPROM. Если возможности использовать UART нету, то на помощь приходит джампер J2. Когда он замкнут – устройство не выдаёт данные по UART, а складывает их в EEPROM.
 |
Схема
Простая до безобразия. В качестве контроллера я взял ATTiny2313. Частота 4 мегагерца, от кварца, или внутренней RC цепочки.
На отдельный разъём выведены линии RX и TX для связи, и питание. Туда – же выведен RESET для того чтобы можно было перепрошивать МК, не вынимая из устройства.
Выход фотоприёмника подключается к INT0, он подтянут к питанию через резистор в 33к. Если будут сильные помехи, то можно поставить туда резистор поменьше, например, 10к.
На пинах D4 и D5 висят джамперы. Jumper1 на D5 и Jumper2 на D4.
К пину D6 подцеплен силовой модуль. Причём симистор я взял самый мелкий из тех, что у меня были – BT131. Ток у него 1А – не круто, но зато корпус не слишком большой — ТО92. Для мелкой нагрузки самое то. Опторазвязку я сделал на MOC3023 – у неё нет датчика пересечения нуля, а значит она подходит для плавного управления нагрузкой (здесь я это так и не реализовал).
Порт B почти полностью выведен на разъём – туда можно прицепить индикатор или ещё что-нибудь. Этим-же разъёмом я пользуюсь при прошивке девайса. Пин B0 занят светодиодом.
Питается всё это дело через LM70L05 и диодный мост. То есть на вход можно подавать переменное напряжение, например, с трансформатора. Главное, чтобы оно не превышало 25 Вольт, а то умрёт либо стабилизатор, либо кондер.
Плата получилась вот такая:
 |
 |
Да, она немного отличается от той платы, которая лежит в архиве. Но это не значит, что я сделал себе убер-продвинутую плату, а вам подсунул демо версию:). Напротив, моя плата имеет пару недостатков, которых нет в конечной версии: у меня не выведена на штырёк ножка RESET, и светодиод висит на PB7. А это не очень способствует внутрисхемному программированию.
Прошивка
Устройство может работать в двух режимах. В первом – когда J2 замкнут – оно просто передаёт импульсы с фотоприёмника в UART. С него и начнём:
UART работает на скорости 9600, т.е, при частоте 4МГц в регистр UBRR записываем 25.
…ждём, пока не дёрнется ножка фотоприёмника. Как только она опустилась (изначально-то она болтается на pull-up резисторе) мы запускаем таймер (TIMER/COUNTER1, тот, что на 16 бит) и врубаем прерывание INT0 на любое изменение входа – any logical change (ICS00 = 1). Таймер тикает… ждём.
Импульс с пульта кончился – выход с фотоприёмника взметнулся вверх, прерывание сработало. Теперь записываем в память значение таймера и сбрасываем таймер. Ещё нужно инкрементировать указатель записи, чтобы в следующем прерывании записать в другую ячейку памяти.
Ещё импульс… выход дёргается… прерывание… запись значения таймера в память… сброс таймера… указатель + 2 (мы пишем два байта за раз)…
И так будет продолжаться до тех пор, пока не станет ясно, что конец (оперативки) близок. Или, пока сигнал не кончится. В любом случае, мы стопорим таймер и отключаем прерывания. Потом, не спеша выкидываем всё, что насобирали, в UART. Или, если J2 замкнут – в EEPROM.
В конце можно затупить в бесконечный цикл и ждать ресета – миссия выполнена.
А на выходе получится последовательность чисел. Каждое из них – время между изменениями состояния выхода TSOP’a. Зная, с чего началась эта последовательность (А мы знаем! Это перепад с HIGH на LOW), мы можем восстановить всю картину:
После инициализации сидим и ждём, пока TSOP дёрнется. Как только это случилось – читаем из EEPROM первую точку, и в простом цикле тупим столько, сколько там написано. При этом время считаем пачками по 32us. Выйдя из ступора, проверяем – что-там на выходе приёмника.
Если выход не совпал с тем, что мы ожидали – это не наша команда. Можно спокойно дожидаться конца сигнала и начинать всё сначала.
Если выход соответствует нашим ожиданиям – загружаем следующюю точку и проверяем её. Так до тех пор, пока не наткнёмся на точку, время которой = 0. Это значит, что точек больше нет. Значит вся команда совпала, и можно дёргать нагрузку.
Вот так, получается, простенький алгоритм. Но ведь чем проще, тем надёжнее!
