Luka Juričev-Sudac SEMINARSKI RAD - SPVP …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/ljurcev/sustav_za... · Luka Juričev-Sudac 0036424100 Inteligentna kuća Daljinsko upravljanje

Luka Juričev-Sudac 0036424100

Inteligentna kuća

Daljinsko upravljanje

Potrebna predznanja:

-osnove elektrotehnike i elektronike

-programiranje u C-u

-izrada tiskane pločice, lemljenje i rad

sa elektroničkim elementima

Osnovne informacije koje će se dobiti

SEMINARSKI RAD - SPVP

14. lipanj 2010

Podsustav za daljinsko upravljanje sustavom za brigu

o biljkama

2

Sažetak

U ovom radu bit će prikazan sustav za daljinsko upravljanje, temeljen na principu DECT tehnologije bežične komunikacije. Nakon

teoretske pozadine, koja je bitna za razumijevanje načina rada ovog bežičnog sustava, bit će opisan sam postupak izrade sustava. Na kraju će

se se prikazati način prezentacije rada sustava za daljinsko upravljanje, kao i program koji je napravljen za svrhu prezentacije ispravnog rada

sustava. Sve što je napravljeno u ovom projektu je popraćeno fotografijama izrade sustava u pojedinim fazama. Uz ovu dokumentaciju i

potrebna predznanja navedena na početnoj stranici, čitatelj bi morao biti sposoban sam napraviti isti ovakav daljinski sustav za upravljanje. Iako je

ovaj sustav raĎen u sklopu sustava za brigu o biljkama, nema razloga da

se isti ne iskoristi u bilo kojem drugom području koje ima potrebu za daljinskim upravljanjem.

Sadržaj

1. UVOD ............................................................................................................ 3

2. CILJEVI I KAKO IH OSTVARITI .......................................................................... 4

3. DECT TEHNOLIGIJA ......................................................................................... 5

3.1. Prednosti DECT-a ..................................................................................... 6

3.1. Tehnički podaci ........................................................................................ 7

3.1. Zašto baš DECT? ...................................................................................... 8

4. DETALJAN OPIS DALJINSKOG SUSTAVA ............................................................ 9

4.1. Daljinski upravljač .................................................................................... 9

4.2. Prijemna strana ......................................................................................10

5. IZGRADNJA DALJINSKOG SUSTAVA .................................................................13

5.1. Daljinski upravljač ...................................................................................13

5.2. Prijemna komponenta ..............................................................................14

5.2.1. Baza ...............................................................................................15

5.2.2. DTMF dekoder ..................................................................................17

5.2.3. Povezivanje baze i dekodera ..............................................................18

5.3. Povezivanje prijemne komponente na mikrokontroler ..................................19

6. PREZENTACIJA RADA DALJINSKOG SUSTAVA ....................................................20

6.1. Programski kod za mikrokontroler .............................................................21

7. POVEZIVANJE DALJINSKOG PODSUSTAVA NA SUSTAV ZA ODRŽAVANJE BILJAKA ..25

8. ZAKLJUČAK ...................................................................................................26

9. LITERATURA..................................................................................................27

10. POJMOVNIK ..................................................................................................28

Ovaj seminarski rad je izraĎen u okviru predmeta „Sustavi za praćenje i voĎenje procesa“ na Zavodu za elektroničke sustave i obradbu informacija, Fakulteta elektrotehnike i računarstva, Sveučilišta u Zagrebu. Sadržaj ovog rada može se slobodno koristiti, umnožavati i distribuirati djelomično ili u cijelosti, uz uvjet da je uvijek naveden izvor dokumenta i autor, te da se time ne ostvaruje materijalna korist, a rezultirajuće djelo daje na korištenje pod istim ili sličnim ovakvim uvjetima.

Podsustav za daljinsko upravljanje sustavom za brigu o biljkama

3

1. Uvod

U modernom svijetu sasvim je uobičajeno vidjeti čovjeka kako iz daljine postiže da se otvore velika garažna vrata, pritiskom tipke na maloj

napravici koju drži u ruci. Isto tako, savim je uobičajeno kada sa odreĎene udaljenosti mijenjamo program na televiziji ili pojačavamo muziku na

radiju. Daljinsko upravljanje našlo je primjenu u raznim područjima života suvremenog čovjeka. Danas gotovo svi znaju za postojanje radio valova i

ne promatraju ih kao natprirodnu pojavu, već kao praktično iskorištavanje fizičkih svojstava okoline u kojoj živimo.

