Zaloguj się
Wszystkie
9 lipca 2026
0
Urządzenie składa się z dwóch części: sygnetu i zamka. Sygnet zawiera diodę LED wysyłającą kod odbierany przez czujnik światła umieszczony w zamku. Transmisja jest dwukierunkowa. Zamek stale wysyła zapytanie o kod, a w odpowiedzi sygnet przesyła swój unikatowy kod. Zamek odbiera go i sprawdza czy jest zgodny z zapisanym w pamięci. W przypadku zgodności, podawany jest sygnał elektryczny do elektromagnesu lub silnika, co powoduje odsunięcie rygla zamka.
Tak pomyślane urządzenie jest niezwykle oszczędne pod względem użytych do budowy elementów. Zawiera dwa miniaturowe mikrokontrolery, dwie diody LED, diodę Zenera, tranzystor i kilka elementów biernych SMD. Jeszcze skrawek jednostronnego laminatu i to prawie wszystko!
Dioda LED
Z diodami LED każdy spotkał się i potrafi dobrać odpowiednie do zamierzonego celu rozmiary obudowy diody i właściwy kolor świecenia. Barwa emitowanego światła związana jest ze składem chemicznym użytego materiału półprzewodnikowego, co z kolei ma wpływ na spadek napięcia na diodzie.
Jasność świecenia jest w dość dobrym przybliżeniu wprost proporcjonalna do przepływającego przez diodę prądu. Na obserwowaną jasność ma wpływ sposób wykonania obudowy zamykającej strukturę półprzewodnikową diody. Obudowa może rozpraszać światło, względnie je ukierunkowywać, tak by było emitowane w określonym kącie bryłowym, np. 30°. Do opisywanego zastosowania najbardziej przydatne wydają się być diody określane w katalogach terminem: extra bright lub super bright.
W związku z tym, że zjawiska fizyczne są odwracalne, to można użyć diody LED również jako czujnika światła, ponieważ oświetlone złącze półprzewodnikowe generuje napięcie. Praktyczne wykorzystanie LED jako czujnika światła wymaga mniej lub bardziej dokładnego zdefiniowania parametrów takiego czujnika. Na podstawie pomiarów dla określonego typu LED w warunkach centymetrowej odległości między diodami i przy kilku miliamperach prądu diody nadawczej, przyjęto że oświetloną diodę LED można zastąpić źródłem prądowym o wydajności 1 µA. Przy analizie własności częstotliwościowych czujnika światła należy uwzględnić pojemność złącza p-n. Taki, mocno uproszczony, schemat zastępczy przedstawiony na rys. 1, umożliwia oszacowanie spodziewanej amplitudy sygnału występującego na rezystancji obciążenia RL. Przyjmując, że rezystancja obciążenia ma wartość 1 MV należy spodziewać się sygnału o amplitudzie 1 V.
Sygnał z czujnika oświetlenia może być większy lub mniejszy, zależnie od odległości między diodami i od kąta pomiędzy osiami diod. Aby uzyskać sygnał cyfrowy, sygnał z diody podawany jest na komparator o poziomie detekcji ustalonym na 0,6 V. Przebieg z wyjścia komparatora analizowany jest przez mikrokontroler.
Format i parametry transmisji
Dioda w zamku pracuje nieprzerwanie, wysyłając impulsy świetlne synchronizujące z ustaloną częstotliwością. Przez pierwszą część okresu świeci, a w czasie drugiej części przełączana jest na odbiór światła. Obserwator, wskutek bezwładności oka, odnosi wrażenie, że dioda jest ciągle zapalona.
Dioda w sygnecie jest normalnie ustawiona na odbiór – obserwator określi ją jako zgaszoną. Gdy wykryje ona impulsy synchronizujące mające odpowiednią częstotliwość, to przełączana jest w tryb nadawania kodu. Jeśli bit kodu jest jedynką, to świeci pomiędzy impulsami synchronizującymi, lub pozostaje wygaszona, jeśli wysyłany bit kodu jest zerem. Pierwszym znakiem kodu musi być jedynka. Podczas transmisji kodu obserwator zauważy krótki błysk.
Dioda w zamku, po odebraniu poprawnego kodu, przestaje na pewien czas świecić, tym samym nie wymuszając powtórnej transmisji kodu.
W opisywanym urządzeniu przyjęto częstotliwość impulsów synchronizujących równą 2 kHz. Założono, że do świecenia diody w sygnecie wystarczający będzie prąd około 6 mA. Długość kodu ustalono na 24 bity, co zapewnia 8 mln kombinacji. Przy tych założeniach, czas przesłania kodu wynosi 12 ms. Jeśli sygnet będzie używany co godzinę, to średni prąd potrzebny do transmisji kodu jest nie większy od 0,01 mA!
W powyższym wyliczeniu pominięto prąd zużywany przez mikrokontroler sterujący pracą sygnetu. Opierając się na danych katalogowych mikrokontrolera typu PIC10F204, pobór nie powinien przekroczyć 300 µA w stanie aktywnym i 1 µA w trybie sleep. Stan aktywny jest potrzebny do wykrycia impulsów synchronizujących. Wymaga to, co najmniej 2 ms. Jeśli impulsy synchronizujące będą wykrywane w odstępie co 3 sekundy, to średnie zużycie prądu związane ze stanem aktywnym wyniesie 0,2 µA. Zatem, sumaryczny prąd zasilania sygnetu nie powinien przekroczyć 2 µA i to oszacowanie umożliwia dobór baterii zasilającej.
Minimalne napięcie zasilające mikrokontroler PIC10F204 to 2 V. Suma spadków napięć na czerwonej diodzie LED i szeregowym oporniku ograniczającym prąd diody, to minimum 2,5 V i co najmniej takie powinno być napięcie zasilania. Baterie litowe typu CR mają nominalne napięcie 3 V. W czasie pracy napięcie baterii litowej jest względnie stałe. Rozmiary tego typu baterii są zawarte w jej oznaczeniu ( średnica w mm, grubość w 1/10 mm). Im większe rozmiary ma bateria, tym większą ma pojemność. Pojemność 50 mAh zapewni prawie 3-letni czas funkcjonowania sygnetu. W projekcie zastosowano baterię CR1620.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