Софтина
Сначала я думал сделать автоматическое запоминание шаблона. То есть ты замыкаешь джампер, тыкаешь пультом в TSOP, а МК сам расставляет контрольные точки и складывает их в EEPROM. Потом стало ясно, что идея бредовая: более-менее адекватный алгоритм получится чересчур сложным. Или не будет универсальным.
Второй идеей была программка для компа, в которой можно самому расставить контрольные точки. Не слишком технологично, но всяко лучше, чем доверять это дело МК.
 |
Приучаем девайс отзываться на нужную кнопку пульта:
1) Замыкаем перемычку J1.
2) Подключаем UART. Если возможности его подключить нету, то замыкаем джампер J2. Тогда устройство будет скидывать данные в EEPROM.
3) Врубаем питание.
4) Если мы решили юзать UART, то запускаем софт и смотрим на строку состояния (внизу окошка). Там должно быть написано “COM порт открыт”. Если не написано, то ищем косяк в подключении и тыкаем кнопу «Подключить».
5) Берём пульт и тыкаем нужной кнопкой в TSOP. Как только девайс почует, что сигнал пошёл – загорится светодиод. Сразу после этого устройство начнёт передавать по UART (или писать в EEPROM) данные. Когда передача закончилась, светодиод гаснет.
6.1) Если работаем по UART, то жмём кнопу «Загрузить по UART». И радуемся надписи «Загрузил график…» в строке состояния.
6.2) Если работаем через EEPROM, то читаем программатором EEPROM память и сохраняем в *.bin файл. (Именно bin!). Потом нажимаем в программе кнопку «Загрузить.bin» и выбираем файл с EEPROM.
7) Смотрим на загрузившийся график – это сигнал с TSOP’a. На боковой панели есть ползунок – им можно менять масштаб. Теперь тыкаем мышкой по графику – ставим контрольные точки. Правой кнопкой точки удаляются. Только не нужно их ставить слишком близко к фронтам. Получается примерно так:
 |
8) Нажимаем «Сохранить.bin» и сохраняем точки. Потом прошиваем этот файл в EEPROM. Так-как мы запихиваем время между двумя точками в 7 бит, то оно ограничено 4мс. Если время между двумя точками превысит это значение – программа откажется запихивать точки в файл.
9) Снимаем джамперы. Перезагружаем устройство. Готово!
Видео с испытаний
Смартфон уже давно мигрировал из разряда обычных телефонов, которые используют чисто для звонков. Сотни различных приложений позволяют превратить ваш смартфон в различные цифровые приборы, тем самым существенно облегчая нашу жизнь.
Вот и сегодня, я вам хочу показать, как сделать из практически любого смартфона универсальный ИК-пуль дистанционного управления, с помощью которого можно будет управлять телевизорами, музыкальными центрами и другой техникой.
Нам понадобиться абсолютно немного: два ИК светодиода, которые можно выдрать из старых пультов или купить – . Трех с половиной миллиметровый штекер «Джек» от старых наушников или купить – .
Смартфон с системой «Андроид» и интернет для скачивания приложения с «Google Play».
Схема приставки ИК пульта из смартфона
Все что вам понадобиться, так это припаять к разъему два светодиода встречно-параллельно. И ваша приставка будет готова. Припаивать нужно к выходам каналов левого и правого, общий вывод не будет задействован.
Сборка приставки для ИК пульта
Первым делом я склеил супер клеем светодиоды межу собой, скрутил вывода и запаял.
Далее укоротил вывода, так как они получились слишком длинные. Потом откусил кусачками общий провод у штекера и припаял светодиоды к центральным выводам. Все получилось довольно аккуратно.
Теперь для всего этого нужен корпус. Так как я брал новый штекер с корпусом, то я просто отрезал канцелярским ножом верхушку и собрал всю приставку.
Вы же можете залить все горячим клеем или одеть и обдуть термоусадочную трубку.
На этом сборка завершена.
Установка приложения
Переходим по этой ссылке и скачиваем приложение себе на телефон с установкой.
После установки запускаем приложение, выбираем модель вашей техники в настройках, которой хотите управлять. Нажимаем на появившиеся кнопки, проверяя работу приставки.
Вещица очень удобная, учитывая большое количество пультов в одном телефоне.
PS: Если приложение вдруг не заработает или не понравиться, то можете поискать другое. Для этого введите в поисковой строке Google Play – «Audio IR».
Теперь можно взять эту крохотную приставку с собой куда угодно и управлять различной техникой в местах общего пользования.