Iako je tek 1960-ih godina daljinsko upravljanje zaživjelo u praksi, još 1898. godine Tesla je svoj sustav daljinskog upravljanja predstavio na

Električnoj izložbi u Madison Square Gardenu, koristeći bežično upravljan

brod dugačak oko 1 metar. Teslin brod je imao napajanje na svojoj površini, koje se sastojalo od nekoliko velikih baterija. Radio signali su

upravljali brodskim propelerom, kormilom i svjetlima. U vremenu kada je vrlo malo ljudi znalo za radio valove, od mnoštva okupljenog na izložbi

mnogo ih je smatralo da Tesla upravlja plovilom svojim umom. Unatoč genijalnosti Tesline ideje, svijet sa kraja 19. stoljeća je imao malo

razumijevanja za primjenu Tesline izuzetne ideje. Ipak, tehnologija daljinskog upravljanja je pronašla svoje mjesto u tehnološkom svijetu tek

sredinom 20. stoljeća, nakon Tesline smrti.


o biljkama

4

2. Ciljevi i kako ih ostvariti

Ovaj rad nastao je u sklopu projekta inteligentne kuće. Inteligentna kuća, pomoću sustava koji su ugraĎeni u nju, sama donosi odluke kako bi

vlasniku smanjila brigu oko brojnih poslova koje treba obaviti i koji omogućuju zadovoljavanje vlasnikovih potreba. MeĎutim, neovisno o tome

što su sustavi inteligentne kuće projektirani tako da donose najbolje odluke u najbolje vrijeme, ipak je potrebno vlasniku prepustiti konačnu

odluku o odreĎenoj radnji u njegovoj kući. Dakle, mora mu se omogućiti upravljanje sustavima u kući po njegovoj želji. Kao vrlo primamljivo

rješenje nudi se mogućnost daljinskog upravljanja, zbog svoje mobilnosti i zbog jednostavne ugradnje takvog sustava za upravljanje u cjelokupni

sustav, bez potrebe za provlačenjem kabela za prijenos signala. Svrha

daljinskog sustava koji će biti izraĎen u ovom radu je omogućavanje daljinskog upravljanja održavanjem biljaka.

Za ovaj seminar smo odlučili koristiti DECT(Digital Enhanced Cordless Telecommunications) tehnologiju, koja se koristi kod bežičnih

telefona pri komunikaciji izmeĎu bazne stanice i slušalice. DECT tehnologija je vrlo kvalitetna i pouzdana za bežični prijenos signala. Velika

je primjena DECT-a u bežičnoj telefoniji kao krajnjih korisničkih ureĎaja, što povlači za sobom i prihvatljive cijene ureĎaja. Pomoću slušalice će biti

ostvarena upravljačka strana, a bazna stanica će biti iskorištena na prijemnoj strani. Za ostvarenje prijemne strane potrebno je na baznu

stanicu nadograditi dio koji će omogućiti pretvaranje analognog upravljačkog signala u digitalni i prosljeĎivanje signala prema

mikrokontroleru koji će dalje obraditi pristiglu naredbu.


5

3. DECT tehnologija

Slika 1: DECT telefon

Trenutno oko 250 tisuća kućanstava u svijetu posjeduje DECT sustav. DECT je pristupni standard za digitalnu bežičnu komunikaciju,

namijenjen za stambeno, poslovno i istraživačko okruženje. Uključuje nekoliko tehnologija koje omogućuju visoku iskoristivost

radiofrekvencijskog spektra. Kao rezultat, imamo visoku kvalitetu zvuka, 1Mb/s čistih podataka, sigurnu komunikaciju i nisku mogućnost

interferencije. DECT standard je razvijen od ETSI-a(European Telecommunications

Standards Institute), ali su ga sebi prilagodile mnoge zemlje diljem svijeta. Pokrenut je 1987. godine. Sve do 1995. DECT je bio skraćenica

naziva Digital European Cordless Telephone. Izvorno DECT frekvencijsko područje(1880 MHz–1900 MHz) se koristi u svim europskim zamljama.

Izvan Europe, koristi se uglavnom u Australiji, Aziji i južnoj Americi. U SAD-u je FCC (Federal Communications Commission) 2005. promijenila

korišteno frekvencijsko područje u blizak frekvencijski pojas (1920 MHz–

1930 MHz), poznat kao Unlicensed Personal Communications Services (UPCS), čime se omogućila prodaja DECT ureĎaja u SAD-u uz minimalne

promjene za tamošnje uvijete. DECT je originalno zamišljen kao standard za kućnu bežičnu

telefoniju, poslovne bežične mreže i za javni pristup, od čega je samo primjena za kućnu bežičnu telefoniju postigla veliki uspjeh.


o biljkama

6

3.1. Prednosti DECT-a

Rasprostranjenost i interoperabilnost o DECT je otvoreni standard rasprostranjen diljem čitavog

svijeta, poput GSM-a. GAP(Generic Access Profile) omogućuje ispravan rad ureĎaja i baze različitih

proizvoĎača za osnovne funkcije. To uključuje registraciju, poziv i prekid poziva.

