Tasarlanan kumanda sistemi ile 7-8 metre mesafeden kablosuz veri iletişimi gerçekleştirilebiliyor. Verici kısmında kullanılan 3×4’lü’k tuş takımı yardımıyla yaklaşık 50 metrekarelik bir alanda 12 farklı kontrol işlemini yürütmek mümkün. Kızılötesi uzaktan kumanda sistemi çeşitli amaçlar için kullanılabilir. Örneğin, LED lamba, DC motor, robot kolu gibi cihazların kontrolü rahatlıkla yapılabilir.
Çok kanallı bir verici-alıcı sistemi tasarlamanın pek çok yolu bulunmakta. Mikro denetleyiciler veya özel kod çözücü entegreler yardımıyla kızılötesi sinyal iletimi gerçekleştirebilir. Fakat burada önerilen tasarım, farklı bir tekniğe dayanıyor. Veri iletişimi, telefon sistemlerinde kullanılan DTMF sinyalleri yardımıyla yapılıyor, iki tonlu çoklu frekans (Dual Tone Multi Frequency) anlamına gelen DTMF sistemi sayesinde tuş bilgisini güvenli bir şekilde kablosuz iletmek mümkün oluyor.
Çalışma mantığı
Kızılötesi uzaktan kumandanın çalışma mantığı şekil 1 ve 2’de görülmekte. Verici kısmında 3×4’lük tuş takımı, DTMF üreteci, LM311 karşılaştım, NE555 osilatörü ve kızılötesi LED bulunuyor. Alıcı kısmında ise kızılötesi alıcı modül ve DTMF kod çözücü yer alıyor.
Şekil 1: Kızılötesi verici
Şekil 2: Kızılötesi alıcı
Sistemin çalışma mantığı şöyle: DTMF üreteci, tuş takımı üzerindeki tuşlardan hangisine basıldığını algılayıp uygun bir ton çifti üretiyor. Üretilen bu sinyal, iki farklı frekanstaki sinyalin toplamından oluşmakta olup, her bir tuş için farklı dalga şekline sahip. Şekil 3’de, 3×4’lük tuş takımına ait frekans değerleri görülmekte.
| Frekanslar | 1209 Hz | 1336 Hz | 1477 Hz | 1633 Hz |
| 697 Hz | 1 | 2 | 3 | A |
| 77OHz | 4 | 4 | 6 | B |
| 852 Kz | 7 | 8 | 9 | C |
| 941 Kz | * | 0 | # | D |
Şekil 3: Frekans değerleri
Örneğin, 1 tuşuna basıldığında, DTMF üreteci 697Hz ve 1209Hz frekanslı iki sinyalin toplamından oluşan bir sinyal üretiyor. 0 tuşuna basıldığında ise 941Hz ve 1336Hz’lik ton çifti üretiliyor. Günlük hayatta DTMF sinyallerine sabit telefonlarda ve cep telefonlarında rastlıyoruz. Her bir tuşa ait sinyalin farklı olması, telefon ahizesinden duyulan sesin tonundaki değişimden de anlaşılıyor.
DTMF üreteci
DTMF üreteci olarak bilinen entegreler yardımıyla DTMF sinyalleri kolayca üretilebiliyor. Bu projede, DTMF üreteci olarak KS58006 adlı entegre kullanıldı. Şekil 4’den görüldüğü gibi entegre, 18 bacaklı DİP kılıfa sahip.
Şekil 4: DTMF üreteci
Entegrenin 8 adet bacağı tuş takımı bağlantısı için kullanılmakta. 1-4 nolu bacaklar tuş takımının satırlarına, 15-18 nolu bacaklar ise tuş takımının sütunlarına bağlanıyor (şekil 5). Entegrenin çalışabilmesi için 8 ve 9 nolu uçlara 3.5795 MHz’lik bir kristal bağlamak gerekiyor. Üretilen analog DTMF sinyali, entegrenin 12 nolu bacağından alınıyor.