При создании системы домашней автоматизации обычно сложно обойтись только оригинальными исполнительными устройствами, особенно если речь идет о работе в сценариях мультимедиа и управлении климатом. Речь здесь может идти о телевизорах, проекторах, ресиверах, медиаплеерах, кондиционерах и другой технике. При этом не всегда есть возможность использовать «правильное» оборудование, имеющее поддержку фирменных интерфейсов управления. Чаше всего, этот вопрос связан с финансовыми соображениями.
В некоторых случаях можно рассчитывать на наличие последовательного интерфейса, который, при правильной реализации, позволяет эффективно интегрировать оборудование в систему благодаря наличию документированного набора команд и поддержке обратной связи, например, для проверки статуса устройства. В качестве адаптера в данном случае можно использовать описанные недавно устройства Global Cache, не забывая о том, что для каждого клиента потребуется индивидуальный канал управления.
Определенная надежда есть на реализацию управления через IP-сеть в новых моделях, но сейчас в описанной ситуации часто приходится иметь дело с управлением по ИК. Инфракрасные пульты управления сегодня являются стандартным способом для взаимодействия с мультимедийным оборудованием. Они просты в использовании и недороги в изготовлении, однако имеют и определенные недостатки.
Первым из них является необходимость наличия прямой видимости от пульта до приемника. Второй - отсутствие возможности индивидуальной адресации устройств (если, например, используется несколько одинаковых усилителей). С этим проблемами можно справиться установкой ИК-передатчика непосредственно на окошко приемника требуемого устройства, как это реализовано у Global Cache. Третьим, важность которого в бюджетных решениях спорна, назовем отсутствие обратной связи. Четвертым, пожалуй, наиболее существенным, является отсутствие в большинстве случаев документированной базы ИК-кодов.
Для решения последней проблемы применяется несколько способов, которые также сложно считать идеальными. Первый вариант - использование «обучающего» устройства для записи кодов с существующего пульта ДУ. Второй - работа с подготовленной заранее базой данных кодов.
Недостаток первого способа - невозможность получения отсутствующих на пульте команд. Чаще всего эта проблема встречается в мультимедийных инсталляциях, когда требуется обеспечить переключение ресивера или телевизора на какой-то определенный вход для коммутации и отображения необходимого сигнала. С учетом широкого набора входов, многие устройства сегодня имеют только одну или две кнопки для его выбора перебором. При этом обеспечить гарантированное «попадание» на нужный вход при любых начальных условиях невозможно. Эту задачу можно решать разными способами, например запоминанием входа или установкой дополнительных коммутаторов с «правильным» управлением, но это неудобно или дорого. Аналогичное замечание касается и управления питанием, где практически всегда есть только функция «переключить питание», а не отдельные кнопки включения и выключения. Еще одним нюансом в описываемом сценарии является погрешность при измерении, поскольку частота модуляции не фиксирована и приемник пытается определить ее по входящему сигналу, так что даже одна команда, записанная несколько раз, может иметь разные коды.
Не менее проблематична работа и с готовыми базами кодов. Часто они используют сортировку не по конкретной модели устройства или пульта, а в виде производитель-тип оборудования-набор кодов. При этом последних может быть более десятка, что потребует много времени на подбор и не гарантирует успешного результата.
Правда наличие подобных баз предоставляет богатую информацию для анализа существующих у производителя возможных модификаций команд. Здесь также упомянем о существовании различных вариантов записи ИК-команд и специализированные утилиты для конвертации форматов. Идеальным вариантом в данном случае стоит считать именно описание команд в оригинальном бинарном формате, а не в виде «оцифровок». К сожалению, встречается он достаточно редко.
Отметим, что управление кондиционерами имеет свои особенности, связанные с наличием одновременных регулировок нескольких рабочих параметров, что еще больше затрудняет их управление через ИК-порт.
Стоит заметить, что гарантировать наличие описанных выше функций, выходящих за рамки штатного ИК-пульта управления конечно никто не будет. Однако современный уровень унификации при изготовлении электронных устройств дает надежду на поддержку не представленных на пульте команд.
Таким образом, мы видим, что для реализации требуемых функций потребуется приложить серьезные усилия и при определенном везении все может получиться, но гарантий, к сожалению, нет никаких. В этом материале мы на конкретных примерах расскажем о решении данной задачи. Надеемся, что эта информация окажется полезной для наших читателей.