Nema interferencije unutar velikog područja, uz visoki kapacitet

o Omogućena je komunikacija bez interferencije unutar minimalno 300 m na otvorenom(tipično 450 m) i 50 m

na zatvorenom prostoru. o Visoka efikasnost korištenja spektra - sve stanice na

raspolaganju imaju čitav pojas i može se koristiti bez ikakvog frekvencijskog planiranja, uz potpuno

popunjene baze na svakih 10 m, bez interferencije. o Radi unutar zaštićenog spektra(1880-1900 MHz u

Europi). Ne interferira sa sustavima koji rade unutar pojasa oko 2,4 GHz (WiFi, bluetooth).

o Koristi dinamički odabir kanala DCS/DCA (Dynamic Channel Selection / Allocation) za odabir najpovoljnijeg

slobodnog kanala, te tako omogućuje prisutstvo drugih

DECT aplikacija i ostalih sustava unutar istog frekvencijskog pojasa, uz visoku kvalitetu, robusnost i

sigurnu komunikaciju za krajnje korisnike. o TDMA(Time Division Multiple Access) – postiže se mala

mogućnost interferencije, uz veliki kapacitet.

Sigurnost o DECT autentifikacija - za registraciju slušalice korisnik

stavlja bazu u registracijski mod i unosi jedinstveni pin u slušalicu.

o DECT enkripcija - sva komunikacija(glasovna i podatkovna) izmeĎu baze i slušalice se šifrira sa skupom

ključeva koji se obnavljaju pri svakoj uspostavi poziva.

Mogućnost korištenja više ureĎaja na jednoj baznoj stanici.

o Korisnik može imati do 12 ureĎaja u kući, uz samo jedan telefonski priključak.

o UreĎaji mogu komunicirati i meĎusobno, pozivajući jedan drugog.


7

Mala potrošnja energije

o DECT tehnologija je jednostavna i učinkovita. Baza koristi tipično manje od 3W snage dok radi, a slušalice

koriste 9,5 mW za vrijeme razgovora i 2 mW ostatak vremena.

Izvanredna izdržljivost

o Tipično vrijeme za razgovor je 12 sati, a u modu čekanja može bez punjenja raditi oko tjedan dana.

Niska cijena

o DECT ureĎaji su financijski mnogo isplativiji od

konkurentnih tehnologija koje rade na 2,4 GHz, 5.8 GHz ili od PHS ureĎaja. Tipična cijena čitavog kompleta je

izmeĎu 25€ i150€

visoka kvaliteta govora o ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)

kodiranje govora osigurava visoku kvalitetu prenesenog govora unutar 32 kbit/s

3.2. Tehnički podaci

MC(Multi Carrier) TDMA tehnologija sa TDD (time division duplex)

Frekvencije: 1880 MHz–1900 MHz u Europi, 1900 MHz-1920 MHz u Kini, 1910 MHz-1930 MHz u Latinskoj Americi i 1920 MHz–1930 MHz

u SAD-u i Kanadi Nosioci: 10 (1,728 kHz razmaka) u Europi, 5 (1,728 kHz razmaka) u

SAD-u Brzina prijenosa podataka: 1152 kb/s

Brzina prijenosa govora: 32kbit/s Alokacija kanala: dinamička

Broj pristupnih kanala po nosiocu: 12 dupleksnih kanala s 32 kbit/s Modulacija: GFSK, 4PSK, 8PSK, 16QAM and 64QAM

Prosječna snaga prijenosa: 10 mW (250 mW vršna vrijednost) u Europi, 4 mW (100 mW vršna vrijednost) u SAD-u


o biljkama

8

3.3 Zašto baš DECT?

DECT tehnologija je namijenjena za udaljenosti(minimalno 300 m na

otvorenom i 50 m na zatvorenom) koje zadovoljavaju potrebe našeg sustava za daljinsko upravljanje koji želimo ostvariti. Vrlo je

zadovoljavajuća činjenica da pomoću DECT-a, zbog tehnologija koje DECT uključuje, možemo komunicirati vrlo sigurno od raznih okolnih smetnji i

interferencija na prostoru gdje koristimo naš sustav. Potrošnja snage će biti vrlo mala jer za našu primjenu nije potrebno prenositi glas, već samo

upravljačke signale, što znači da u tom načinu rada ureĎaj troši vrlo malo

snage, pa ga je moguće koristiti oko tjedan dana bez ikakvog punjenja. TakoĎer, ništa manje značajna prednost DECT sustava je njegova cijena.

Zbog masovne proizvodnje, komplet koji uključuje DECT ureĎaj s baznom stanicom se može kupiti po cijeni od 200 kn. Za naše potrebe nije nužno

kupovati bolje opremljene ureĎaje koji su ujedno i skuplji.


9

4. Detaljan opis daljinskog sustava

Na temelju baze telefona, telefonske slušalice i jednog dekodera

napravit ćemo daljinski podsustav kojim ćemo slati upravljačke signale sustavu za brigu o biljkama. Telefonsku slušalicu ćemo iskoristiti kao

daljinski upravljač, a baznu stanicu i dekoder ćemo upotrijebiti na prijemnoj strani koja prihvaća signal poslan iz upravljača i prosljeĎuje ga

dalje.

