اتصال گیرنده مادون قرمز به آردوینو و کنترل با ریموت

ارتباطا مادون قرمز (IR) یک فناوری بی سیم پر استفاده و آسان برای پیاده سازی است که کاربردهای مفید زیادی دارد. برجسته ترین نمونه استفاده از مادون قرمز در زندگی روزمره ما، کنترل از راه دور تلویزیون/فیلم، سنسورهای حرکتی و دماسنج های مادون قرمز هستند.

پروژه های جالب آردوینو زیادی وجود دارد که از ارتباطات IR استفاده می کنند. با یک فرستنده و گیرنده مادون قرمز ساده، می توانید ربات های کنترل از راه دور، سنسورهای فاصله، مانیتور ضربان قلب، کنترل از راه دور دوربین DSLR، کنترل از راه دور تلویزیون و بسیاری موارد دیگر بسازید.

در این آموزش ابتدا توضیح خواهم داد که مادون قرمز چیست و چگونه کار می کند. سپس به شما نشان خواهم داد که چگونه یک گیرنده IR و ریموت را به آردوینو متصل کنید. من همچنین به شما نشان خواهم داد که چگونه از کنترل از راه دور مادون قرمز (مانند کنترل تلویزیون خود) برای کنترل چیزهای متصل به آردوینو استفاده کنید

مادون قرمز چیست؟

تابش مادون قرمز شکلی از نور است که شبیه نوری است که در اطراف خود می بینیم. تنها تفاوت بین نور IR و نور مرئی در فرکانس و طول موج است. تابش مادون قرمز خارج از محدوده نور مرئی قرار دارد، بنابراین انسان نمی تواند آن را ببیند:

از آنجایی که IR نوعی نور است، ارتباط IR نیاز به یک خط دید از گیرنده به فرستنده دارد. این نور نمی تواند از طریق دیوارها یا سایر مواد مانند WiFi یا بلوتوث منتقل شود.

ریموت و گیرنده مادون قرمز چطور کار میکنند؟

یک سیستم ارتباطی معمولی مادون قرمز به یک فرستنده IR و یک گیرنده IR نیاز دارد. فرستنده درست مانند یک LED استاندارد به نظر می رسد، با این تفاوت که به جای طیف مرئی، نور را در طیف IR تولید می کند. اگر نگاهی به جلوی کنترل تلویزیون بیندازید، LED فرستنده IR را خواهید دید:

گیرنده IR یک فتودیود و پیش تقویت کننده است که نور مادون قرمز را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. سنسور گیرنده IR معمولاً به شکل زیر هستند:

مدولاسیون سیگنال مادون قرمز

نور مادون قرمز توسط خورشید، لامپ ها و هر چیز دیگری که گرما تولید می کند ساطع می شود. این بدان معناست که برای نور IR نویز زیادی در اطراف ما وجود دارد. برای جلوگیری از تداخل این نویز با سیگنال IR، از تکنیک مدولاسیون سیگنال استفاده می شود.

در مدولاسیون سیگنال IR، یک رمزگذار روی کنترل از راه دور IR یک سیگنال باینری را به یک سیگنال الکتریکی مدوله شده تبدیل می کند. این سیگنال الکتریکی به LED فرستنده ارسال می شود. LED فرستنده سیگنال الکتریکی مدوله شده را به سیگنال نور مادون قرمز مدوله شده تبدیل می کند. سپس گیرنده IR سیگنال نور مادون قرمز را دمدوله کرده و قبل از ارسال اطلاعات به میکروکنترلر، آن را به باینری تبدیل می کند:

سیگنال IR مدوله شده مجموعه ای از پالس های نور مادون قرمز است که با فرکانس بالا به نام فرکانس حامل روشن و خاموش می شوند. فرکانس حامل مورد استفاده توسط اکثر فرستنده ها 38 کیلوهرتز است، زیرا در طبیعت نادر است و بنابراین می توان آن را از نویز محیط متمایز کرد. به این ترتیب گیرنده IR متوجه می شود که سیگنال 38 کیلوهرتز از فرستنده ارسال شده است و از محیط اطراف دریافت نشده است.

