presenta:
Telecomando ad otto canali su di una sola coppia di fili
Mio malgrado, corre necessità (nei confronti di un certo numero di miei lettori) di una piccola divagazione per sottolineare due punti:
primo, abbiate la pazienza di leggere tutto il testo, così eviterete di domandarmi, per e-mail, informazioni che sono già contenute nel testo stesso;
secondo, se non avete dimestichezza con circuiti di questo genere, non pretendete che sia io ad illuminarvi in cinque minuti, per mettervi in condizione di realizzarli.
La presente trattazione è dedicata a lettori, quanto meno, abbastanza esperti nel settore dei circuiti logici-digitali (dall'inglese digit = numero e non dito, per cui l'impronta digitale nulla ha a che fare con tali circuiti logici).
Si tratta di un telecomando asincrono che trasmette dati serali su una sola coppia di fili, cioè su doppino ed è in grado di attivare o disattivare otto canali diversi. La fonte è il numero di Ottobre 1982 di Selezione di Tecniche radio, pag. 53, modificata da 15 a 8 canali, per il motivo che ci dirò in seguito.
Nel trasmettitore , un SN7413 fornisce l'oscillazione di clock a circa 27 KHz e chiameremo TE (tempo elementare) il periodo impiegato da ogni transizione completa, da alto a basso, di questa oscillazione ad onda quadra.
Il primo SN7493, del Tx, conta sulle uscite ABC otto TE, quindi C, nella transizione da alto a basso dell'ottavo TE, fa avanzare di un passo il secondo SN7493.
Pertanto tutto il programma è costituito da 16 passi ciascuno dei quali è formato da otto TE.
Quando sul multiplexer SN74151 tutti gli ingressi sono alti, ossia nessun canale è stato selezionato, sulla base di T1 (pin 6 di c) c'è, ad ogni passo, un livello alto che dura 7 TE ed un livello basso che dura un TE; ognuno dei primi quindici passi è dedicato, uno alla volta, ad accertare (per due volte successive) lo stato degli ingressi del demultiplexer; se, all'interno di un passo, ce n'è uno attivo, su T1 appare un segnale alto che dura 4 TE (questo segnale di 4 TE è determinato dalle uscite B e C del primo SN7493). Quindi nell'arco di quindici passi, ogni volta che viene trovato un canale selezionato viene trasmesso un segnale basso di 4TE.
Tutto il sedicesimo passo è dedicato all'impulso di sincronismo costituito da un segnale alto che dura otto TE. Quest'ultimo segnale provoca l'azzeramento, come vedremo, del contatore di programma (SN7493) del ricevitore, garantendo il sincronismo con il trasmettitore.
Per la precisione , dall'ottavo passo al quindicesimo il trasmettitore ripete la verifica dello stato del demultiplexer SN74151, questo perchè in origine il demultiplexer era costituito da un SN74154 a 16 ingressi ed io l'ho ridotto a soli otto ingressi con un SN74151, perchè poi sorge il problema che vi dirò.
primo, abbiate la pazienza di leggere tutto il testo, così eviterete di domandarmi, per e-mail, informazioni che sono già contenute nel testo stesso;
secondo, se non avete dimestichezza con circuiti di questo genere, non pretendete che sia io ad illuminarvi in cinque minuti, per mettervi in condizione di realizzarli.
La presente trattazione è dedicata a lettori, quanto meno, abbastanza esperti nel settore dei circuiti logici-digitali (dall'inglese digit = numero e non dito, per cui l'impronta digitale nulla ha a che fare con tali circuiti logici).
Si tratta di un telecomando asincrono che trasmette dati serali su una sola coppia di fili, cioè su doppino ed è in grado di attivare o disattivare otto canali diversi. La fonte è il numero di Ottobre 1982 di Selezione di Tecniche radio, pag. 53, modificata da 15 a 8 canali, per il motivo che ci dirò in seguito.
Nel trasmettitore , un SN7413 fornisce l'oscillazione di clock a circa 27 KHz e chiameremo TE (tempo elementare) il periodo impiegato da ogni transizione completa, da alto a basso, di questa oscillazione ad onda quadra.
Il primo SN7493, del Tx, conta sulle uscite ABC otto TE, quindi C, nella transizione da alto a basso dell'ottavo TE, fa avanzare di un passo il secondo SN7493.
Pertanto tutto il programma è costituito da 16 passi ciascuno dei quali è formato da otto TE.
Quando sul multiplexer SN74151 tutti gli ingressi sono alti, ossia nessun canale è stato selezionato, sulla base di T1 (pin 6 di c) c'è, ad ogni passo, un livello alto che dura 7 TE ed un livello basso che dura un TE; ognuno dei primi quindici passi è dedicato, uno alla volta, ad accertare (per due volte successive) lo stato degli ingressi del demultiplexer; se, all'interno di un passo, ce n'è uno attivo, su T1 appare un segnale alto che dura 4 TE (questo segnale di 4 TE è determinato dalle uscite B e C del primo SN7493). Quindi nell'arco di quindici passi, ogni volta che viene trovato un canale selezionato viene trasmesso un segnale basso di 4TE.