4.1. Daljinski upravljač

Daljinski upravljač bit će telefonska slušalica koja komunicira s bazom. Nju neće biti potrebno preureĎivati jer nam već takva kakva je

omogućuje odašiljanje upravljačkog signala prema bazi bežičnim putem. Komunikacija izmeĎu slušalice i baze odvija se bežičnim prijenosom

digitalnih signala. Slušalica prema bazi šalje signale koji predstavljaju govor, upravljačke signale koji se odnose na informaciju o stisnutoj tipki

na slušalici i signale koji služe za ispravan rad i nužnu komunikaciju izmeĎu baze i slušalice.

Da bi se govorni ili upravljački signal mogao prenijeti do bazne stanice, potrebno je pritisnuti tipku koja šalje bazi naredbu za otvaranje

govornog kanala. Kada se govorni kanal otvori, moguće je bežično

prenijeti govorne podatke i upravljačke signale, zapisane u digitalnom obliku, do bazne stanice. Nakon slanja odgovarajuće naredbe s daljinskog

upravljača, poželjno je zatvoriti govorni kanal jer tada prestaju biti aktivne neke funkcije koje troše napajanje izvora. Za primjenu daljinskog

upravljača neće nas zanimati govorni signali, nego ćemo iskoristiti 12 upravljačkih signala, koje ćemo pritiskom na jednu od 12 tipki poslati

baznoj stanici. Telefonska slušalica radi u dupleksnom načinu odašiljanja i primanja

signala, što znači da odašilje i prima podatke preko jedne antene, koja je dugačka četvrt valne duljine. Daljinski upravljač koristi za napajanje tri

AAA baterije i može trajati oko tjedan dana, zbog prirode korištenja daljinskog upravljača kojim se pošalje odgovarajući upravljački signal,

nakon čega se zatvara prijenosni kanal i ostaje uključeno jedino slanje signala koji su nužni za najosnovniju komunikaciju izmeĎu baze i slušalice.


o biljkama

10

4.2. Prijemna strana

Na prijemnoj strani ćemo iskoristit ćemo baznu stanicu, iz koje ćemo izvući podatke koji bi išli prema telefonskoj centrali, u slučaju da je bazna

stanica povezana na telefonsku mrežu. Osim bazne stanice, bit će nam potreban i jedan dekoder koji pretvara upravljačke signale u niz nula i

jedinica. Bazna stanica na jednoj strani komunicira sa telefonskom

slušalicom, a na drugoj sa telefonskom centralom. Od slušalice prima

digitalne signale koje obaĎuje i šalje analogne signale prema telefonskoj centrali. Od telefonske centrale prima analogne signale koje obraĎuje i

šalje telefonskoj slušalici govor koji je zapisan u digitalnom obliku. TakoĎer, postoji i komunikacija izmeĎu baze i slušalice, koja služi za

usklaĎivanje nekih funkcija i slanja odreĎenih signalizacija. Nas će zanimati samo upravljački signali koje baza prima od slušalice.

Kada primi digitalni signal poslan iz telefonske slušalice, baza ga pretvara u analogni. Upravljački signali koji su poslani iz slušalice se

razlikuju od govornih po frekvencijskom sastavu. Govorni signali su sastavljeni od više različitih frekvencija koje predstavljaju glas, dok su

upravljački signali DTMF signali. Pritiskom na jednu od 12 upravljačkih tipki na daljinkom upravljaču, bazna stanica prima digitalnu informaciju i

generira DTMF signal koji se inače šalje telefonskoj centrali kako bi se poduzela odgovarajuća radnja.

DTMF(Dual Tone Multi Freqency) signalizacija DTMF signali sastoje se od dvije osnovne frekvencije i

zamišljeni su tako da se u centrali mogu razlikovati od ostalih audio signala. Postoji definirano 16 DTMF signala. Svaka od 16 tipki

predstavlja odreĎenu kombinaciju frekvencija, kao što je prikazano slikom 2.

Na telefonskoj slušalici se nalazi 12 tipki, pritiskom kojih šaljemo informaciju baznoj stanici da generira odgovarajući DTMF

signal. Tih 12 tipki predstavljaju brojeve od 0 do 9, te '*' i '#'. Primanjem DTMF signala, telefonska centrala poduzima

odgovarajuću radnju kao npr. slanje poziva prema nekom telefonu, ovisno o kombinaciji DTMF signala koji su došli na centralu.

DTMF signali su u većini zemalja istisnuli iz uporabe impulsne signale koji predstavljaju odreĎen broj prekida u strujnom krugu.


11

Slika 2: DTMF signali

Da bismo mogli iskoristiti DTMF signale koje bazna stanica prenosi, potrebno je imati jedan DTMF dekoder na čiji ulaz dovedemo signale iz

baze. Dekoder je napravljen tako da prepoznaje DTMF signale i ovisno o frekvencijskom sastavu jednog signala, na izlazu generira odgovarajuću

kombinaciju logičkih nula i jedinica. Na slici 3 je prikazana shema DTMF dekodera i elemenata koje moramo spojiti na njega kako bi on ispravno

funkcionirao.

