Samodzielna naprawa pilota. Część 1. Historia rozwoju i urządzenie zdalnego sterowania

Pamiętaj, jak w kreskówce „trzy z Prostokvashino” matka wuja Fedora powiedziała: „Jestem tak zmęczona pracą, że nawet nie mogę oglądać telewizji!” Najwyraźniej to zdanie jest odpowiedzią na pytanie, dlaczego wszystkie nowoczesne urządzenia gospodarstwa domowego mają piloty na podczerwień. Ale jeśli spojrzysz, wszystko zaczęło się znacznie wcześniej.

Pilot z przewodami

Pierwsze prace nad zdalnym sterowaniem zostały przeprowadzone przez Niemców pod koniec lat 30. XX wieku, jeszcze przed wybuchem II wojny światowej. Przedmiotem automatyzacji był odbiornik lampowy. Panel kontrolny był oddzielnym metalowym panelem z przyciskami. Naciśnięcie przycisku uruchomiło siłownik, - przekaźnik, elektromagnes lub silnik. Połączenie między takim pilotem a odbiornikiem zostało wykonane za pomocą kabla wielożyłowego, który wciąż przywiązał słuchacza do określonego miejsca.

Podobne piloty były w sowieckich pierwszorzędnych telewizorach lampowych. Było to małe plastikowe pudełko z regulacją głośności, podłączone przewodem do telewizora. Oprócz głośności taki pilot nie mógł niczego kontrolować. Ale taki pilot niewątpliwie stworzył pewne udogodnienia. W końcu nie było irytujących reklam, a film trzeba było oglądać od początku do końca.

Pilot ultradźwiękowy

Pierwszy bezprzewodowy pilot zdalnego sterowania zawdzięcza swoje narodziny amerykańskiemu Hasso Plattnerowi. W 1972 r., Po odejściu z IBM, założył własną firmę i często podróżował po całym świecie, aby nawiązać kontakty biznesowe i powiązania. Żenujące zdarzenie miało miejsce na spotkaniu z kierownictwem JVC.

Omawiając problem, Plattner wstał i przeniósł się do telewizora, aby pokazać palcem szczegóły na ekranie. Ale nie dostał się na ekran, potknął się o kabel pilota. Nalał koktajl na garnitur i powiedział w swoich sercach: „Czy nie można zmienić kanałów na falach radiowych?”, Co popchnęło japońskich towarzyszy do farby. I dokładnie rok później pojawił się pierwszy pilot ultradźwiękowy.

Zasada jego działania polegała na zasilaniu częstotliwości przez naciśnięcie każdego przycisku. Ultradźwięki zostały przechwycone przez mikrofon i wzmocnione przez wzmacniacz, który wykorzystywał kilka równoległych kanałów z obwodami rezonansowymi. Na wyjściach tych kanałów pojawiły się napięcia sterujące. Dzięki tej metodzie kodowania kanału niewiele uzyskano.

Dalszy rozwój elektroniki, w szczególności pojawienie się mikroukładów INTEL, pozwolił zrezygnować z takiego kodowania wieloczęstotliwościowego. Przy jednej częstotliwości ultradźwiękowej, dzięki różnym metodom modulacji, stało się możliwe przesyłanie znacznie większej liczby poleceń niż przy kodowaniu wieloczęstotliwościowym. Jednym z pierwszych urządzeń wyposażonych w pilot ultradźwiękowy była firma telewizyjna RCA. Kodowanie poleceń przeprowadzono za pomocą modulacji szerokości impulsu (PWM).

Te piloty miały wiele wad. Przede wszystkim duże wymiary i zużycie energii. Wynika to z faktu, że promieniowanie ultradźwiękowe jest łatwo absorbowane przez artykuły gospodarstwa domowego - odzież, meble tapicerowane, dywany. W związku z tym należało zwiększyć moc promieniowania, co skróciło żywotność baterii.

