Diaľkové ovládanie na 433 MHz

Február 2019

1. Krátky úvod
2. Riešenie
• Schéma
• Doska plošného spoja
• Rozmiestnenie súčiastok
• Zoznam súčiastok
• Ako to naozaj vyzerá
3. Zhrnutie

Krátky úvod

Klasický spôsob diaľkového ovládania je založený na využití rádiofrekvenčného princípu - riadiaca jednotka je kryštálom riadený vysielač s enkodérom, prijímacia jednotka je superregeneračný alebo superhetový prijímač s dekodérom. Aby sa dosiahla selektivita komunikácie medzi vysielačom a prijímačom je použité kódovanie. V našich končinách tieto zariadenia fungujú na vyhradenej frekvencii v pásme 433 MHz.

Sú dva hlavné druhy takéhoto diaľkového ovládania:

• bez akejkoľvek bezpečnosti - typickým príkladom sú bezdrôtové domáce zvončeky - kde vysielač vysiela kód, ktorý je jednoduché číslo medzi 1 až 255. Tento kód rozpozná prijímač a vykoná akciu - zazvoní zvonček. Nevýhodou takéhoto riešenia je, že kódov je len 255, navyše sa dajú ľahko odpočuť. Takéto riešenie je vhodné len na také použitie, kde bezpečnosť nie je podstatná. Bezpečnosť trochu zlepšuje skutočnosť, že v dôsledku jednoduchosti technického riešenia je, asi aj zámerne, dosah komunikácie obmedzený na najviac niekoľko desiatok metrov.
• s určitým stupňom bezpečnosti - typickými príkladmi sú otváranie brán, garáží a staršie modely centrálneho uzamykania automobilov. Tieto riešenia sú založené na bezpečnejšom kódovaní komunikácie medzi vysielačom a prijímačom - tieto musia byť spárované, inak ku komunikácii nedôjde. Technické detaily nie sú pre účely tohto popisu dôležité. Podstatné je, že narušiť takúto komunikáciu vyžaduje špeciálne technické prostriedky. Technicky sú riešenia tohto typu výrazne komplikovanejšie, ale vďaka vyššej bezpečnosti môže byť aj ich dosah väčší, až viacero desiatok metrov.

Kompletné sady prijímač-vysielač, aj s pomocnými obvodmi (napr. otváranie brán), sa dajú kúpiť, nie je potrebné vyvýjať nové riešenia. Ak však chceme niečo špeciálne, šité na mieru, potom nepatrný vývoj bude potrebný. O tom je tento príspevok.

Ovládanie čerpadla je príkladom, kde sa požaduje vyššia bezpečnosť. Pridanou hodnotou je aj väčší dosah. Zavlažovanie záhrady zo studne je konkrétnym zmyslom tohto popisu.

Riešenie

Riešenie spočíva vo využití dostupných dielov a ich prispôsobení na požadovanú funkciu.

Na trhu je ponuka riadiacich vysielačov a prijímačov od mnohých výrobcov. Voľba padla na HiRK-433AP, čo je kompletný superhetový AM prijímač a dekodér pracujúci na frekvencii 433 MHz. Deklarovaný dosah je do 100 m. S ním kompatibilný je vysielač Keyfob série 110. Detaily sa dajú nájsť na stránke RF Solutions.

Zatiaľčo vysielač (ovládač) nevyžaduje žiadne dodatočné úsilie, prijímač treba doplniť o výkonové prvky a napájanie.

HiRK-433AP je síce štvorkanálový prijímač, ale rozhodol som sa pripraviť riešenie pre tri kanály, nakoľko ovládač je tiež trojkanálový.