Slika 3: shema ugradnje DTMF dekodera

R1=47kOhm R2=100kOhm

R3=330kOhm C1,C2=100nF

X1=kvarc kristala 3,579545 MHz VDD=5.0V


o biljkama

12

Na DTMF input se spaja analogni signal koji baza inače šalje prema telefonskoj centrali. Na izlazima Q1-Q4 generira se kombinacija jedinica i

nula, ovisno o frekvencijkom sastavu dolaznog DTMF signala. Na StD izlazu generira se jedan kratkotrajni impuls. Njega možemo iskoristiti na

strani mikroprocesora, koji prihvaća te digitalne signale, kao okidač za prihvaćanje i obradu nove naredbe.

Kombinaciju koja se javlja na izlazima Q1-Q4, ovisno o DTMF signalima na ulazu, možemo vidjeti u tablici 1.

Tablica 1: izlazi iz dekodera Q1-Q4

Digit Q4 Q3 Q2 Q1

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 1 1 0

7 0 1 1 1

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

0 1 0 1 0

* 1 0 1 1

# 1 1 0 0

Za daljinsko odašiljanje i primanje signala, baza koristi dvije antene u diversity modu. Dakle, signal se prima i odašilje sa dvije različito

polarizirane antene, što daje visoku kvalitetu prijemnog i odaslanog signala.

Baza se napaja iz adaptera koji napon iz gradske mreže pretvara u napajanje od 12 V. Za napajanje DTMF dekodera iskoristit ćemo izvor od

12 V iz adaptera, tako što ćemo pomoću stabilizatora postići napajanje od 5V za dekoder.


13

5. Izgradnja daljinskog sustava

5.1. Daljinski upravljač

nije bilo potrebe ga preureĎivati jer on efikasno šalje 12 upravljačkih signala prema prijemnoj strani

ima 12 upravljačkih tipki koje su na slici označene crvenom bojom i jednu tipku koja je označena zelenom

bojom i odnosi se na slanje signala prema prijemnoj

strani kako bi se otvorio kanal za prijenos govornih i upravljačkih signala, od čega će nama biti interesantan

samo prijenos upravljačkih signala pritiskom tipke sa znakom zelene slušalice otvaramo i

zatvaramo prijenosni kanal pritiskom tipke 0-9, '*' i '#' šaljemo odgovarajuću

naredbu

Slika 4: daljinski upravljač


o biljkama

14

5.2. Prijemna komponenta

sastoji se od dva osnovna elementa: od baze telefona i

dekodera

Slika 5: baza i dekoder


15

5.3.1. Baza

Na slici 6 vidimo kako izgleda pločica izvaĎena iz baze DECT telefona, koja će nam poslužiti za prihvaćanje digitalnog bežičnog signala

poslanih od upravljača i slanje DTMF signala prema DTMF dekoderu.

Slika 6: obje strane pločice baze

Komponente bitne za daljinski sustav: 1) Tx/Rx komponenta(crveno)

2) Mikroprocesor(plavo) 3) Mjesto gdje uzimamo DTMF signal(žuto)

4) Napajanje(zeleno) 5) Oscilator(ljubičasto)

6) Punjenje slušalice(rozo, neće biti ostvareno u ovom projektu) 7) Antene (smeĎe)


o biljkama

16

U donjem dijelu slike su označene dvije antene koje služe za

primanje i odašiljanje signala od i prema telefonskoj slušalici, odnosno u našem slučaju daljinskom upravljaču. Antene rade

u diversitiy modu koji omogućuje kvalitetnije odašiljanje i primanje signala. Preko nesimetričnih koakasijalnih 50-omskih

linija taj se signal vodi na RF komponentu. Crvenom bojom je označena Tx/Rx radiofrekvencijska

komponenta koja obraĎuje prihvaćeni signal i priprema signal koji se treba odaslati bežično do telefonske slušalice. Nakon

što obradi primljeni signal, šalje ga do mikroprocesora(označen plavom bojom).

Žutom bojom je označeno mjesto gdje uzimamo DTMF signal

koji dalje vodimo do DTMF dekodera. Ljubičastom bojom je označen oscilator koji je daje takt

potreban za funkcioniranje sklopa bazne stanice. Zelenom bojom je na prikazano mjesto gdje se priključuje

adapter koji napon iz gradske mreže pretvara u napon od 12V potreban za rad sklopa.

Rozom bojom je obilježeno mjesto preko kojega se pune baterije iz telefonske slušalice, što naš daljinski sustav neće

imati kao funkciju.


17

5.3.2. DTMF dekoder

Slika 7: obje strane pločice DTMF dekodera

Osnovne komponente: 1) Ulaz DTMF signala(crveno)

2) DTMF dekoder MT8870(narančasto) 3) Izlaz s digitalnim signalima(plavo)

4) Priključak za napajanje(zeleno) 5) Stabilizacija napajanja na 5V(žuto)

DTMF dekoder pretvara analogni DTMF signal, koji se sastoji od dvije

frekvencije i predstavlja jednu od 12 upravljačkih tipki, u digitalnu kombinaciju od 4 logičke nule i jedinice.