Şekil 5: Entegre bacakları
KS58006’nın çıkışından alınan DTMF sinyali, bir DTMF kod çözücü entegrenin girişine uygulandığı takdirde tuş bilgisini tekrar oluşturmak mümkün, iki entegre arasındaki bağlantı bir çift kablo ile yapılabileceği gibi uygun bir elektronik devre yardımıyla kablosuz olarak da yapılabilir. Örneğin, bu projede verilen tasarımda, analog DTMF sinyali, bir kızılötesi LED yardımıyla optik sinyale dönüştürülmekte ve 7-8 metre uzağa iletilmekte, iletişim mesafesinin bu ölçüde büyük olabilmesinin nedeni, sinyalin analog olarak değil dijital olarak gönderilmesi. Ayrıca, alıcı devresinde kullanılan kızılötesi modülün hassasiyetinin de önemli bir payı var.
DTMF kod çözücü
Bu projede kod çözücü olarak CM8870 adlı entegre kullanıldı. Şekil 6’dan görüldüğü gibi entegre 18 bacaklı.
Şekil 6: DTMF kod çözücü
Entegrenin 7 ve 8 nolu bacaklarına DTMF üretecinde olduğu gibi 3.5795 MHz’lik bir kristal bağlamak gerekiyor (şekil 7). Entegre, DTMF sinyalinin kodunu çözdükten sonra Ql-Q4 çıkışlarından 4 bitlik tuş bilgisini üretiyor. Böylece tuş takımındaki hangi tuşa basıldığı CM8870’in çıkış uçlarındaki gerilim seviyesinden anlaşılabiliyor. Tuşa basılı tutulduğu sürece (yani DTMF sinyali alındığı sürece) entegrenin 15 nolu StD ucu lojik 1 bilgisi üretiyor. Ql-Q4 çıkışlarındaki ikilik kod, faklı tonlu bir DTMF sinyali alınıncaya kadar aynı kalıyor.
Şekil 7: Entegre bacakları
Şekil 8’de CM8870 entegresinin doğruluk tablosu görülmekte. DTMF sinyalinin içerdiği ton çiftine göre çıkışta hangi ikilik değerin üretileceği bu tabloya göre belirleniyor. Örneğin, DTMF kod çözücünün girişine uygulanan sinyal, 697Hz ve 1209Hz’lik frekans bileşenlerini içeriyorsa, 4 bitlik çıkış bilgisi 0001 oluyor. Böylece tuş takımındaki 1 tuşuna basıldığı anlaşılıyor.
| falt | füst | Tuş | Q4 | Q3 | Q2 | Q1 |
| 697 | 1209 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 697 | 1336 | 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 697 | 1477 | 3 | 0 | 0 | 1 | 1 |
| 770 | 1209 | 4 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 770 | 1336 | 5 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 770 | 1477 | 6 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 852 | 1209 | 7 | 0 | 1 | 1 | 1 |
| 852 | 1336 | 8 | 1 | 0 | 0 | 0 |
| 852 | 1477 | 9 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| 941 | 1209 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 941 | 1336 | * | 1 | 0 | 1 | 1 |
| 941 | 1477 | # | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 697 | 1633 | A | 1 | 1 | 0 | 1 |
| 770 | 1633 | B | 1 | 1 | 1 | 0 |
| 852 | 1633 | C | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 941 | 1633 | D | 0 | 0 | 0 | 0 |
Şekil 8: Doğruluk tablosu
Tuş takımı
Piyasada bulunabilen tuş takımı türleri şekil 9 ve şekil 10’da görülmekte. Matris formunda bağlanmış olan tuşların satır ve sütun uçları, baskı devre kartının alt kısmında yer alıyor. Tuş takımını DTMF üretecine bağlamadan önce satır ve sütun uçlarını tespit etmek gerekiyor. Bu işlem, bir direnç ölçer yardımıyla kolayca yapılabilmekte. Tuşlardan herhangi biri basılı tutulduğu sırada, ölçü aletinin probları tuş takımı üzerindeki uçlara dokundurulduğunda düşük direnç görülüyorsa, o uçlar, ilgili tuşa ait satır ve sütun uçlarıdır. Uç tespiti için üretici firmanın katalog verilerinden de yararlanılabilir.
Şekil 9: 3×4’lû’k tuş takımları
Şekil 10: 4×4’lû’k tuş takımları
Kızılötesi LED
Piyasada çok çeşitli kızılötesi LED bulmak mümkün (şekil 11). Bu projede kullanılan kızılötesi LED’in dalga boyu 940nm. LED seçimi, alıcı modülün en duyarlı olduğu dalga boyu dikkate alınarak yapılmalı.