Významnou vlastnosťou modulov HiRK je možnosť výberu spínacieho spôsobu pomocou prepojok na vývodoch modulu č. 18 a 19:

LK1	LK2	O/P1	O/P2	O/P3	O/P4
otvorené	otvorené	Latch	Latch	Latch	Latch
otvorené	spojené	Mom	Mom	Mom	Mom
spojené	otvorené	Mom	Mom	Latch	Tx Bat Low
spojené	spojené	Latch	Latch	Mom	Serial data

Mom - výstup je platný len po dobu stlačenia tlačidla na ovládači
Latch - výstup zmení stav vždy, keď sa stlačí tlačidlo na ovládači

Schéma zapojenia

Vzhľadom na ovládanie čerpadla, čo je induktívna záťaž, voľba padla na relé, ako spínací prvok. Použitie relé však zvyšuje nároky na napájanie. Namiesto klasického zdroja voľba padla na "elektronický transformátor" Kanlux ADI350. Treba povedať, že toto riešenie nie je optimálne, určite vhodnejší by bol model Kanlux DRIFT LED 0-6W, ktorý má poskytovať stabilizované napätie 12 V až do odberu 0,5 A. ADI350 bol použitý, lebo už bol v šuplíku...

Aby sa zabránilo ovplyvňovanie prijímacieho modulu zmenami vo výkonovej časti, je napájanie vyriešené oddeleným stabilizátorom.

Vcelku na zapojení spínacích modulov alebo stabilizátorov nie je nič pozoruhodné. Pôvodne bol na napájanie modulov s relé použitý 78M05, ak by sa mali použiť všetky tri kanály, lepšie by bolo použiť relé na 12 V a stabilizátor celkom vypustiť.

Spárovanie ovládača s prijímačom je jednoduché:

1. Krátko stlačiť programovacie tlačidlo (Learn SW)
2. Rozsvieti sa programovacia LED
3. Stlačiť tlačidlo na ovládači
4. LED zhasne
5. Ešte raz stlačiť tlačidlo na ovládači
6. LED začne blikať (asi 10 s)
7. Počkať, kým LED prestane blikať

Plošný spoj

Rozmiestnenie súčiastok nie je problematické, plošný spoj je navrhnutý pre klasické súčiastky. Napájanie pre moduly s relé je rozvedené drôtovými prepojkami.

Zoznam súčiastok:

názov	počet
78L05 stabilizátor	1
78(M)05, v prípade použitia 12 V relé sa vynechá	1
Keramický kondenzátor 100 nF (aspoň na 15V)	3
Miniatúrny odpor 470 Ohm	3
Miniatúrny odpor 4k7	3
Rýchla dióda (napr. FR10x alebo podobná)	3
LED dióda žltá	1
Nízkovýkonový NPN kremíkový (spínací) tranzistor (napr. KSY63, KSY71, KC14x/KC50x/BC23x)	3
Mikrospínač	1
Relé RAYEX LEG-5, alebo LEG-12	3
Elektronický transformátor Kanlux DRIFT LED 0-6W (alebo iný zdroj 12 V)	1

Varovanie:
Pripájanie tohto zariadenia k elektrickej sieti, hlavne úprava ovládania čerpadla, je práca so životu nebezpečným napätím. Pri neodbornej manipulácii hrozí reálne riziko smrteľného úrazu elektrickým prúdom!

Ako to naozaj vyzerá

Zariadenie bolo namontované do krabičky od starého ADSL modemu. Zmestilo sa tam so všetkými komponentmi. Veľký elektrolytický kondenzátor bol pridaný tak akosi "pre istotu" a hlavne preto, že tam bolo miesto neobsadené dvoma relé. Priamo z neho bola vyvedená indikačná červená LED na čelný panel (ani kondenzátor, ani LED s odporom nie sú v schéme).

Zhrnutie

Účelom tohto projektu bolo vyriešiť problém diaľkového ovládania čerpadla na zavlažovanie záhrady, čo sa podarilo dosiahnuť.

Výkonnejší zdroj napájania, predovšetkým ak by sa mali použiť všetky tri kanály, je stále možnosťou.

Predpokladá sa, že zariadenie bude pod strechou, preto asi bude potrebné vyviesť anténu do vonkajšieho prostredia. Aby to bolo jednoduché, je už na zariadení pripojenie antény vyvedené na konektor.