Piccola Macchinina in grado di Andare Avanti e Indietro, Comandabile a Distanza con Telecomando a Infrarosso…
INTRO
Salve a tutti, quest´anno ho avuto la maturità (liceo scientifico) e così mi sono messo a costruire qualcosa che potesse divertire i miei professori e al tempo stesso stupirli. Così ho costruito una piccola macchinina in grado di andare avanti e indietro solamente, comandabile però a distanza da un piccolo telecomando a infrarosso. Ci tengo a sottolineare che tutto il lavoro è puramente in analogico, quindi non ci sono PIC o simili, e per questo risulta anche abbastanza semplice riprodurlo in casa, ma può comunque risultare un buon inizio, credo, per lanciarsi nel campo degli infrarossi. Non ho utilizzato le onde radio, comunemente impiegate per questo genere di costruzioni, per il semplice fatto che non so usarle, venendo da un liceo queste cose non si fanno, le ho imparate tutte da autodidatta. Spero vi piaccia lo stesso.
IL TELECOMANDO
Partiamo innanzitutto dal telecomando. Essendo, come detto prima, tutto in analogico, quello che invieremo noi non sarà un vero e proprio segnale codificanto in binario o simile, bensì una frequenza.
Il telecomando che ho costruito è un semplice NE555 in modalità astabile, in grado di generare un´onda quadra di circa 38 kHz grazie a una resistenza da 22k Ohm, un potenziometro da 10 kOHm e un condensatore da 1 nF.
Il LED infrarosso è a 10° come angolazione di segnale.
Come fonte di alimentazione ho poi usato una piccola batteria A23 da 12V, perfetta come alimentazione perchè è piccola e anche se si scarica molto velocemente, per l´utilizzo di un secondo (il tempo di premere il pulsante del telecomando) rimane molto pratica.
(nel caso non si leggesse, R1 = 470 Ohm, R2 = 22 kOhm, R3 = 10 kOhm variabile, C1 = 0,001 uF [1 nF], alimentazione da 4 a 12V)
IL RICEVITORE, L’ELABORAZIONE DEL SEGNALE E IL MOTORE
La parte più difficile è come captare la frequenza generata dal nostro LED a infrarosso a 38 kHz, senza che tale frequenza venga in qualche modo distrubata, come potrebbe succedere con la luce solare, contenente tutto lo spettro delle frequenze, dall´infrarosso all´ultravioletto.
Il metodo, o meglio il componente che ho trovato a tal proposito è il ricevitore TSOP34838. I numeri 348 non sono importanti, l´importante è invece che gli ultimi due siano 38, perchè indicano la frequenza di ricezione, ovvero TSOPxxx38 = 38 kHz, mentre un TSOPxxx30 = 30 kHz, ecc. Questi ricevitori sono isolati dalla luce solare, e quindi perfetti al nostro scopo. Questi presentano 3 piedini di uscita, Ground (meno), Vcc (più) e OUT, il piedino di uscita del segnale. Quando diamo corrente, il nostro ricevitore tiene alta l´uscita sull´OUT, ovvero manda fuori corrente fino a quando non riceve un segnale di 38 kHz. Quando riceve il segnale o la frequenza giusta, manda bassa l´uscita, spegnendo il piedino OUT.
Leggendo dal Datasheet, ho trovato lo schema sotto riportato, in cui una resistenza da 100 Ohm e un condensatore maggiore di 1 uF vengono consigliati per evitare disturbi dall´alimentazione, e così ho fatto, impiegando un condensatore da 22uF.
(R1 = 100 Ohm, C1 = 22 uF)
Poichè la tensione di lavoro massima per il TSOP34838 è di 5V, e non assorbono più di 3 mA di corrente, ho utilizzato un L7805 come stabilizzatore di tensione a 5V, secondo lo schema sotto riportato:
I due condensatori da 0,33 uF e 0,1 uF servono a evitare possibili oscillazioni tra la corrente entrante e uscente. Non è necessario utilizzare dissipatori di calore, in quanto l´aletta legata al GND è più che sufficiente al raffreddamento.