Na mjesto označeno crvenom bojom ćemo dovesti, iz pločice baze,

žicu koja vodi DTMF signal koji se dalje vodi preko kondenzatora C1 i otpornika R1 na ulaz 'IN-', te preko otpornikaR2 na ulaz 'GS'. Kako se

spajaju elementi potrebni za rad dekodera vidi se na shemi na slici 3. Napajanje ćemo dovesti na priključak za napajanje iz izvora napona

za baznu pločicu. Žutom bojom su označeni elementi koji služe za stabilizaciju napona na 5V. Sastoji se od stabilizatora, te dva

kondenzatora od 100 μF i jednog tantal kondenzatora od 68 μF. Ta tri elementa su zalemljena na pozadinu pločice u SMD tehnologiji. Prije

elemenata za stabilizaciju napona stavljeni su kao zaštita jedna dioda i otpornik od 10 Ω.

Iz DTMF dekodera izlazi 5 digitalnih signala koje ćemo, preko konektora na koji je spojeno pet žica, odvesti na ulaz Arduino razvojne

platforme. Peti bit(crna žica) se okida na dolazak novog DTMF signala. Tablica 1 nam pokazuje koje četverobitne kombinacije dobijemo ovisno o

pritisnutoj tipki na daljinskom upravljaču.


o biljkama

18

5.3.3. Povezivanje baze i dekodera

Kao što se vidi na slici 8, pločica sa dekoderom fizički je pričvršćena na pločicu baze, te tako čine jednu prijemnu cjelinu koja prihvaća bežični

signal, obraĎuje i šalje ga na mikrokontroler gdje se odlučuje koja će se radnja obaviti na temelju dolaznog upravljačkog signala.

Na mjesto označeno sa 'DTMF IN' smeĎom smo žicom doveli DTMF signal koji je potrebno pomoću dekodera prevesti u kombinaciju od 4 nule

i jedinice. Na plavi priključak smo sa baze doveli masu i pozitivno napajanje od 12V, koje se zatim stabilizira na 5V.

Slika 8: spoj pločica baze i dekodera


19

5.4. Povezivanje prijemne komponente na

mikrokontroler

Na slici vidimo kako smo povezali prijemnu stranu sustava za daljinsko upravljanje sa Arduinom i sa ispitnom pločom na kojoj se nalazi

5 led dioda koje signaliziraju koji je bit postavljen u jedinicu, a koji u nulu. Na digitalne ulaze Arduina, od 2 do 6, priključili smo pet žica koje vode

izlaze DTMF dekodera na Arduino. Izlaze dekodera koje vodimo na digitalne ulaze mikrokontrolera smo preko pet otpornika od 10 kΩ spojili

na masu ispitne ploče. TakoĎer, spojili smo i masu prijemnog sklopa sa masom ispitne ploče kako bi bile na istom potencijalu.

Slika 9: povezivanje na arduino


o biljkama

20

6. Prezentacija rada daljinskog sustava

Ispravno funkcioniranje gotovog daljinskog sustava može se

provjeriti pomoću 5 led dioda koje svijetle ovisno o pet digitalnih ulaza koje smo doveli iz DTMF dekodera na Arduino mikrokontroler. Program

koji je napisan za tu primjenu radi tako da upaljena lampica predstavlja logičku jedinicu(viša naponska razina) na digitalnom izlazu iz dekodera, a

ugašena lampica logičku nulu(niža naponska razina). Crvena lampica se pali na dolazak signala, kada se okidni bit postavlja u logičku jedinicu.

Četiri zelene lampice su postavljene tako da desna označava bit najmanje težine. Ovisno o kombinaciji upaljenih lampica možemo, pomoću tablice 1,

vidjeti koja je tipka pritisnuta na daljinskom upravljaču.

Slika 10: led diode za prezentaciju rada daljinskog podsustava


21

6.1. Programski kod za mikrokontroler

// inicijalizacija pinova daljinskog (pod)sustava

int inPin1 = 2;

int inPin2 = 3;

int inPin3 = 4;

int inPin4 = 5;

int inPin5 = 6;

const int LED1 = 12;



const int LED4 = 9;

const int LED5 = 8;

void setup() {

Serial.begin(9600);

// postavi pinove na koje je spojen daljinski (pod)sustav u ulazni mod

pinMode(inPin1, INPUT);





pinMode (LED1, OUTPUT);





}

void loop() {

////////DEKODIRANJE PRITISNUTE TIPKE DALJINSKOG UPRAVLJACA//////////////

// kada okidac poprimi vrijednost "HIGH" provjeri koja je tipka stisnuta

// inPin4 je MSB, a inPin1 LSB

if ( digitalRead(inPin5) == HIGH ){

digitalWrite (LED5, HIGH);

