Rf ελεγχόμενες οικιακές συσκευές

Ο οικιακός αυτοματισμός υπήρξε ανέκαθεν ένα καυτό θέμα για να μάθετε ή να εργαστείτε. Είναι πολύ ωραίο να ελέγχετε ασύρματα τις συσκευές AC. Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να το κάνετε αυτό και η φαντασία είναι το όριο. Σε αυτό το έργο θα μάθουμε τον πιο απλό και εύκολο τρόπο για την κατασκευή ενός ασύρματου οικιακού έργου αυτοματισμού στο οποίο μπορούμε να εναλλάξ φορτία AC χρησιμοποιώντας 433 MHz RF πομπό και μονάδα δέκτη. Αυτό το έργο δεν περιλαμβάνει κανένα μικροελεγκτή. Ως εκ τούτου δεν απαιτείται προγραμματισμός και μπορεί να αναπτυχθεί σε ένα breadboard. Ακούγεται απλό, σωστά !! Ας το φτιάξουμε λοιπόν.

Προηγουμένως έχουμε καλύψει πολλούς τύπους οικιακών αυτοματισμών χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογίες και μικροελεγκτές όπως:

• Οικιακός αυτοματισμός με βάση το DTMF
• Οικιακός αυτοματισμός με βάση το GSM χρησιμοποιώντας το Arduino
• Οικιακός αυτοματισμός ελεγχόμενος με υπολογιστή χρησιμοποιώντας το Arduino
• Ελεγχόμενος οικιακός αυτοματισμός Bluetooth με χρήση 8051
• IR Remote Controlled Home Automation χρησιμοποιώντας το Arduino
• έργο οικιακού αυτοματισμού χρησιμοποιώντας MATLAB και Arduino
• RF τηλεχειριστήρια LED που χρησιμοποιούν Raspberry Pi
• Έξυπνος οικιακός αυτοματισμός ελεγχόμενου τηλεφώνου χρησιμοποιώντας το Arduino
• Αυτοματισμός οικιακού ελέγχου με φωνή χρησιμοποιώντας ESP8266 και εφαρμογή Android

Απαιτούμενα υλικά για ελεγχόμενο RF οικιακές συσκευές:

1. Πομπός και δέκτης RF 433 MHz
2. HT12D αποκωδικοποιητής IC
3. HT12E κωδικοποιητής IC
4. Μονάδα ρελέ 5V (2Nos)
5. Διακόπτης Push on Push Off (2 Nos)
6. 1M ohm, 47K ohm Αντίσταση
7. 7805 Ρυθμιστής τάσης
8. Μπαταρία 9V (2Nos)
9. Πίνακας ψωμιού (2Nos)
10. Καλώδιο σύνδεσης

Μονάδα πομπού και δέκτη RF 433MHz:

Επιτρέψτε μου να δώσω μια σύντομη εισαγωγή σε αυτές τις μονάδες RF πριν μπω στο έργο. Ο όρος RF σημαίνει « Ραδιοσυχνότητα ». Μια μονάδα πομποδέκτη RF θα λειτουργεί πάντα σε ένα ζεύγος που χρειάζεται ένας πομπός και δέκτης για την αποστολή και αποστολή δεδομένων. Ένας πομπός μπορεί να στείλει μόνο πληροφορίες και έναν δέκτη και μπορεί να τις λάβει μόνο, έτσι τα δεδομένα μπορούν πάντα να αποστέλλονται από το ένα άκρο στο άλλο και όχι το αντίστροφο.

Η μονάδα πομπού αποτελείται από τρεις ακίδες, δηλαδή Vcc, Din και γείωση όπως φαίνεται παραπάνω. Ο πείρος Vcc έχει τάση εισόδου μεγάλου εύρους από 3V έως 12V. Ο πομπός καταναλώνει ελάχιστο ρεύμα 9mA και μπορεί να φτάσει τα 40mA κατά τη διάρκεια της μετάδοσης. Ο κεντρικός πείρος είναι ο ακροδέκτης δεδομένων με το σήμα που θα μεταδοθεί αποστέλλεται. Αυτό το σήμα στη συνέχεια διαμορφώνεται χρησιμοποιώντας το ASK (Amplitude Shift Keying) και στη συνέχεια στέλνεται στον αέρα με συχνότητα 433MHz. Η ταχύτητα με την οποία μπορεί να μεταδίδει δεδομένα είναι περίπου 10Kbps.