Ryc. 1. Pierwsze piloty

Specjalizowane układy sterowania zdalnego

Sytuacja poprawiła się po tym, jak INTEL opracował swój pierwszy mikroprocesor 8080. GRUNDIG i MAGNAVOX, którzy stworzyli pierwszy wyspecjalizowany mikroprocesor, wprowadzili ten nowy rozwój. W takim przypadku procesor generuje żądany cyfrowy kod polecenia pod wpływem naciśniętego przycisku.Tak więc wyspecjalizowany mikroukład do zdalnego sterowania jest niczym innym jak mikrokontroler z już flashowanym programem. Takie zdalne sterowanie nazwano TELEPILOT.

Pilot na podczerwień

Pierwszy kolorowy telewizor ze sterowaniem mikroprocesorowym i pilotem (IR) na promieniowanie IR został wydany wspólnie przez GRUNDIG i MAGNAVOX w 1974 roku. Już w tym modelu numer kanału przełączającego (system OSD) był wyświetlany w rogu ekranu. Ten system poleceń nosi nazwę ITT. To był pierworodny firmy GRUNDIG.

Następnie PHILIPS, który opracował system dowodzenia RC-5, podjął badania w dziedzinie zdalnego sterowania. Nowy system pozwolił zakodować 2048 poleceń, co stanowi 4-krotność liczby zespołów w systemie ITT. Częstotliwość nośna została wybrana na 36 kHz, co nie zakłócało europejskich stacji nadawczych i działania pilotów za pomocą nadajników ultradźwiękowych o częstotliwości 30 i 40 kHz, a także zapewniało wystarczający zasięg odbioru.

Ale sprzęt elektroniczny nie stał w miejscu, ale jak mawiał jeden bohater filmowy, posuwał się naprzód. Ulepszono telewizory, pojawiły się magnetowidy i systemy stereo, tunery satelitarne, odtwarzacze CD i DVD i wiele więcej.

Aby kontrolować nową technologię, potrzebne były również nowe piloty zdalnego sterowania, w związku z czym należało opracować nowe mikroukłady. Takie mikroukłady zostały opracowane przez SIEMENS i THOMSON. Częstotliwość nośna nowego pilota wynosiła również 36 kHz, ale zastosowano inną metodę modulacji sygnału - modulację dwufazową. Dzięki tej modulacji częstotliwość nośna była bardziej stabilna, co zapewniało większy zasięg, zwiększoną odporność na zakłócenia i niezawodność.

Po raz kolejny firma PHILIPS przyczyniła się do rozwoju systemów zdalnego sterowania. Na początku lat 90. ubiegłego wieku połączyła wszystko, co najlepsze w systemach RC-5 i SIEMENS. Powstały produkt nazywa się „Unified Command System”. Jego istota jest następująca. Pilot takiego systemu ma funkcje „MENU 1” i „MENU 2”. W każdej z tych funkcji ten sam przycisk wykonuje różne polecenia i okazuje się, że mniej przycisków może wykonać więcej poleceń.

Następnie panele kontrolne przeniknęły do ​​wielu innych obszarów urządzeń gospodarstwa domowego. Promieniowanie IR jest obecnie kontrolowane przez klimatyzatory, wentylatory, ścienne wentylatory, żyrandole i gniazda. Nawet niektóre modele radioodbiorników samochodowych i aparatów cyfrowych mają zdalne sterowanie.

Przy całej różnorodności pilotów i urządzeń przez nie sterowanych wszystkie działają prawie tak samo: po naciśnięciu dioda podczerwieni pilota emituje pakiety impulsów podczerwieni (błysków) odbieranych przez fotodetektor („oko”) telewizora lub innego urządzenia. Nowoczesny zintegrowany fotodetektor jest dość skomplikowanym urządzeniem, choć jego wygląd tego nie mówi. Wygląd fotodetektora pokazano na rysunku 2.

Ryc. 2. Fotodetektor

Odbiornik jest skonfigurowany do odbierania impulsów o częstotliwości nośnej 36 kHz, co odpowiada protokołowi RC-5. Jeśli w pobliżu fotodetektora łatwo jest włączyć np. Baterię, diodę LED na podczerwień, wówczas jego ciągłe światło na „oku” nie będzie miało żadnego efektu, nawet jeśli ta dioda LED zostanie zbliżona do fotodetektora. Nie wpływa również na światło dzienne i sztuczne światło. Taka selektywność wynika z faktu, że w obwodzie wzmacniającym sygnału fotodetektora znajduje się filtr pasmowoprzepustowy. Schemat blokowy fotodetektora pokazano na rysunku 3.