Il piedino OUT del ricevitore l`ho poi collegato alla base di un transistor NPN, un 2N3904 in questo caso, così da sfruttare le caratteristiche di saturazione del transistor come un interruttore elettrico. Tale interruttore risulterà sempre chiuso, se non quando il ricevitore capterà la frequenza emessa dal telecomando, aprendo il circuito.
Il transistor è in grado però di aumentare solo i valori di tensione (in modo minimo quelli di corrente) e per pilotare un qualsivoglia integrato (vedremo poi il CD4017) mi serviva più corrente. Sono così ricorso ad un altro NE555, stavolta nella modalità monostabile. Che cosa cambia dalla modalità astabile? Beh, in quest´ultima l´NE555 si comporta come un generatore di onde quadre (acceso/spento secondo una certa frequeza), così invece rimane sempre acceso, e si spegne solo per un breve istante, dettato dai valori di C ed R, come mostra lo schema:
(Nel mio caso, R = 1 MOhm, C = 0,1 uF)
La resistenza da 10 KOhm è tranquillamente eliminabile, e al Pin 2 (trigger) si andrà a collegare invece l´emettitore del transistor 2N3904. L´output o Pin 3 sarà poi da dove uscirà il nostro segnale, pronto per pilotare il CD4017, un contatore decimale molto semplice da usare:
(Pin 13 a massa [negativo], mentre Pin 10 [Output 4] collegato al Pin 15 [Reset], Pin 12 non collegato, e Pin 14 collegato al Pin 3 del NE555)
Noi avremo bisogno di contare solo fino a 4, poichè quando accendiamo con l´interruttore la macchinina si accenderà il LED verde; al primo click del telecomando il LED verde si spegnerà e la macchina avanzerà in avanti; secondo click e la macchina si ferma, con LED rosso ora acceso; terzo e ultimo click, LED rosso spento e retromarcia della macchina.
L´Output [Pin 3] del NE555 in monostabile andrà poi collegato al PIN 14 [clock] del CD4017, che funzionerà appunto da segnale. ogni volta che premeremo il telecomando, ci sposteremo di un Output sul CD4017, partendo da Q1, Q2, Q3 e infine tornando a Q0.
Q1 sarà collegato al positivo del LED verde, che tramite la relativa resistenza da 470 Ohm sarà collegato a massa.
Q3 sarà colleagto al positivo del LED rosso, che tramite la relativa resistenza da 470 Ohm sarà collegato a massa.
Q2 sarà collegato ad un relè da 12 V.
Q0 sarà collegato ad un altro relè da 12 V.
Il relè ci serve perchè è in grado di connettere due circuiti con diversa alimentazione e funzionare da interruttore tra i due. Il nostro circuito primario (ricevitore + NE555 monostabile + CD4017) controllerà direttamente così il secondario, dando corrente prima ad un relè e poi all´altro. Lúltima parte consiste nel motore. Questi l´ho comprato in un semplice negozio di modellismo a 3 euro, è un motore da 3 V e 1,5 A, usato per le mini4wd:
(I due contatti non hanno polarità essendo un motore elettrico, l´importante è guardare in che verso girano le ruote)
A uno solo dei due contatti andranno saldati sia un positivo che un negativo dei due pacchi di batterie AAA. Ovvero, due pacchi di batterie, con un positivo e un negativo ciascuno; un positivo di un pacco, e un negativo dell´altro pacco saranno collegati allo stesso contatto del motore.L´altro negativo e positivo andranno collegati invece al contatto normalmente aperto dei due relè. Il comune del relè infine sarà collegato all´altro contatto del motore.
Tutto sto casino serve perchè, quando un relè riceve corrente, chiude il contatto, e solo un pacco di batterie conduce, chiudendo il circuito e faendo girare il motore in una direzione. Quando si spegne il primo relè e si accende il secondo, conduce l´altro pacco di batterie, invertendo però la polarità al motore, e facendolo così ruotare in senso opposto.
Questa è un alternativa ai cosiddetti ponti ad H, che scambiano i contatti usando dei transistor. Non ne ho usato uno, perchè non ne trovavo con almeno 1,5 A in uscita.
Le ruote appartengono sempre a macchinnine del tipo mini4wd.
ARTICOLO REALIZZATO DA Leonardo Bradaschia