Η μονάδα δέκτη έχει τέσσερις ακίδες, δηλαδή Vcc, Dout, Linear out και Ground, όπως φαίνεται παραπάνω. Ο πείρος Vcc πρέπει να τροφοδοτείται με ρυθμιζόμενη τροφοδοσία 5V. Το ρεύμα λειτουργίας αυτής της μονάδας είναι μικρότερο από 5,5mA. Οι ακίδες Dout και Linear out συντομεύονται για να λάβουν το σήμα 433Mhz από τον αέρα. Αυτό το σήμα στη συνέχεια αποδιαμορφώνεται για τη λήψη των δεδομένων και αποστέλλεται μέσω του πείρου δεδομένων.

Ελέγξτε τα άλλα έργα μας χρησιμοποιώντας ζεύγος RF:

• Ρομπότ ελεγχόμενο με RF
• Κύκλωμα μετατροπέα IR σε RF
• RF τηλεχειριστήρια LED που χρησιμοποιούν Raspberry Pi

Ανάγκη κωδικοποιητή και αποκωδικοποιητή:

Οι μονάδες RF μπορούν επίσης να λειτουργήσουν χωρίς την ανάγκη μονάδων κωδικοποιητή και αποκωδικοποιητή. Απλώς ενεργοποιήστε και τις δύο μονάδες με την αντίστοιχη τάση που αναφέρεται παραπάνω. Τώρα, κάντε τον ακροδέκτη Din στον πομπό υψηλό και θα βρείτε ότι ο πείρος Dout στον δέκτη πηγαίνει επίσης ψηλά. Όμως, υπάρχει ένα μεγάλο μειονέκτημα σε αυτήν τη μέθοδο. Μπορείτε να έχετε μόνο ένα κουμπί στην πλευρά του αποστολέα και μία έξοδο στην πλευρά του δέκτη. Αυτό δεν θα βοηθήσει στην κατασκευή καλύτερων έργων, επομένως χρησιμοποιούμε τις μονάδες κωδικοποιητή και αποκωδικοποιητή.

Οι HT12D και HT12E είναι μονάδες κωδικοποιητή και αποκωδικοποιητή bit 4 δεδομένων. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να κάνουμε (2 ^ 4 = 16) 16 διαφορετικούς συνδυασμούς εισόδων και εξόδων. Αυτά είναι 18 ακροδέκτες IC που μπορούν να λειτουργήσουν μεταξύ τροφοδοσίας 3V έως 12V. Όπως είπαν ότι έχουν bit 4 δεδομένων και bit 8 διευθύνσεων, αυτά τα 8 bit διευθύνσεων πρέπει να είναι ίδια τόσο στον κωδικοποιητή όσο και στον αποκωδικοποιητή για να τα κάνουν να λειτουργούν ως ζεύγος.

Από το bit 4 δεδομένων θα χρησιμοποιήσουμε μόνο δύο σε αυτό το έργο για σκοπούς επίδειξης. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και τα τέσσερα και να ελέγξετε τέσσερις συσκευές AC με το ίδιο κύκλωμα. Απλά πρέπει να προσθέσετε δύο ακόμη μονάδες ρελέ.

Ενότητα ρελέ 5V:

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, θα χρησιμοποιήσουμε δύο μονάδες ρελέ 5V για τον έλεγχο των φορτίων AC. Ο όρος "5V" εδώ αντιπροσωπεύει την απαιτούμενη τάση για την ενεργοποίηση του ρελέ. Η ενότητα 5V ρελέ που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο φαίνεται παρακάτω.