Rysunek 3. Schemat blokowy fotodetektora

Protokół RC-5 nie zostanie tu szczegółowo wyjaśniony, ponieważ ta ignorancja nie wpłynie na dalszą historię, a właściwie naprawę pilota. Ci, którzy chcą zapoznać się z protokołem RC-5, mogą znaleźć jego szczegółowy opis w Internecie. To jest temat na osobny artykuł.

Urządzenie do zdalnego sterowania

Dzięki całej gamie nowoczesnych pilotów wszystkie modele są rozmieszczone prawie identycznie. Główną różnicą jest najczęściej wygląd, w konstrukcji urządzenia.Jak powiedziano w pierwszej części artykułu, podstawą nowoczesnego pilota jest wyspecjalizowany mikrokontroler. Program w MK jest rejestrowany podczas procesu produkcyjnego w zakładzie i nie można go zmienić w przyszłości. W przypadku włączenia do obwodu dla takiego MK wymagana jest minimalna liczba załączników. Schemat nowoczesnego pilota pokazano na rycinie 4.

Rysunek 4. Schemat nowoczesnego pilota

Podstawą całego urządzenia jest układ typu U1 SAA3010P. Chociaż litery mogą być inne, co mówi o innym producencie układów. Ale liczby wciąż pozostają 3010.

Jak wspomniano powyżej, praktycznie nie ma części zawiasowych. Przede wszystkim to rezonator ceramiczny, często nazywany kwarcemchociaż nie jest to do końca dokładne. Jego celem jest synchronizacja wewnętrznego oscylatora mikroukładu, który zapewnia wymaganą charakterystykę czasową sygnału wyjściowego.

Macierz klawiszy (KEY MATRIX) jest pokazana w prawym dolnym rogu schematu. Jego rzędy są podłączone odpowiednio do zacisków DR0 ... DR7, a kolumny odpowiednio do zacisków X0 ... X7. Po kliknięciu dowolnego przycisku jedna para zostaje zamknięta - rząd, a na wyjściu mikroukładu pojawia się sekwencja impulsów odpowiadająca wciśniętemu przyciskowi. Każdy przycisk ma własną sekwencję i nic innego! W sumie możliwe jest podłączenie 8 * 8 = 64 przycisków, chociaż w praktyce może być mniej.

Sygnał wyjściowy w postaci impulsów napięcia jest podawany do bramki tranzystora polowego VT1, który z kolei kontroluje działanie diody IR LED VD1. Algorytm sterowania w tym przypadku jest bardzo prosty: tranzystor otwiera się - dioda LED świeci, tranzystor jest zamknięty, - dioda gaśnie. W tym przypadku mówią, że tranzystor jest w trybie klucza. W wyniku takich błysków powstają pakiety impulsów odpowiadające protokołowi sterowania RC-5.

Zasilanie obwodu składa się z dwóch ogniw galwanicznych typu AA, których energia wystarcza na co najmniej rok. Równolegle z bateriami znajduje się kondensator elektrolityczny C1, który bocznikując rezystancję wewnętrzną baterii, przedłuża ich żywotność i zapewnia normalną pracę pilota z kilkoma „rozładowanymi” bateriami. Dioda LED w trybie pulsacyjnym może pobierać prąd do 1A.

Po rozważeniu obwodu zdalnego sterowania wydaje się, że możemy powiedzieć, że z tak prostym urządzeniem absolutnie nic nie można zepsuć, ale tak nie jest. To pilot zdalnego sterowania najczęściej powoduje problemy właścicielowi telewizora. Jak naprawić pilota, jakie są jego główne „choroby”, a także jak i jak je wyleczyć zostaną opisane w drugiej części artykułu.

Kontynuacja artykułu: Samodzielna naprawa pilota.

Boris Aladyshkin