// binarna vrijednost "0001" - tipka "1"

if( (digitalRead(inPin4) == LOW)&&(digitalRead(inPin3) ==

LOW)&&(digitalRead(inPin2) == LOW)&&(digitalRead(inPin1) == HIGH) ){


digitalWrite (LED2, LOW);



delay(5000);





}


if( (digitalRead(inPin4) == LOW)&&(digitalRead(inPin3) ==

LOW)&&(digitalRead(inPin2) == HIGH)&&(digitalRead(inPin1) == LOW) ){





delay(5000);




o biljkama

22



}


if( (digitalRead(inPin4) == LOW)&&(digitalRead(inPin3) == LOW)

&&(digitalRead(inPin2) == HIGH)&&(digitalRead(inPin1) == HIGH) ){





delay(5000);





}


if( (digitalRead(inPin4) == LOW)&&(digitalRead(inPin3) == HIGH)

&&(digitalRead(inPin2) == LOW)&&(digitalRead(inPin1) == LOW) ){





delay(5000);





}


if( (digitalRead(inPin4) == LOW)&&(digitalRead(inPin3) == HIGH)

&&(digitalRead(inPin2) == LOW)&&(digitalRead(inPin1) == HIGH) ){





delay(5000);





}


if( (digitalRead(inPin4) == LOW)&&(digitalRead(inPin3) == HIGH)&&

(digitalRead(inPin2) == HIGH)&&(digitalRead(inPin1) == LOW) ){





delay(5000);





}


if( (digitalRead(inPin4) == LOW)&&(digitalRead(inPin3) == HIGH)&&

(digitalRead(inPin2) == HIGH)&&(digitalRead(inPin1) == HIGH) ){





delay(5000);


23





}


if( (digitalRead(inPin4) == HIGH)&&(digitalRead(inPin3) == LOW)






delay(5000);





}



&&(digitalRead(inPin2) == LOW)&&(digitalRead(inPin1) == HIGH) ){





delay(5000);





}



&&(digitalRead(inPin2) == HIGH)&&(digitalRead(inPin1) == LOW) ){





delay(5000);





}

// binarna vrijednost "1011" - tipka "*"


&&(digitalRead(inPin2) == HIGH)&&(digitalRead(inPin1) == HIGH) ){





delay(5000);





}

// binarna vrijednost "1100" - tipka "#"

if( (digitalRead(inPin4) == HIGH)&&(digitalRead(inPin3) == HIGH)






o biljkama

24


delay(5000);





}

else digitalWrite (LED5, LOW);

}

}


25

7. Povezivanje daljinskog podsustava na sustav

za održavanje biljaka

Sustav za daljinsko upravljanje je u projektu inteligentne kuće

zamišljen kao podsustav koji će biti ukomponiran u sustav za održavanje biljaka. Odluka o tome koja će se radnja izvršiti, kao posljedica pritiska

tipke na daljinskom upravljaču, bit će ostvarena na strani sustava za održavanje biljaka. Svrha podsustava za daljinsko upravljanje je dovesti

informaciju, koja je tipka pritisnuta na daljinskom upravljaču, na mikrokontroler zadužen za upravljanje čitavim sustavom. Na sličan način,

kao i u prethodno navedenom primjeru paljenja i gašenja led dioda,

povezuju se izlazi prijemne komponente daljinskog podsustava na ulaze mikrokontrolera koji je zadužen za brigu o biljkama.

Slika 11: povezivanje daljinskog podsustava na sustav za održavanje biljaka


o biljkama

26

8. Zaključak

U ovom radu je prikazano zanimljivo rješenje izvedbe sustava za

daljinsko upravljanje prenamjenom kompleta telefonske slušalice i bazne stanice, uz dodavanje dijela koji se brine da upravljački signal na izlazu

sustava bude u digitalnom obliku, spreman za slanje na mikrokontroler koji odlučuje koju će radnju poduzeti na temelju dolaznih signala. Sustav

vrlo kvalitetno prenosi upravljački signal i iznimno je otporan na interferenciju sa drugim sustavima. Udaljenost koja se postiže kreće se do

oko 450 metara na otvorenom području i 50 metara na zatvorenom. Cijena izrade sustava nije previsoka i kreće se oko 200-300 kuna.

Primjena ovog daljinskog sustava se, naravno, ne ograničava samo na

sustav za održavanje biljaka i paljenje i gašenje led dioda, već se može iskoristiti u raznim električnim sustavima koji ne zahtjevaju veliki broj

funkcija, zbog samo 12 tipki koje se mogu koristiti pri odašiljanju naredbi.

