Madarász László elektronikai oldala

Az alábbi áramkör egy korábbi megoldásom továbbgondolt megvalósítása. Pár évvel ez előtt készítettem egy elektronikus okámnyőr kapcsolást, melynek az volt a lényege, hogy egy autóban, fix helyre beépített vevőegységet bekapcsolva jelezze az adó hiányát. Az autó elindítását követően a vevő aktív állapotba kerül. A vevő várakozni kezd egy, az okányok mellé elhelyezett kis rádióadó jelére. Amennyiben adott időn belül nem érkezik jel, a vevő hangjelzéssel figyelmeztet, hogy az adó nincs a vételi körzeten belül, tehát feltehetően az okmányok sem.
Ezt az eszközt még jóval azelőtt terveztem és építettem meg, minthogy tudtam volna mikrokontrollert programozni, így elég “egyszerűre” sikeredett. Az adó logokai számlálókból és kapukból épült fel, ennek ellenére egészen kicsire sikeredett. A vevő szintén analóg és a logikai áramköri egységekből állt. Ismét kaptam egy hasonló feladatot, a cél gyakorlatilag azonos volt, a felhasználás viszont némileg más. Egy elektromos zár működésének blokkolását kellett megvalósítani egy kódvevővel, illetve a hozzá tartozó jeladóval.

Van a rendszerben egy vevő, ami fixen el van helyezve a zár közelében. Az energiaellátását egy 230VAC-12VDC tápegység biztosítja. Erről a feszültségről működik a zárszerkezet is. Az adó a felhasználónál van, annak helye a felhasználó mozgásával állandóan változik. Mivel az adóteljesítmény rendkívül kicsi, a hatótávolsága néhány méter, nyílt terepen maximum 15 méter körüli. Az adó ciklikusan kisugároz egy jelsorozatot, amit ha a vevő fogad és sikeresen dekódol, akkor az elektromos zár blokkolását feloldja, az pedig egy gomb megnyomásával azonnal nyithatóvá válik.
A blokkolás feloldása egy sikeresen vett jellel néhány másodpercig áll fent, amennyiben a vevő rövid időn belül nem kap újabb jelet, a zárat ismét blokkolja, így azt már a gombbal nem lehet kinyitni.

Az adó

Az adó egy azonosító kulcsot és egy címet sugároz meghatározott időközönként. A feladatra választhattam volna egy mikrokontrollert és egy rádióadó modult, de mivel ez a kombó létezik egyetlen chipbe integrálva is, így a választásom végül egy rfPIC12F675 típusú mikrovezérlőre esett. Az adónál lényeges szempont a kis fogyasztás és a kis méret, mivel az egy hordozható eszköz. Ebben a mikrovezérlőben egy aránylag egyszerű PIC12F675 kontroller található, ami ki van egyészítve egy RF ASK/PSK kisteljesítményű rádióadóval. Mivel az eszköz sűrűn ad, még ha ez az adás csak egy pillanatig is tart, némileg több energiára van szüksége, mint amit egy gombelem tudna számára biztosítani. Ezért a gombelemes tápellátást már az elején el kellett vetni. A nagyobb ceruzaelemek sem lettek volna hosszú életűek, azok használata jelentősen növelte volna a modul méretét, illetve a tápellátás is gazdaságtalan lett volna a gyakori cseréjük miatt. Ezen oknál fogva döntöttem úgy, hogy Li-ion cellát fogok tápellátás céljára használni. Ma már egészen kicsi méretben lehet egész jó kapacitású akkumulátorokat venni, ráadásul ezek időszakos töltése nem jár különösebb költséggel. Az adóhoz egy 900mAh kapacitású Samsung Li-ion cellát használtam. Az előnyök a tervezés során némi hártánnyal jártak, mivel a modul mérete az akkumulátor mérete miatt nagyobb lett, valamint az akkumulátor megfelelő kezeléséhez szükség volt egy töltőáramkör és egy mélykisülés elleni védelem beépítésére is. Ezeket külön-külön áramkörrel oldottam meg, de minden részegység végül rá lett tervezve egyetlen panelre. A cella töltésére egy Li-ion töltésvezérlő IC-t alkalmaztam, mely maximum 500mA töltőárammal képes az akkumulátort tölteni, a túlzott kimerülés ellen pedig egy alacsony fogyasztású komparátoros áramkört terveztem, ami egy MOSFET segítségével a kritikus töltöttségi szint elérésekor leválasztja az akkumulátorról a mikrokontrolleres kört, ezzel meggátolva a további merülést.
A komparátoros védelem inaktiválása csak megfelelő töltöttségi szint elérésével lehetséges. Ha a töltés elérte a 3,8V-os szintet, a védelem önmagától kikapcsol, a mikrovezérlős egység pedig ismét feszültség alá kerül.