دیود گیرنده تمام فرکانس های نور IR را تشخیص می دهد، اما دارای یک فیلتر باند گذر است که تنها فرکانس 38 کیلوهرتز را عبور می دهد. سپس سیگنال مدوله شده را با یک پیش تقویت کننده تقویت می کند و قبل از ارسال آن به میکروکنترلر، آن را به سیگنال باینری تبدیل می کند.

اتصال گیرنده مادون قرمز به آردوینو

انواع مختلفی از گیرنده های IR وجود دارد، برخی به صورت جداگانه هستند و برخی بر روی یک برد نصب می شوند. ما از گیرنده IR HX1838 استفاده میکنیم. تمام گیرنده های IR دارای سه پایه هستند: سیگنال، زمین و Vcc.

برای اتصال دیود گیرنده، آن را به شکل زیر به آردوینو متصل کنید.

برنامه نویسی گیرنده IR

هنگامی که گیرنده را وصل کردید، می توانیم کتابخانه آردوینو را نصب کرده و برنامه نویسی را شروع کنیم. در مثال‌های زیر به شما نشان می‌دهم که چگونه کدهای ارسال شده توسط ریموت خود را پیدا کنید و چگونه با فشردن یک دکمه، پین های آردوینو را کنترل کنید.

ما از کتابخانه IRremote برای همه کدهای زیر استفاده خواهیم کرد. شما می توانید فایل ZIP کتابخانه را از اینجا دانلود کنید.

برای نصب کتابخانه از فایل ZIP، نرم افزار Arduino IDE را باز کنید، سپس به Sketch > Include Library > Add .ZIP Library بروید، سپس فایل ZIP IRremote را که از لینک بالا دانلود کرده اید انتخاب کنید.

برای پیدا کردن کد هر دکمه کنترل، کد زیر را در برد آردوینو آپلود کنید. سریال مانیتور را باز کنید و هر دکمه را فشار دهید کد مخصوص آن در سریال مانیتور چاپ میشود.

#include <IRremote.h>

const int RECV_PIN = 7;
IRrecv irrecv(RECV_PIN);
decode_results results;

void setup(){
  Serial.begin(9600);
  irrecv.enableIRIn();
  irrecv.blink13(true);
}

void loop(){
  if (irrecv.decode(&results)){
        Serial.println(results.value, HEX);
        irrecv.resume();
  }
}

من تمام دکمه های کنترل را فشردم و جدول زیر را بدست آوردم. در جدول زیر نشان داده میشود که با فشردن هر دکمه، چه کدی ارسال میشود. دقت کنید که این مقادیر ممکن است با کنترل شما تفاوت داشته باشد.

استفاده از ریموت کنترل برای کنترل پایه های آردوینو

اکنون به شما یک نمایش ساده از نحوه استفاده از ریموت کنترل IR برای کنترل پین های آردوینو را نشان خواهم داد. در این مثال، هنگامی که دکمه خاصی فشار داده می شود، یک LED روشن می کنیم. شما می توانید به راحتی هر کد را برای انجام کارهایی مانند کنترل سروو موتور ها یا فعال کردن رله ها اختصاص دهید.

مدار مثال دارای گیرنده IR متصل به آردوینو است که در آن یک LED قرمز به پایه 10 و یک LED سبز به پایه 11 متصل است:

کد این پروژه با فشردن دکمه «5» به مدت 2 ثانیه پین ​​دیجیتال 10 را HIGH و با فشار دادن دکمه «2» پین دیجیتال 11 را HIGH میکند.کد کامل در فایل دانلودی انتهای صفحه قرار داده شده است.

تا اینجا به خواص تابش مادون قرمز و چگونگی ارتباط بین فرستنده و گیرنده پرداخته ایم. ما دیدیم که چگونه کدهای کلید IR را برای یک کنترل از راه دور شناسایی کنیم. در نهایت به شما نشان دادم که چگونه خروجی آردوینو را با یک ریموت، کنترل کنید. اگر سوالی دارید یا مشکلی در تنظیم این پروژه دارید حتما در نظرات به ما اطلاع دهید!

برای دانلود فایل ها باید حساب کاربری داشته باشید ثبت نام / ورود