Global Cache iTach Flex
В данном материале мы использовали устройство iTach Flex из последнего поколения компактных адаптеров Global Cache. Модель существует в версиях для подключения к проводной сети и Wi-Fi.
Устройство для варианта Wi-Fi, который мы тестировали, имеет корпус с размерами всего 31×65×13 мм (не считая разъемов кабелей), что позволяет установить его где угодно. Модификация с RJ-45 будет немного крупнее из-за разъема.
Корпус изготовлен из черного пластика. Беспроводная антенна встроенная. Присутствует специальная металлическая рамка для крепления. Она устанавливается на одном или двух шурупах, а адаптер просто защелкивается на ней.
На корпусе есть светодиодный индикатор статуса, кнопка для подключения к беспроводной сети по WPS и сброса настроек, а также окошко ИК-приемника для обучения. С одного из торцов установлен вход питания (стандартный microUSB) и многофункциональный миниджек 3,5 мм для подключения кабелей Flex Link.
Благодаря последнему элементу, модель получилась уникально универсальной. На настоящий момент поддерживаются следующие варианты: последовательный порт, один ИК-передатчик, один ИК-бластер, три ИК-передатчика (один может быть бластером).
Как и ранее рассмотренного семейства iTach, ИК-бластер предназначен для использования на большом расстоянии (в комнате) и может оправлять команды на разные устройства. А обычный ИК-передатчик предназначен для крепления на окошке приемника конкретного устройства. Ожидается реализация поддержки управления сухими контактами и подключения сенсоров. В этом материале мы подключали к адаптеру ИК-бластер, поскольку управлять нужно было несколькими устройствами в комнате.
Для управления можно использовать как знакомый по iTach вариант TCP с отправкой команд на определенный порт, а также новый HTTP API. Установка основных параметров работы осуществляется через встроенный веб-сервер.
Отметим, что Global Cache имеет собственную онлайн-базу ИК-кодов, отсортированных по производителю и записанных в виде команд для отправки на их собственные адаптеры.
Телевизор LG серии LM66x 2012 года выпуска
Модель оборудована большим количеством видеовходов, поддерживает 3D и подключение к сети, имеет порты USB. На штатном пульте управления присутствует одна кнопка для включения/выключения питания и одна кнопка открытия меню для переключения источников. В последнем случае потребуется подтверждение операции, а в случае наличия подключения к сети в списке будут присутствовать и медиасерверы, что делает невозможным «слепую» установку на заданный вход.
Минимальный набор требований к телевизору в составе домашнего кинотеатра - включение и выключение питания разными командами и установка на определенный вход. Дополнительно можно говорить о реализации просмотра эфирного телевидения, где будут нужны выбор канала и регулировка громкости.
Для начала используем встроенный в iTach Flex датчик для записи кодов штатного пульта. Все кнопки нам сейчас не потребуются, достаточно определиться только с основными. После запуска программы iLearn и подключения к адаптеру необходимо поднести пульт к приемнику и нажимать кнопки
Теперь можно проанализировать результаты. Как мы видим, каждая команда, если не учитывать необходимой для самого адаптера части «sendir,1:1,1,37914,1,1,», имеет префикс «341,170,», далее идут тридцать две пары чисел и замыкает команду суффикс «22,1520,341,85,22,3700». В данном случае, нас будут интересовать как раз данные пары чисел. Они кодируют команду в двоичном формате, где «22,21,» обозначает «0», а «22,63,» обозначает «1», причем первым идет младший бит. Заметим, что из-за особенностей оцифровки некоторые числа могут немного отличаться, например «20» вместо «21» или «65» вместо «63». Но сути это не меняет и удобнее сразу привести все к одинаковому виду поиском и заменой.
Декодирование команды дает нам четыре байта. Подобный вариант, называемый обычно «протоколом NEC», используется достаточно часто и представляет собой сочетание двух байт адреса, одного байта команды и его повтора в инверсном виде («0» заменяются на «1» и наоборот).