Az alacsony töltöttségű telepről a felhasználót tájékoztatni kell, hogy az eszköz idejében töltést kaphasson. A tápfeszültség szintjét a mikrovezérlő figyeli egy külső, fix referenciához képest. Amennyiben az eléri a kritikus szintet, a modul az adások alkalmával bekapcsol egy vörös színű LED-et. A töltés mini-USB csatlakozón keresztül egy szabványos mobiltelefon töltővel, de akár a számítógép USB portjáról is megoldható. A töltés állapotát egy, a töltőkör mellé elhelyezett vörös LED jelzi, mely a teljes töltöttség elérésekor kikapcsol.

A vevő

A vevő oldalon a digitális jelsorozatot egy Aurel 433,92Mhz-es, egyszerű rádióvevő modul veszi. A modul elvégzi a demodulációt és a kimenetén megjelenik a digitális jelsorozat, ami maga a feldolgozandó információ. Ez egy mikrovezérlőbe kerül, ami az adatok időzítését, helyességét és hibajavítását végzi, valamint a kapott bitsorozatot visszarendezi adatokká, majd azt elemezve eldönti, hogy a vett információ helyes, vagy helytelen. Amennyiben a vett adat helyes, a kimeneten lévő MOSFET bekapcsolja az elektromos zárat abban az esetben, ha a gomb bemenet két pontja össze van zárva. A kinyitott állapot a legutolsó vételtől számított 20 másodpercig él, majd a kimenet automatikusan kikapcsol. Ha az adó folyamatosan a közelben van, a zár állandóan nyitásra kész állapotban van, azaz egy gombnyomással nyitható.

Mivel az adás folyamatos időközönként történik, nagyon nagy számú kisugárzott jel nem ér célba akkor, ha a felhasználó nem tartózkodik azon a területen, ahol a vevő el van helyezve. Ezen oknál fogva az adás jelmintája minden esetben állandó. A vett jelminta többszintű ellenőrzésen és szoftveres hibajavításon esik át. A sikeres dekódolásnak szigorú követelményei vannak. Az adóegység egyetlen töltéssel nagyjából 3 hónapig képes folyamatosan működni.

További lehetőségek

Az azonosítási metódusnak köszönhetően elérhető, hogy több eszköz esetén minden eszköz képes legyen adott esetben egy, vagy több kitüntetett adó jelének fogadására is. A megépített vevő ebben az esetben egyetlen kimenettel rendelkezik, de a “többcsatornás távvezérlés 433.92MHz-es frekvencián” projektben megvalósított több kimenetes vevő mintájára ennek a rendszernek a kimenetei is kis átalakítással kibővíthetőek és akár megvalósítható több különböző adótól származó jel függvényében a megfelelő kimenet aktiválása/inaktiválása is.

Az adóból és a vevőből 3-3 darabot készítettem. A kérésnek megfelelően a 3 vevő azonos jelre aktiválja a kimenetét és az adók is azonos jelmintát sugároznak, így minden adó, minden vevőt tud működtetni.