Jarmo Kortet ILMALÄMPÖPUMPUN IR-OHJAUKSEN LIITTÄMINEN KOTIAUTOMAATIOJÄRJESTELMÄÄN

Transkriptio

1 Jarmo Kortet ILMALÄMPÖPUMPUN IR-OHJAUKSEN LIITTÄMINEN KOTIAUTOMAATIOJÄRJESTELMÄÄN Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Tietotekniikan koulutusohjelma Syyskuu 2007

2 KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Tietotekniikan koulutusohjelma TIIVISTELMÄ Työn tekijä: Jarmo Kortet Työn nimi: Ilmalämpöpumpun IR- ohjauksen liittäminen kotiautomaatiojärjestelmään Päivämäärä: Sivumäärä: liitteet Työn valvoja: Lehtori Joni Jämsä Työn ohjaaja: Lehtori Mika Luimula Kauko-ohjaimella ohjataan sähköisiä laitteita. Yleisesti kauko-ohjaimen signaalin lähettämiseen käytetään infrapuna-aaltoa. Kauko-ohjaimessa on infrapunadiodi, joka värähtelee tietyssä tahdissa tuottaen infrapuna- aaltoa. Tahdin määrää protokolla, joka on yksilöllinen jokaiselle kaukoohjaimelle. Jokaiselle kauko-ohjaimen napille on erilainen infrapuna-aalto, jonka infrapunavastaanotin ymmärtää ja toteuttaa tietyn toiminnon kauko-ohjaimesta riippumatta. Infrapuna-aalto on sähkömagneettista säteilyä, joka on yleisessä käytössä teollisuudessa kuin kuluttajillakin. Tässä opinnäytetyössä on tarkoitus tutkia onnistuuko ilmalämpöpumpun kaukoohjaimesta rakentaa oppivaa ja pyrkiä selvittämään mitä protokollia ilmalämpöpumput käyttävät. Opinnäytetyön tilaajana oli Centria tutkimus & kehitys, joka on Keski-Pohjanmaan Ammattikorkeakoulun yhteydessä toimiva tutkimus- ja kehitysyksikkö. Päättötyön aihe kuului Centrian MobiMedia projektiin. Avainsanat: Kauko-ohjain, Infrapuna, Protokolla, Ilmalämpöpumppu

3 CENTRAL OSTROBOTHNIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Degree Programme for information technology ABSTRACT Author: Jarmo Kortet Name of Thesis: Air conditioner IR-Control attachment with homeautomation system Date: 13 August 2007 Pages: Appendix Supervisor: Joni Jämsä Instructor: Mika Luimula Remote control drive the electrical devices. Universaly transmitting the remote control signal you need infrared wave. Remote control have infrared diode, which virbrate different cycle to produce infrared wave. Protocol orders the cycle, which is individual every remote controls. Every remote control buttons produce different infrared wave, which infared receiver understand and carry out specific function. Infrared wave is electromagnetic radiation, which Universally uses in industry as consumers. I check out for this thesis, that can i make Mitsubishi air conditioner remote control learning and aim determine what protocols Panasonic and Mitsubishi air conditioners use. This thesis was made for Centrial Research & Development which is a research and development unit connected to the Polytechnic of Cetral Ostrobothnia. the subject of thesis belong to MobiMedia project, which Centria explore. Key words: Remote control, Infrared, Protocol, Air conditioner

4 TIIVISTELMÄ ABSTRACT SISÄLLYS 1 JOHDANTO 1 2 YLEISTÄ INFRAPUNA SÄTEILYSTÄ Sovelluksia 2 3 SULAUTETUT JÄRJESTELMÄT Langaton kauko-ohjaus infrapunavalon avulla IR-kauko-ohjain RC-5-IR-koodi 4 4 PROTOKOLLIEN SELVITTÄMINEN Panasonic Mitsubishi 8 5 MITSUBISHI-IR-KAUKO-OHJAIN RATKAISU YRITYKSET Medion md4689-yleiskaukosäädin RU-930 Pronto Neo-yleiskaukosäädin Kauko-ohjaimen suunnittelu Mikro-ohjain Infrapunavastaanotin Piirilevyn suunnittelu Piirilevyn valmistaminen Piirilevyn rakentaminen 13 6 OHJELMOINTI Infrapunan kirjoitus ohjelmamuistiin Infrapunan lukeminen ohjelmamuistista 15 7 JOHTOPÄÄTÖKSET 17 LÄHTEET LIITTEET