В частности для нашего примера мы получаем: 04 FB 44 BB, 04 FB 02 FD, 04 FB 03 FC. Интересно, что здесь второй байт адреса является инверсным для первого. Далее есть два варианта: зная адрес, составить строки для каждого из возможных значений команды и проверить их на устройстве - или поискать готовые команды в сети. Второй подход приводит нас на сайт , где мы можем обнаружить документ производителя с подробным описанием команд управления телевизорами близких по году выпуска серий. Сравнение таблицы в нем с нашими записями показывает идеальное совпадение по записанным командам. Теперь нужно найти коды для требуемых нам операций и перекодировать их в обратном направлении в команды для iTach Flex. Например, из 04 FB C4 3B и 04 FB C5 3A мы получаем соответственно
«sendir,1:1,1,38004,1,1,341,171,22,21,22,21,22,65,22,21,22,21,22,21,22, 21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22,21,22, 65,22,21,22,21,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22, 21,22,21,22,1523,341,86,22,3800»
и
«sendir,1:1,1,38004,1,1,341,171,22,21,22,21,22,65,22,21,22,21,22,21,22, 21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,65,22,21,22, 65,22,21,22,21,22,21,22,65,22,65,22,21,22,65,22,21,22,65,22,65,22,65,22, 21,22,21,22,1523,341,86,22,3800».
Заключительный этап - проверка работоспособности команд. Он также поможет, если в найденной таблице есть неоднозначное соответствие. Для этой задачи используем программу iTest.
Для удобства и ускорения процесса мы установили около ТВ IP-камеру, что позволило наблюдать за процессом прямо с экрана компьютера. Проверка показала, что задача была полностью выполнена. Результат, записанный в обычном текстовом формате, можно скачать .
Отметим, что использование готовых баз могло и не дать результата. Например, в базе Global Cache для телевизоров LG представлено семь наборов команд, причем явных пунктов для переключения на заданный вход HDMI в них нет. Хотя, скорее всего, один из представленных вариантов выбора входа мог бы и сработать.
Комплект домашнего кинотеатра Onkyo HTX-22HD
Эта задача явно будет посложнее - модель достаточно старая и не очень популярная, особенно в «серьезных» инсталляциях. Однако со своей задачей многоканального ресивера для медиаплеера вполне справляется и сегодня. Как и с описанным выше телевизором здесь есть несколько задач - отдельные команды для включения и выключения питания, выбор конкретного входа и регулировка громкости. С последним проблемы нет - можно просто скопировать коды для этих кнопок. Но для управления питанием используется одна кнопка пульта, а для выбора входа - две кнопки для перехода к следующему и предыдущему входу. Также могут быть потенциально интересны функции выбора режима обработки многоканального звука.
Сначала стоит прояснить ситуацию со входами. В этом устройстве, как и на многих других в данном классе, физическому входу в настройках ресивера устанавливается соответствие подключенному оборудованию. Заводское состояние выглядит следующим образом:
| Вход | Функция |
| Coaxial Digital In | CD |
| HDMI 1 | VCR/DVR |
| HDMI 2 | CBL/SAT |
| Line 1 | Tape |
| Line 2 | Tuner |
| Optical Digital In 1 | DVD |
| Optical Digital In 2 | Game/TV |
Теперь, как и с телевизором, запишем некоторые или все команды существующего пульта через приемник в iTach Flex. Здесь мы тоже видим характерное начало в строках - «sendir,1:1,1,38095,1,1,» как параметры отправки пакета и «341,171,» как префикс. Далее идут знакомые тридцать две пары чисел протокола NEC, а вот суффиксы встречаются разные. Сложно понять, насколько это существенно, но, на всякий случай запишем и их в рабочую таблицу.
В случае Onkyo мы имеем два байта адреса и один байт команды, который повторяется в инвертированном виде четвертым байтом пакета. Адрес, вероятно, как-то связан с суффиксом, а всего на основных кнопках пульта мы смогли насчитать три адреса - D2 06, D2 07 и D2 08.
Вариант прямого перебора в подобных условиях явно требует слишком много времени. Так что попробуем снова обратиться к упомянутому выше сайту с информацией о кодах разных производителей, для телевизора это очень помогло. К сожалению, в найденных на этом ресурсе файлах не удалось найти упоминания именно нашей модели ресивера, да и похожих адресов в таблице на первый взгляд не было.
Анализ данных показал, что если сравнивать только команды и не учитывать адрес, то можно найти сходство. Например, для увеличения громкости используется команда 02, для уменьшения - 03, а для отключения звука - 05. В таблице с теми же адресами, что и управление громкостью нашлась команда включения питания (04). Модификация оцифрованной строки с адресом D2 06 на эту команду (нужно исправить всего пару чисел) показала, что мы на правильном пути - ресивер включался и не менял своего состояния при повторной отправке, будучи уже включенным. Команда выключения питания в документе имела другой адрес. Так что мы подставили команду 47 в строку команды , имеющую адрес D2 07 и отличающийся суффикс. Это тоже сработало.