Şekil 11: İR LED’ler
Kızılötesi alıcı modül
Alıcı göz olarak da bilinen kızılötesi alıcı modüllerin iç yapısında foto alıcı, sinyal kuvvetlendirici, band geçiren filtre ve gün ışığı filtresi bulunmakta. 30kHz ile 56kHz aralığında çalışan türleri var. Bu projede kullanılan TK19 adlı alıcı modül 38kHz frekansa duyarlı. Dolayısıyla, vericinin gönderdiği kızılötesi sinyalin 38kHz’lik kare dalga sinyal ile modüle edilmiş olması gerekiyor.
Şekil 12: İR alıcı modüller
Verici devre
Şekil 13’de kızılötesi uzaktan kumanda devresinin verici kısmı görülüyor. 3×4’lük tuş takımının satır ve sütun uçları doğrudan KS58006 entegresine bağlı. DTMF sinyali, entegrenin 12 nolu ucundan alınıyor. Şekil 14’deki ilk çizimden görüldüğü gibi üretilen DTMF sinyali, yaklaşık 3.6V’luk DC bileşene sahip analog bir sinyal. Bu sinyal, kondansatör ve gerilim bölücü devre üzerinden LM311 entegresinin 2 nolu girişine uygulanıyor. Böylece LM311’in çıkışından şekil 14’deki ikinci çizimde görülen dalga şekli elde ediliyor. Her ne kadar bu sinyalin dalga şekli, DTMF sinyaline benzemese de, frekans bileşenleri DTMF sinyalinin içerdiği ton çifti ile aynı. LM311 entegresinin çıkışı NE555 osilatörünün reset girişine bağlı durumda. Böylece, LM311’in çıkışı +5V iken osilatör devresi 38kHz frekanslı kare dalga sinyal üretiyor. LM311’in çıkışı OV iken, osilatör çalışmıyor. Bu devre sayesinde, analog haldeki DTMF sinyali, darbe dizisi biçiminde bir sinyale dönüşmüş oluyor. NE555’in 3 nolu çıkış ucu, 47ohm’luk bir direnç üzerinden kızılötesi LED’e bağlandığında, LED’den tepe değeri yaklaşık 70mA olan ve DTMF bilgisini taşıyan bir akım geçiyor.
Şekil 13: Verici devresi – Şekli yakından görmek için üzerine tıklayınız
Şekil 14: Dalga şekilleri
Alıcı devre
Alıcı devresi, verici devresine göre daha basit yapıda. Devrede 38kHz’e duyarlı kızılötesi alıcı modül ve DTMF kod çözücü bulunmakta. Alıcı modül olarak TK19 veya SFH506 kullanılabilir. Alıcı çıkışında yer alan 1. dereceden yüksek geçiren filtre ile 600Hz’in altındaki frekans bileşenleri zayıflatılıyor. CM8870 entegresinin 11-14 nolu bacakları 4 bitlik tuş bilgisini üretiyor. Böylece, verici devresindeki 1 nolu tuşa basıldığı zaman 7-8 metre uzaktaki alıcı devrenin çıkışı 0001 oluyor.
Şekil 15: Alıcı devresi – Şekli yakından görmek için üzerine tıklayınız
Kızılötesi uzaktan kumanda devresinin yapımı için gerekli malzemelerin listesi aşağıda.
Malzeme listesi
3×4’lük tuş takımı 1 adet
K358006 DTMF üreteci 1 adet
CM8870 DTMF kod çözücü 1 adet
LM311 karşı 1 astına 1 adet
NE555 entegresi 1 adet
TK19 kızılötesi alıcı modül 1 adet
940nrn kızılötesi LED 1 adet
3.5795 MHz kristal 2 adet
1 uF/16V kondansatör 2 adet
47 uF/16V kondansatör 1 adet
10 nF kutupsuz kondansatör 3 adet
l00 nFkutupsuz kondansatör 2 adet
1 Ok direnç (Q.2.5W) 4 adet
1 OOk direnç 3 adet
47 ohnı direnç 2 adet
560R, lk, 1.5k, 27k, 330k 1 adet
lN4148diyot 1 adet