Moguća poboljšanja: Bolje iskorištenje tipkovnice

Moguće je ostvariti puno veći raspon naredbi pomoću samo 12 tipki, tako da se u mikrokontroleru obraĎuje kombinacija

uzastopno pritisnutih tipki na daljinskom upravljaču. Tako već sa prepoznavanjem dviju uzastopno pritisnutih tipki, moguće je

ostvariti 12x12 naredbi. Prijenos veće količine podataka

Iako je ovaj sustav izveden tako da može daljinski prenijeti samo jednostavne upravljačke naredbe, DECT standard omogućuje

prijenos većih količina podataka od 1 Mb/s, što bi se moglo

iskoristiti za ostvarenje puno bogatije komunikacije izmeĎu prijemne i odašiljačke strane.

Povratna informacija korisniku daljinskog upravljača Iako u ovom sustavu odašiljačka i prijemna strana čitavo vrijeme

komuniciraju izmjenjujući informacije nužne za ostvarenje komunikacije izmeĎu daljinskog upravljača i prijemne strane,

ovdje nije izveden prijenos povratne informacije do korisnika koji se služi daljinskim upravljačem. To bi moglo biti vrlo praktično

jer bi tada korisnik imao informaciju o tome da li je njegova naredba uspješno izvršena.

Prikaz mogučnosti odabira Moguće je izraditi prikaz izbornika sa kojim bi korisnik mogao

jednostavnije i intuitivnije odabirati funkcije na daljinskom upravljaču, što bi bilo prijeko potrebno u slučaju većeg broja

naredbi. Tu se takoĎer pružaju brojne mogućnosti izvedbe što

kvalitetnijeg i korisniku primamljivijeg sučelja.


27

9.Literatura

[1] Nikola Tesla – gospodar svjetlosti. URL

http://tesla.joxwelldesign.biz/daljup.htm (2010-04-13)

[2] Digital Enhanced Cordless Telecommunications - Wikipedia, the free encyclopedia. URL

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Enhanced_Cordless_Telecommu niCations(2010-04-15)

[3] Cordless Personal Communications. URL

http://www.dectweb.com/LearningZone/IEEE1992Article.pdf

(2010-04-15)

[4] ETSI DECT. URL http://www.etsi.org/WebSite/Technologies/DECT.aspx(2010-04-22)

[5] Features of DECT Phone Technology | VOIP Phone Service

Information and Reviews. URL http://www.voip-phoneservice.com/voice-over-ip/features-of-dect-

phone-technology-213/(2010-04-13)

[6] DECT wireless telephony arrives in the US. URL http://www.deviceforge.com/news/NS9790688989.html

(2010-04-13)

[7] Dual-tone multi-frequency signaling - Wikipedia, the free

encyclopedia. URL http://en.wikipedia.org/wiki/Dual-tone_multi-frequency_signaling

(2010-04-02)

[8] MT8870 - ISO2-CMOS Integrated DTMF Receiver - Mitel Networks Corporation. URL

http://www.alldatasheet.com/datasheet- pdf/pdf/77085/MITEL/MT8870.html(2010-04-13)

http://tesla.joxwelldesign.biz/daljup.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Enhanced_Cordless_TelecommuniCations

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Enhanced_Cordless_TelecommuniCations

http://www.dectweb.com/LearningZone/IEEE1992Article.pdf

http://www.etsi.org/WebSite/Technologies/DECT.aspx

http://www.voip-phoneservice.com/voice-over-ip/features-of-dect-phone-technology-213/

http://www.voip-phoneservice.com/voice-over-ip/features-of-dect-phone-technology-213/

http://www.deviceforge.com/news/NS9790688989.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Dual-tone_multi-frequency_signaling

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/77085/MITEL/MT8870.html

http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/77085/MITEL/MT8870.html


o biljkama

28

10. Pojmovnik

Pojam Kratko objašnjenje Više informacija potražite na

DECT Digital Enhanced Cordless Telecomunications, standard za bežičnu komunikaciju

http://en.wikipedia.org/wiki/Digital_Enhanced_Cordless_Telecommunications

UPCS Unlicensed Personal Communications Services, frekvencijski pojas unutar 1920-1930 MHz, u SAD-u, namijenjen aplikacijama za kratke udaljenosti

http://en.wikipedia.org/wiki/Unlicensed_Personal_Communications_Services

TDMA Time division multiple access, metoda pristupa

kanalu koja dopušta više korisnika na jednom frekvencijskom kanalu

http://en.wikipedia.org/wiki/Time_d

ivision_multiple_access

DTMF Dual-tone multi-frequency signaling, vrsta signalizacije ostvarena pomoću dvije različite frekvencije unutar govornog kanala


Arduino razvojna platforma temeljena na ATmega168 mikrokontroleru

http://arduino.cc/en/Reference/HomePage







http://en.wikipedia.org/wiki/Time_division_multiple_access

http://en.wikipedia.org/wiki/Time_division_multiple_access





Documents

Luka Juričev-Sudac SEMINARSKI RAD - SPVP …studenti.zesoi.fer.hr/pametne-kuce/Studenti/2010/ljurcev/sustav_za... · Luka Juričev-Sudac 0036424100 Inteligentna kuća Daljinsko upravljanje