Таким образом, до нахождения команд перехода на нужный вход оставалось совсем немного. Однако, еще раз внимательно просмотрев найденный документ, на одном из листов была обнаружена таблица, указывающая на то, что приемник и пульт могут иметь альтернативные заменяемые списки адресов из определенных наборов. Сделано это, видимо, для возможности управления однотипными устройствами в одном помещении. Так что после замены наших адресов на D2 6D, D2 6C, D2 AC мы смогли проверить соответствие оцифрованным данным и найти все необходимые команды для переключения на нужный вход. После этого, с учетом разных суффиксов, была составлена таблица команд для данного устройства. Скачать ее можно по ссылке . Отметим, что логические названия входов в ней были заменены на физические исходя из заводских настроек.
Медиаплеер Dune HD
С учетом того, что данная серия плееров поддерживает управление по сети (на сайте производителя приводится информация о API), от ИК-пульта в данном случае могут потребоваться только функции раздельного включения и выключения. Здесь производитель сделал подарок, опубликовав с разделе поддержки соответствующий документ, добавив в него необходимые команды включения и выключения с кодами 00 BF 5F A0 и 00 BF 5F A1 соответственно. Заметим, что работа второй команды зависит от настройки режима выключения плеера. Устройство может или переходить в спящий режим (с сохранением работоспособности сетевых функций) или выключаться полностью (до подачи ИК-команды на включение).
После оцифровки нескольких кнопок пульта в iTach Flex можно получить требуемое «окружение» для наших кодов - приставку «sendir,1:1,1,38186,1,1,342,170,» и суффикс «22,1547,342,85,22,3800». Результат после добавления непосредственных команд можно посмотреть в отдельном текстовом файле .
Использование команд в iRiduim
После нахождения требуемых кодов, попробуем использовать их в проекте автоматизации. В первом примере мы взяли продукт iRidium . Несмотря на то, что он имеет встроенную базу кодов Global Cache, по описанным выше причинам рекомендуется использовать именно новые найденные и проверенные коды.
Для удобства работы с командами можно создать собственную (пользовательскую) базу данных для требуемых устройств. Это позволит использовать их в нескольких проектах. При создании устройств в новой базе вы указываете название, производителя, тип и комментарий. После этого можно запрограммировать для устройства любое число команд. При этом заносить в параметры нужно не весь код, а только основную часть после частоты, числа повторов и смещения. Эти параметры будут указываться уже в свойствах передатчика Global Cache. Отметим, что, несмотря на формально немного отличающуюся частоту, все три устройства успешно работали при указании общего значения 38000.
После составления дизайна проекта с кнопками и другими элементами можно приступить к программированию действий. Проще всего это делать перетаскиванием команды из дерева устройств проекта на кнопки. Для реализации функций непрерывной регулировки (например, громкости), нужно использовать не только действие «Press», но и «Hold». Заметим, что для ИК управления реализовать быструю установку уровня громкости слайдером не получится, поскольку обратной связи от управляемого устройства в системе нет, как и возможности в виде параметра указать нужный уровень. А вот для RS-232 подобный сценарий в некоторых случаях может быть реализуем.
В данном проекте мы использовали простейший вариант удаленного управления - каждая кнопка соответствует своей команде. Но система iRidium позволяет реализовать и более сложные сценарии, например можно назначить одной кнопке включение сценария «Просмотр кинофильма», включающий соответствующее управление светом, включение всех участвующих в сценарии устройств (и отключение мешающих), необходимую коммутацию входов и выходов, открытие всплывающего окна управления медиаплеером.
В качестве такого варианта используем загруженные с сайта iRidium образцы интерфейса и панелей управления плеером Dune. После их объедения в одном проекте, настроим вызов меню управления плеером с одной из основных страниц. Причем в скрипт запуска добавим соответствующие ИК-команды для включения и настройки аудио-видео оборудования.
Кроме того, учитывая, что звук у нас декодируется и выводится через ресивер, для удобства управления с одной страницы можно заменить команды управления громкостью с плеера на ресивер. Как мы писали выше, обратной связи здесь нет, так что остается только относительное управление кнопками «громче» и «тише».
