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La práctica sin teoría es ciega, la teoría sin práctica es inútil. Edison.

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Proyectos con control remoto

Fig.1: Transmisor y receptor RF.
 
 

La sensación que nos produce el poder controlar algún dispositivo de forma inalámbrica es casi mágica. Esto lo podemos conseguir por medio de RF, infrarrojos o ultrasonido. En este caso vamos a hablar del control por RF.

Se utilizan frecuencias muy altas, lo que hace que no resulte práctico crear nuestros propios diseños, pues los circuitos son muy inestables y no tendremos el instrumental adecuado para medir.

Lo más simple es utilizar algún módulo o tarjeta de control remoto comercial.

Para distancias pequeñas de alrededor de 100m tenemos varias alternativas:

Utilizar una pareja de módulos: transmisor y receptor de RF, a los cuales tendremos que agregar un circuito integrado codificador y decodificador respectivamente.

Hay módulos de RF transmisores y receptores en tarjeta con formato de pines en una sóla línea, como para insertar en una tarjeta principal, en la cual podemos tener el codificador o decodificador. Estos últimos son los que evitan que cualquier señal de RF de similar frecuencia pueda activar la carga en el receptor y que se active sólamente con un único código, el que envía el transmisor. Es como una llave.

Los CI codificadores y decodificadores más populares son los MC145026 y MC145027 de Motorola.

La taiwanesa Holtek tiene el HT12X, la última letra indica si se trata de un codificador, decodificador, la cantidad de direcciones y datos y la aplicación: RF o infrarrojo. Estos CI cumplen la misma función que los Motorola, pero no son un reemplazo directo.

Utilizar un transmisor con codificador que viene con su respectiva pareja de tarjeta receptor. Hay de uno o varios canales.

El modelo FC-454-433-C04 está compuesto por un transmisor de mano, como los de las alarmas de auto y una tarjeta de receptor de 4 canales con 4 relés SPDT.(Ver imagen arriba).

El transmisor utiliza una batería 23A de 12V (con forma de pila) y viene incluida , mientras que la tarjeta receptor está diseñada para funcionar con 12V. El circuito integrado con forma de transistor en la esquina superior izquierda es un regulador de tensión fijo de 5V.Por lo tanto el circuito funciona finalmente con 5V, excepto los relés.

Para alguna aplicación distinta en que no se desee utilizar los relés, éstos pueden ser reemplazados por una resistencia para activar algo con la tensión que cae en ésta. Los relés son comandados por 4 transistores de montaje superficial que se encuentran por debajo de la tarjeta. También se pueden ver 4 diodos volantes para las bobinas de los relés.

El circuito integrado con formato DIP de 18 pines es el decodificador, el PT2272L. No se encuentra en el mercado local, pero al menos es comercial y están disponibles sus hojas técnicas. Esta información es muy útil para proyectos, pues podríamos por ejemplo cambiar el código de varios transmisores para igualarlos con el de un único receptor, como para que desde varios automóviles se pueda abrir un portón. O al revés, 1 transmisor y varios receptores, como para activar el portón de la casa y el de la oficina con el mismo transmisor.

Ver hojas técnicas del decodificador:

Datasheet PT2272

Ver hojas técnicas del transmisor y receptor de control remoto:

Datasheet FC454remote

Para distancias mayores sólo nos queda la alternativa de utilizar un transmisor y receptor de aeromodelismo, los cuales tienen un valor más elevado.

 

Empezando con Xbee.

Hace ya tiempo que los módulos Xbee se han hecho muy populares debido a que se configuran fácilmente a través de una utilidad para solucionar varias necesidades comunes de comunicación y comando por RF.

Algunas características de los módulos:

  • Operan en banda ISM de 2.4GHz
  • Se pueden formar redes multipunto o funcionar en modo de reemplazo directo de un cable para comunicación serial entre dos puntos.
  • 8 pines I/O
  • 6 entradas ADC de 10 bits.
  • Antena incorporada o conexión a antena externa.
  • Alimentación de 3,3V.
  • Distancias en línea de visión de 100m con 1mW ó 1,6Km con 60mW.
  • Ya vienen configurados para modo de reemplazo de cable.
  • Aplicación para configuración X-CTU gratis.

Para trabajar con los módulos hay que utilizar tarjetas de adaptación, que adaptarán no sólo los niveles de 3,3V para poder usar con componentes y alimentación de 5V sino además mecánicamente el “paso” de los pines milimétricos al standard imperial de 0,1” para poder conectarlos en protoboard o tarjeta universal. Hay varias tarjetas de terceros que podemos conseguir acá (Chile). En este caso usaremos las tarjetas del proveedor local Olimex y los amigos de otros países pueden conseguir las mismas a través de Sparkfun.