Το κύκλωμα μας λειτουργεί στα 5V και χρειαζόμαστε κάτι για να ελέγξουμε το φορτίο 220V AC, εκεί είναι που ένα ρελέ είναι βολικό. Αυτό το ρελέ όταν ενεργοποιείται με 5V θα εναλλάξει έναν ηλεκτρομηχανικό διακόπτη. Αυτός ο ηλεκτρομηχανικός διακόπτης μπορεί να τροφοδοτήσει 220V AC έως 10A ρεύμα. Ως εκ τούτου, το φορτίο AC μας μπορεί να συνδεθεί με τους ακροδέκτες του ρελέ.

Μπορούμε επίσης να δημιουργήσουμε αυτό το κύκλωμα χωρίς να χρησιμοποιήσουμε μια μονάδα ρελέ. Σε αυτήν την περίπτωση θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα επιπλέον τρανζίστορ όπως το BC547 και να το οδηγήσετε χρησιμοποιώντας μια τρέχουσα περιοριστική αντίσταση στη βάση του.

Διάγραμμα κυκλώματος και επεξήγηση:

Υπάρχουν δύο διαγράμματα κυκλώματος για αυτό το ελεγχόμενο σύστημα οικιακού αυτοματισμού RF, ένα για πομπό RF ως τηλεχειριστήριο RF για οικιακές συσκευές και ένα για δέκτη RF όπου συνδέονται φορτία AC. Έχουμε εξηγήσει προηγουμένως λεπτομερώς το κύκλωμα πομπού και δέκτη RF.

Κύκλωμα πομπού RF:

Κύκλωμα δέκτη RF:

Όπως μπορείτε να δείτε το κύκλωμα πομπού αποτελείται από το IC κωδικοποιητή και το κύκλωμα δέκτη αποτελείται από το IC αποκωδικοποιητή. Δεδομένου ότι ο πομπός δεν χρειάζεται ρυθμιζόμενο 5V, τον τροφοδοτήσαμε άμεσα με μπαταρία 9V. Ενώ στην πλευρά του δέκτη χρησιμοποιήσαμε έναν ρυθμιστή τάσης 7805 + 5V για να ρυθμίσουμε 5V από την μπαταρία 9V.

Παρατηρήστε ότι τα bits διεύθυνσης A0 έως A7 είναι γειωμένα τόσο στο Encoder όσο και στο IC αποκωδικοποιητή. Αυτό σημαίνει ότι και οι δύο διατηρούνται στη διεύθυνση 0b00000000. Με αυτόν τον τρόπο και οι δύο μοιράζονται την ίδια διεύθυνση και θα ενεργήσουν ως ζευγάρι.

Οι ακίδες δεδομένων D10 και D11 (Pin 12 και 13) συνδέονται με διακόπτες στην πλευρά του κωδικοποιητή και με τις μονάδες ρελέ στην πλευρά του αποκωδικοποιητή. Με βάση τη θέση του διακόπτη στην πλευρά του κωδικοποιητή, οι πληροφορίες θα μεταφερθούν στον αποκωδικοποιητή και θα αλλάξει το αντίστοιχο φως.

Οι δύο μονάδες ρελέ τροφοδοτούνται από την τροφοδοσία 5V που παρέχεται από τον Ρυθμιστή 7805 και ο πείρος εισόδου συνδέεται με τη μονάδα αποκωδικοποιητή. Τα φορτία συνδέονται μέσω της μονάδας ρελέ, έτσι ώστε μόνο όταν το ρελέ κλείσει, η σύνδεση με το φορτίο θα είναι πλήρης.

Σημείωση: Η χρήση μπαταρίας 9V για την τροφοδοσία του συστήματος δέκτη ενδέχεται να μην λειτουργεί σωστά, καθώς η μπαταρία δεν είναι ισχυρή για να παρέχει αρκετό ρεύμα για τη μονάδα ρελέ. Σε αυτήν την περίπτωση χρησιμοποιήστε μια μπαταρία 12V ή έναν προσαρμογέα.