Заключение
Использование ИК-канала для управления аудио/видеотехникой и другим оборудованием может являться единственным способом автоматизировать работу с ним, особенно в недорогом сегменте. Несмотря на очевидные недостатки этого метода, основным из которых в данном случае является отсутствие обратной связи, данный метод вполне работоспособен и позволяет реализовать достаточно гибкие сценарии. В целом, никаких сложностей в реализации описанных вариантов, не считая поиска требуемых кодов, мы не встретили.
Процесс поиска и составления требуемых команд способен превратиться в запутанный исследовательский процесс. Существенную помощь здесь оказывают интернет-ресурсы, на которых собирается информация об используемых ИК-кодах. Анализ представленных данных и поиск аналогий часто позволяет с относительно небольшими затратами найти необходимые для реализации проекта команды.
В качестве управляющего адаптера можно использовать как упомянутые в материале готовые устройства Global Cache, так и другие аналогичные модели, например собранные самостоятельно на основе микроконтроллеров, проекты для которых широко представлены в интернете. Что касается интеграции в систему управления, то наиболее удобным представляется вариант работы по компьютерной сети, но в некоторых ситуациях будет достаточно и локальных подключений через USB или последовательный порт. Сетевой вариант, в частности, интересен тем, что может быть использован с различным программным обеспечением, например в составе решений Fibaro и через интернет.
В общем случае пульт дистанционного управления (ПДУ, RCU) - беспроводное или проводное устройство, предназначенное для управления каким-либо механизмом, объектом или процессом на расстоянии. Все устройства ДУ подразделяются на группы:
- по способу получения электропитания: по кабелю, автономное;
- по используемому каналу для передачи управляющих сигналов: ИК, ультразвук, радио, провод, механический привод;
- по функциональности: с одним набором команд, универсальный для нескольких устройств одного производителя, программируемый (обучаемый);
- по мобильности и другим признакам.
Наиболее распространенный в настоящее время вид пультов ДУ - мобильное автономное беспроводное устройство с управлением объектами по инфракрасному каналу (ИК). Именно такой вид устройств ДУ используем в быту, когда передаем управляющие сигналы на телевизор, кондиционер, музыкальный центр, плеер и другую бытовую технику.
В первых моделях пультов присутствовал минимум управляющих элементов только для выполнения основных функций. Со временем подход изменился: современные изделия имеют полный комплект элементов управления, а сами управляемые устройства содержат их ограниченный набор.
Устройство пульта дистанционного управления
Гаджет представляет собой небольшую продолговатую пластиковую коробочку. На лицевой ее части располагаются кнопки, с помощью которых осуществляется выбор управляющей команды.
На торце устройства расположено отверстия для линзы ИК-излучателя, который непосредственно и отправляет команду на исполнение. С обратной стороны, под крышкой, располагается ниша для установки элементов питания. Как правило, это две батарейки AAA.
Если разобрать пульт, отсоединив верхнюю его часть от нижней, то мы увидим еще два элемента. Первый - печатная плата с контактными площадками и смонтированной электроникой.
Второй - выполненная из мягкого эластичного материала накладка с выпуклыми кнопками управления с проводящими дисками.
Инфракрасный беспроводной пульт дистанционного управления: принцип действия
Устройство пульта и работа дистанционного управления основаны на односторонней или двусторонней передаче информации между пультом и объектом управления с помощью лучей света в инфракрасном диапазоне. Для приема и передачи сигналов применяются ИК-приемники и передатчики.
Схему с двусторонним каналом передачи информации имеют пульты, управляющие кондиционерами: на кондиционер отправляется управляющий сигнал, а обратно возвращаются параметры работы агрегата и данные о температуре.
Все остальные модели в подавляющем большинстве случаев одноканальные.
Передача и прием команд
Возьмем операцию, которая наиболее часто встречается в быту: дистанционное беспроводное управление телевизором. Первое, что делает схема пульта, определяет, какая кнопка была нажата. Принцип определения тот же, что и в компьютерной клавиатуре: сканирование матрицы размещенных кнопок. Но, в отличие от клавиатуры ПК, на ПДУ генератор сканирования находится в режиме ожидания и включается только при нажатии кнопок на пульте. Этим достигается экономное использование элементов питания.
Затем производится кодирование управляющего сигнала (команды) и передача его ИК-светодиодом. Перед передачей основного сигнала производится синхронизация передающего и приемного устройств, также на приемной стороне производится проверка соответствия кода пульта. Сама же передача будет осуществляться в течение всего времени, пока нажата управляющая кнопка.
Следует заметить, что производители электронных устройств ничем не ограничены в создании алгоритмов кодирования управляющих сигналов и используемых частот модуляции. Это приводит к тому, что часто даже однотипные модели одного производителя требуют для управления разные пульты управления.