Este es el listado completo de componentes que necesitamos para construir un enlace:

Tabla 1: Listado componentes enlace Xbee.
 
 
Fig. 2: Tarjeta XBEE explorer USB.
 
 
 
Fig. 3: Tarjeta XBEE explorer regulated.
 
 

La tarjeta XBee explorer USB nos permitirá configurar el módulo que tenga instalado en su receptáculo vía USB con la aplicación XCTU. A este módulo le llamaremos módulo base y al que no está conectado directamente al computador le llamaremos “módulo remoto” y estará conectado a la tarjeta “XBEE explorer regulated”. Este último lo podemos configurar “por aire” con XCTU a través del módulo base.

Como podemos ver en las figuras 2 y 3 las tarjetas de adaptación ya están preparadas con un zócalo milimétrico para recibir los módulos transceptores, pero hay que agregar un conector standard imperial de 0.1” que nos permita insertar la tarjeta en protoboard o tarjeta universal. Para esto podemos usar un conector macho “Slim”, los cuales vienen de 40 pines y los podemos cortar a lo que necesitemos. Lo pueden encontrar en Victronics.

 
Fig.4: Conector slim.
 
 

La tarjeta XBEE Explorer regulated tiene pines esenciales para comunicación serial en conector JP4, este conector es perpendicular a las filas de pines principales de tarjeta JP2 y JP3, por lo que no conviene poblarlo pues no dejaría usar otros 2 conectores en protoboard JP2 y JP3 y utilizar pines IO o ADC a futuro. Ver datasheet de tarjeta aquí.??. Por lo que en JP4 sólo pondremos un cable para alimentación con +5V. Al alimentar los módulos a través de JP4 la tensión es convertida de 5 a 3,3V por un regulador de tensión de la tarjeta por lo que no debemos alimentar con 5V a través de pin 1 del módulo pues los módulos son de 3,3V y pueden dañarse.

Por otra parte ya sabemos que los módulos transceptores tienen 20 pines distribuidos en 2 filas paralelas de 10 pines cada una, pero a los conectores de salida de las tarjetas de adaptación JP2 y JP3 se le agregó un pin a cada fila para alimentación por lo que cada fila tiene 11. Esto hace más confuso el conteo de pines para hacer pruebas y nos puede inducir a errores de conexión por lo que yo prefiero agregar a las tarjetas conectores de 10 pines para cada fila y dejar fuera el pin extra y alimentar con 5V con cable en JP4. Así el conteo de los pines de salida de la tarjeta coincide con el módulo.

 
 
Fig.5: Pines módulo Xbee.
 
 
 
Fig.6: Tarjeta Xbee explorer regulated.
 
 
Fig.7: Tarjeta Xbee explorer USB.
 
 

Instalación de software.

La tarjeta “Xbee explorer USB” utiliza el conocido CI FTDI232 para convertir de USB a serial RS232 creando un puerto COM virtual, por lo que se debe instalar un driver para el CI y el driver que produce puerto COM virtual. Ambos los pueden bajar aquí ¿?. Podemos confirmar en “Administrador de dispositivos” de Windows la aparición de un nuevo puerto COM.

Después deben instalar aplicación X-CTU que pueden bajar aquí:??

 

Uso de aplicación.

Al ejecutar X-CTU nos aparecerá primero esta ventana:

 
Fig.8: Ventana "PC settings" de X-CTU.
 
 

Aquí debemos elegir puerto COM virtual creado y asegurarnos que parámetros de comunicación serial sean 9600, NONE, 8, NONE, 1 y pinchar botón “Test/Query”. Si recibimos mensaje OK está todo bién. La configuración de los módulos se ejecuta en tab “Modem configuration”. Si presionamos botón “Read” podremos ver todos los parámetros de configuración del módulo conectado a través de tarjeta de adaptación “Xbee explorer USB”, como se ve en fig??.

Si deseamos modificar algún parámetro de configuración sólo pinchar parámetro requerido y cambiar valor. Al pinchar en alguno de los parámetros nos aparece una breve descripción al pie, además del rango de valores que acepta. Con botón “Save” podemos guardar alguna configuración que más tarde podemos cargar con botón “Load”. Es buena idea guardar de inmediato la configuración de fábrica para respaldo. Al archivo le podemos dar algún nombre que incluya la serie del módulo para distinguir unos de otros. El número de serie está en los parámetros SH y SL. Si compramos varios módulos juntos lo más probable que tengan igual SH.

 

Control de temperatura ON/OFF.

 

Amplificador para fonos.

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