Προειδοποίηση: Απαιτείται μεγάλη προσοχή κατά το χειρισμό τάσης 220V AC. Βεβαιωθείτε ότι η σύνδεση είναι σύμφωνα με το κύκλωμα και για αρχάριους συνιστάται η χρήση κουτιού διακλάδωσης (Spike box) που έχει ασφάλεια σε αυτό. Επίσης, τα καλώδια σας πρέπει να έχουν υψηλότερο εύρος ώστε να μπορεί να μεταφέρει το απαιτούμενο ρεύμα και να μην συνδέει φορτία που καταναλώνουν περισσότερο από 8Α ρεύμα.

Εργασία ελεγχόμενων με RF οικιακών συσκευών:

Όπως είδαμε, το κύκλωμα του έργου είναι πολύ απλό και μπορεί εύκολα να συνδεθεί σε ένα breadboard, αυτό το κύκλωμα είναι χτισμένο χωρίς μικροελεγκτή. Έχω χρησιμοποιήσει δύο breadboards, ένα για το τμήμα πομπού και το άλλο για το τμήμα δέκτη. Έχω χρησιμοποιήσει επίσης δύο λαμπτήρες AC για να δείξω το έργο. Μόλις τελειώσετε με τις συνδέσεις, η ρύθμιση θα πρέπει να μοιάζει με παρακάτω.

Εδώ, το breadboard που τροφοδοτείται από την μπαταρία 9V είναι το κύκλωμα πομπού και το άλλο τροφοδοτείται από προσαρμογέα 12V (δεν φαίνεται στην εικόνα) είναι η μονάδα δέκτη. Η παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος προέρχεται από το μαύρο κουτί διασταύρωσης που φαίνεται παραπάνω. Έχουμε επίσης δύο ρελέ για τον έλεγχο των δύο φορτίων AC ανεξάρτητα. Το κίτρινο καλώδιο αποτελεί τη σύνδεση φάσης και το πράσινο καλώδιο είναι η ουδέτερη σύνδεση.

Μόλις ενεργοποιήσουμε και τα δύο κυκλώματα, μπορούμε να αρχίσουμε να εναλλάσσουμε τα φορτία AC χρησιμοποιώντας τους δύο διακόπτες που υπάρχουν στο κύκλωμα πομπού. Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, συνδέει τον ακροδέκτη D13 του κωδικοποιητή IC στη γείωση και αυτή η τιμή αποστέλλεται στον αποκωδικοποιητή IC μέσω του μέσου RF.

Μετά την παραλαβή του αποκωδικοποιητή η τιμή του D13 κάνει επίσης τον πείρο D11 να μηδενίζεται. Αυτό σημαίνει ότι δεν δίνεται τάση στον πείρο εισόδου της μονάδας ρελέ και το καλώδιο φάσης θα συνδεθεί μέσω των ακροδεκτών Common (Com) και των κανονικά κλειστών (NC). Το ίδιο συμβαίνει αντίστροφα για να απενεργοποιηθεί το φορτίο.

Τώρα μπορείτε να παίξετε γύρω από αυτήν τη ρύθμιση με εναλλαγή των διακοπτών σας και τα φορτία AC σας θα πρέπει επίσης να αλλάξουν ανάλογα. Το εύρος αυτών των μονάδων θα μπορούσε να επεκταθεί (δοκιμαστεί έως και 3 μέτρα) χρησιμοποιώντας κεραία στη μονάδα πομπού. Ελέγξτε το παρακάτω βίντεο για πλήρη επίδειξη.

Ελπίζω να σας άρεσε το έργο και να σας άρεσε να κατασκευάζετε κάτι παρόμοιο. Εάν έχετε αμφιβολίες μπορείτε να τις δημοσιεύσετε στα φόρουμ μας ή στα παρακάτω σχόλια. Θα συναντηθούμε σε ένα άλλο ενδιαφέρον έργο μέχρι τότε χαρούμενος αυτοματοποίηση.