Tutto il sedicesimo passo è dedicato all'impulso di sincronismo costituito da un segnale alto che dura otto TE. Quest'ultimo segnale provoca l'azzeramento, come vedremo, del contatore di programma (SN7493) del ricevitore, garantendo il sincronismo con il trasmettitore.
Per la precisione , dall'ottavo passo al quindicesimo il trasmettitore ripete la verifica dello stato del demultiplexer SN74151, questo perchè in origine il demultiplexer era costituito da un SN74154 a 16 ingressi ed io l'ho ridotto a soli otto ingressi con un SN74151, perchè poi sorge il problema che vi dirò.
Ciascuno dei sedici passi sono trasferiti alla sezione ricevente in modo tale che sull'ingresso di b1 (SN74123 un monostabile ripristinabile) compare, ad ogni passo, il segnale alto di 7 TE seguito dal segnale basso di un TE, ma la temporizzazione monostabile di b1 viene impostata a 9 TE, tramite C1 e R4, per cui la sua uscita resta a livello basso, perchè non riesce a completare il suo ciclo (che viene fatto tipartire prima che si esaurisca) e, con ciò, mantiene abilitato il contatore di programma (SN7493) dell'Rx, che, ad ogni passo, avanza nel conteggio.
Invece b2 viene regolato per una temporizzazione, tramite C2 ed R5, di due TE, per cui impedisce che (all'inizio di ogni passo) la transizione da livello alto a livello basso provochi l'abilitazione dell'SN74138.
Quando viene selezionato un canale, sul piedino 11 di c, compare un livello alto di 4 TE su T1; b1 (all'inizio del passo in corso) tiene bloccato l'SN74138 per 2 TE, ponendo un livello basso sul piedino 9 di c, ma quando ha terminato il suo ciclo di due TE il livello diviene alto e consente che i 4 TE (a livello alto) in arrivo sul piedini 11 di c, producano un livello basso sul piedino 8 di c, abilitando l'SN74138, dopo altri 2 TE il passo finisce e inizia il successivo.
Quanto descritto intanto ha fatto comparire un segnale basso sull'uscita dell'SN74138, corrispondente appunto al canale selezionato sul trasmettitore. Ma questa comparsa è temporanea (al passo successivo viene riportata a livello alto) pertanto sarà necessario un sistema di memorizzazione corrispondente ad ognuno degli otto canali.
Finalmente al sedicesimo passo giunge un livello basso di 8 TE ed un livello alto di 8 TE (in tutto 16 TE) che permette a b1 di completare il suo ciclo monostabile, portando la sua uscita a livello alto ed azzerando il contatore di programma. In questo modo è garantito il sincronismo tra Tx ed Rx.
Chiaramente il ricevitore avrà una sua alimentazione separata da 5,1 V come il Tx e sarà collegato al trasmettitore solamente da un doppino.
Gli interruttori sull'SN74151 devono essere a contatto stabile, insomma non devono essere dei semplici pulsanti.
I circuiti integrati sono del tipo SN74LSxx per un minor consumo di corrente.
Con la struttura di figura 1 e 2 non otterrete niente perchè, come già detto, il segnale di selezione canale compare temporaneamente per una frazione di secondo, pertanto è necessario " congelarlo" al momento della sua comparsa; allo scopo vedi figura 3, in cui sono illustrati due sistemi appunto elaborati da me per memorizzare o smemorizzare il canale selezionato o deselezionato.
Il problema della memorizzazione dello stato degli otto canali non viene affrontato nella rivista Selezione di tecniche radio e purtroppo richiede un buon numero di componenti aggiuntivi.
Allo scopo in figura 3 e figura 4 vi propongo due sistemi diversi per risolvere il problema.
Se si osserva la figura 3: usando l'SN7474 (doppio flip flop di tipo D) è possibile risolvere il problema con quattro di questi integrati, con l'aggiunta di un altro SN7493 e di due SN7404 (sei porte not), come mostrato, altrimenti è necessario servirsi del sistema a porte NAND singole, che comporta otto SN7400, tre SN7404, più i transistor per pilotare quello che è necessario pilotare.
Per questo, come dicevo, ho ridotto i canali da quindici a otto, ma chi ne volesse quindici deve sostituire, senz'altra modifica, l'SN74138 con un SN74154 e l'SN74151 con l'SN74150, sfruttando anche l'uscita D degli SN7493 del Tx e dell'Rx. I canali saranno 15, perchè il sedicesimo è escluso al verificarsi del reset generale.
Allo scopo in figura 3 e figura 4 vi propongo due sistemi diversi per risolvere il problema.
Se si osserva la figura 3: usando l'SN7474 (doppio flip flop di tipo D) è possibile risolvere il problema con quattro di questi integrati, con l'aggiunta di un altro SN7493 e di due SN7404 (sei porte not), come mostrato, altrimenti è necessario servirsi del sistema a porte NAND singole, che comporta otto SN7400, tre SN7404, più i transistor per pilotare quello che è necessario pilotare.