Схема пульта дистанционного управления
Большинство схем пультов ДУ TV и других бытовых устройств в своей основе имеют основную микросхему , формирующую сигнал управления после нажатия соответствующей клавиши, усилитель сигнала и ИК-светодиод . Разница заключается лишь в наименовании и компоновке радиоэлементов внутри корпуса устройства и на печатной плате.
Микросхема представляет собой специализированный микроконтроллер, в который в процессе производства записывается программный код. Записанная программа затем уже не изменяется в течение эксплуатации. На плате располагается также кварцевый резонатор для синхронизации частоты приемника и передатчика. Усилитель сигнала входит в состав микросхемы или выполнен на отдельном элементе.
Для самостоятельного создания такого устройства, кроме радиолюбительских навыков, вам необходимо также уметь создавать программный код для микроконтроллеров.
Пульт ДУ для ПК
Пульт дистанционного управления для персонального компьютера может оказаться полезным при работе с интерфейсом, как самой операционной системы, так и при управлении функционированием различных программ. Например, управление презентациями в Power Point или воспроизведением медиа-контента в Media Center . Иногда такие пульты уже входят в комплект ПК.
Производители пультов для ПК, в отличие от TV, реализовали 2 решения: ИК и радиопульты. Дело в том, что устойчиво при управлении в инфракрасном диапазоне взаимодействует с устройством при прямой видимости и на расстоянии до 10 м, что достаточно для TV, но может оказаться неудобным для управления ПК, особенно во время презентаций. Радиопульт увеличивает это расстояние до 30 м независимо от препятствий на пути сигнала.
Внешне радиопульт от ИК будет отличаться только наличием небольшой антенны. Но для того, чтобы можно было осуществлять управление, ПК необходим еще один элемент: приемник радио- или ИК- сигнала, установленный в компьютер или ноутбук. Это может быть, как встроенное устройство, так и модуль, подключаемый к порту USB. Второй вариант предпочтительней.
Универсальный и/или программируемый пульт ДУ
Универсальный пульт дистанционного управления может потребоваться в двух случаях:
- Не найдена замена для утерянного или вышедшего из строя старого пульта управления TV или другой бытовой техники.
- Множество различной бытовой техники в одном помещении делает управление ею с разных пультов чрезвычайно неудобным, так как понятие «правильного дизайна» и «оптимальной эргономичности» у всех производителей свое.
Различают два вида таких устройств: пульты, запоминающие команды (обучающиеся), и программируемые универсальные ПДУ. В первом случае, для ввода нужных кодов используется штатный ПДУ TV или другого устройства. Во втором, список доступных кодов и моделей техники, которыми можно управлять, находится в инструкции к прибору управления. Разница в том, что, несмотря на тысячи моделей устройств, поддерживаемых универсальными пультами, нужного устройства в этом перечне может не оказаться.
«Обучение» запоминающих пультов производится в соответствии с руководством пользователя и с использованием оригинального ПДУ. Если приобретенный пульт имеет на своей передней панели меньшее количество клавиш, чем у «родного», то в первую очередь следует программировать только те, которые необходимы.
После приобретения универсального многофункционального пульта не стоит выбрасывать старые штатные. Во-первых, они могут потребоваться, если новый внезапно выйдет из строя. Во-вторых, на универсальном может не оказаться некоторых нужных элементов. И в-третьих, они могут потребоваться для перепрограммирования в случае сбоя или смены элементов питания.
Смартфон в качестве ПДУ
Еще один вариант ПДУ практически для любого устройства - использование в качестве управляющего устройства смартфона. При этом в нем может быть, а может и не быть реализована передача сигналов в ИК диапазоне (технология IrDA ). В последнем случае управление осуществляется через Bluetooth или Wi-Fi. Единственное ограничение состоит в том, что управляемое устройство должно также поддерживать эти протоколы обмена информацией, что реализовано не на всей технике.
Более интересен в качестве ПДУ вариант смартфона с ИК-портом. Рассмотрим это на примере модели Xiaomi Redmi 3 и довольно старого телевизора Daevoo . Нам потребуется установить из Google Play специальное приложение. Оно может быть любым, главное, чтобы в перечне поддерживаемого оборудования присутствовала нужна модель объекта управления. Для этого телефона с оболочкой от MIUI оно называется Mi Remote (русский язык присутствует).
Загрузка...