Per questo, come dicevo, ho ridotto i canali da quindici a otto, ma chi ne volesse quindici deve sostituire, senz'altra modifica, l'SN74138 con un SN74154 e l'SN74151 con l'SN74150, sfruttando anche l'uscita D degli SN7493 del Tx e dell'Rx. I canali saranno 15, perchè il sedicesimo è escluso al verificarsi del reset generale.
In figura 4 invece vi presento (intuizione onirica di questa notte) un modo molto meno dispendioso in impiego di integrati.
Vengono proposte due funzioni diverse:
a) con integrato NE555, qualore si volesse realizzare un comando temporizzato. L'impulso negativo di selezione sul piedino 2 infatti fa partire
la temporizzazione che ha durata T definita da R e da C secondo:
T = 1,1 x R x C
in questo caso l'interruttore di selezione canali sul trasmettitore può essere un pulsante da premere e rilasciare.
b) con l'integrato SN74123 si ha invece una completa sostituzione del sistema di "congelamento" della selezione ed un risparmio notevole di integrati: otto canali sono serviti da soli quattro SN74LS123.
Infatti, ad ogni ciclo di programma (16 passi), l'SN74138 invia il suo impulso di selezione canale, che provoca il continuo riarmo del monostabile finchè perdura il detto impulso. Ciò significa che l'uscita resta sempre nello stato di livello alto fino a quando non cesserà l'impulso al suo ingresso e l'impulso cesserà solo quando avrete deselezionato il canale.
Naturalmente il ritardo introtto da R e da C deve essere superiore ad un intero ciclo di 16 passi di programma, ossia > 128 TE.
In questo caso
T = 0,25 x R x C x [1 + (0,7 : R)]
per la frequenza di 27 KHz, un TE dura circa 37 μs.
Vengono proposte due funzioni diverse:
a) con integrato NE555, qualore si volesse realizzare un comando temporizzato. L'impulso negativo di selezione sul piedino 2 infatti fa partire
la temporizzazione che ha durata T definita da R e da C secondo:
T = 1,1 x R x C
in questo caso l'interruttore di selezione canali sul trasmettitore può essere un pulsante da premere e rilasciare.
b) con l'integrato SN74123 si ha invece una completa sostituzione del sistema di "congelamento" della selezione ed un risparmio notevole di integrati: otto canali sono serviti da soli quattro SN74LS123.
Infatti, ad ogni ciclo di programma (16 passi), l'SN74138 invia il suo impulso di selezione canale, che provoca il continuo riarmo del monostabile finchè perdura il detto impulso. Ciò significa che l'uscita resta sempre nello stato di livello alto fino a quando non cesserà l'impulso al suo ingresso e l'impulso cesserà solo quando avrete deselezionato il canale.
Naturalmente il ritardo introtto da R e da C deve essere superiore ad un intero ciclo di 16 passi di programma, ossia > 128 TE.
In questo caso
T = 0,25 x R x C x [1 + (0,7 : R)]
per la frequenza di 27 KHz, un TE dura circa 37 μs.
Taratura:
Portate R4 ed R5 a circa 1/4 della loro resistenza.
Collegate l'Rx con il Tx, poi, con oscilloscopio a doppia traccia, prelevate il primo segnale sul pin 8 dell'SN7413 del trasmettitore, prelevate l'altro segnale sul'uscita di b1 e regolate, con R4 ad aumentare, la temporizzazione di b1 per un tempo leggermente superiore a 8 TE (diciamo 9 TE), così b1 salirà a livello alto solo dopo 15 passi e resetterà il contatore di programma SN7493 del ricevitore.
Poi, con lo stesso principio, prelevate il secondo segnale sull'uscita di b2 e regolate R5 per la durata di 2 TE.
A questo punto il telecomando dovrebbe funzionare: provate a verificare i canali.
Se non avete oscilloscopio a doppia traccia farete il calcolo sul periodo di 9 TE, se non avete proprio l'oscilloscopio dovrete fare ad occhio e non è facile perchè il clock e di circa 27 KHz.
Comunque provate ponendo un diodo led (con in serie una resistenza da 150-220 ohm) sull'uscita di b1 e aumentando R4 finchè non lo vedrete iniziare a lampeggire (se sarà visibile non lo so). Inserite un canale qualsiasi del Tx e ponete un diodo (con la solita resistenza, però alimentato al posotivo) sul corrispondente canale dell'Rx; aumentate R5 finchè non lo vedrete iniziare a lampeggiare. Provate poi con tutti i canali.
Poichè so di parlare con persone esperte, lascio a voi il completamento del servo-canali, pilotato con transistor a vostra scelta, per informazione è sufficiente che le due resistenze sulla base dei transistor siano da 2,2 - 4,7 KΩ ed il carico dei transistor sia un relè pilotato a 6 o 12 V, oppure un Triac, oppure vedete voi.
Per completezza vi fornisco le scansioni del disposistivo negli schemi originali di Selezione di tecniche radio 1982 n.10, in cui il telecomando può servire 15 canali.
Avrete quindi la possibilità di scegliere a seconda che vi servano più o meno canali.
Naturalmente il sistema di memorizzazione indicato nelle figure 3 e 4 è valido anche in questo caso.