5 1 1 JOHDANTO Päättötyön aiheen sain Joni Jämsältä, joka on Keski-Pohjanmaan Ammattikorkeakoulun lehtori. Työni kuului MobiMedia- projektiin. Päättötyöni tavoitteena oli tutkia, mitä IR- protokollaa Panasonic- ja Mitsubishiilmalämpöpumpun kaukosäätimet käyttävät. Tutkin myös voiko Mitsubishi-kaukoohjaimen koodin tuottaa omalla laitteella. Minulla oli tarkoituksena ottaa ylös neljän eri näppäimen infrapunapulssi kaukosäätimestä ja pyrkiä tekemään neljän toiminnon infrapunaohjain. Yritin aluksi ratkaista opinnäytetyöni käyttämällä Medion- ja Pronto Neo ru-930- yleiskaukosäätimien oppimistoimintoa. Valitettavasti yleiskaukosäätimien opettamistoiminnot ovat suunnattu vain peruslaitteille, kuten televisiolle, eikä ilmalämpöpumpun kaukosäätimen lähettämälle pitkälle infrapuna-aallolle. Vaikka Pronto Neon ohjeissa kerrotaan, että säädin tukisi pitkää infrapunakoodia. Näiden kokeilujen jälkeen päätin tehdä oppivan kaukosäätimen itse. Tavoitteenani oli tehdä oppiva kaukosäädin, joka tallentaa ilmalämpöpumpun kaukosäätimen neljältä näppäimeltä tulevan infrapunasignaalin ohjelmamuistiin ja sieltä sen voisi lukea tiettyä näppäintä painamalla. Kytkennän suunnittelin Proteuksella. Kytkentään tuli infrapunavastaanotin (TSOP1738) tulevaa vastaanottoa varten. Neljän painonapin avulla saataisiin lähetettyä infrapunasignaali ilmalämpöpumpulle. Mikrokontrollerin avulla saisin tallennettua tulevan infrapunasignaalin ohjelmamuistiin ja lähetettyä sieltä. Yritin ohjelmallisesti saada aikaan 37,4 khz:n kanto-aallon, mutta en onnistunut. Päätin saada ajastinpiirin avulla (NE555) aikaan 37,4 khz:n kanto-aallon lähettämistä varten. Tein suunnitelmastani piirilevyn, jota käytin saadakseni aikaan oppivan kauko-ohjaimen, jota tarvitsin työssäni.

6 2 2 YLEISESTÄ INFRAPUNASÄTEILYSTÄ Infrapunasäteily on sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on suurempi kuin näkyvän valon, mutta pienempi kuin mikroaaltojen. Infrapunasäteilyn aallonpituus on siis väliltä 700 nm.-1 mm. Auringosta maan ilmakehään saapuvasta lyhytaaltoisesta säteilystä yli puolet on infrapunasäteilyä (53 % kokonaisenergiasta). Ultraviolettisäteilyä on 8 % ja näkyvää valoa 39 %. Infrapunasäteilyä kutsutaan myös lämpösäteilyksi, koska huoneenlämpöiset kappaleet säteilevät infrapuna-alueella sitä voimakkaammin, mitä lämpimämpiä ne ovat. Takka, keittolevy, aurinko ja muut kuumat kappaleet ovat voimakkaita infrapunalähteitä (Wikipedia-projektin osanottajat 2007.) 2.1 Sovelluksia Erilaisten viihde-elektroniikkalaitteiden kaukosäätimet lähettävät infrapunasäteilypulsseja, joilla ohjataan laitteiden toimintoja. Säteilylähteenä on infrapunadiodi, jonka teho on niin pieni ja säteilykeila niin leveä, ettei säteily missään tilanteessa aiheuta silmävaurioita. Infrapunasäteilyn mittaamista käytetään esimerkiksi kadonneiden ihmisten etsimiseen helikopterista käsin, sotilaallisissa tähtäin- ja maalinetsinlaitteissa sekä talojen lämpövuodon määrityksessä.(wikipedia-projektin osanottajat 2007.)

7 3 3 SULAUTETUT JÄRJESTELMÄT Jari Koskisen Mikrotietotekniikka Sulautetut järjestelmät -teoksessa sulautetuksi järjestelmäksi kutsutaan sellaisia laitteita, joissa tietokone on osana jotakin elektroniikkajärjestelmää. Ne eivät ole yleiskäyttöisiä, vaan niitä käytetään johonkin erityistarkoitukseen. Koskisen mukaan laitteissa oleva muisti jakaantuu kahteen osaan: ohjelmamuistiin (program memory) ja käyttömuistiin (Data memory). Koska nämä laitteet ovat erikoistuneet vain jonkin tietyn, ennalta hyvinkin tarkkaan ennustettavan tehtävän suorittamiseen, niiden tarvittava ohjelma on tallennettu kiinteään ROM- muistiin (Read only memory). Koskinen kertoo, että ROM- muistissa tieto pysyy tallessa, vaikka käyttöjännite katkeaisi, siksi apumuistilaitteita ei yleensä tarvita tallentamista varten. Sulautetuissa järjestelmissä komponenttien valmistuserät ovat yleensä jonkin verran pienempiä kuin tietokoneissa. Koskinen uskoo, että vielä tehdään kymmenestä muutamaan sataan kotimaisia laitteita joiden hinta on kallis ja laitteiden korjaus tulee kannattavaksi. Koskisen arvelee vielä ympäristöstä löytyvän uusia soveltamiskohteita, joita voitaisiin toteuttaa laitteilla, joissa käytettäisiin tietokonetta. Laitteiden suunnittelu ja rakentaminen olisi kannattavaa Suomessa, koska laitteiden kehittelyyn tarvittavat työkalut ovat melko halpoja ja helppoja käyttää. Siksi monet yritykset, jotka valmistavat sulautettuja järjestelmiä ovat saaneet alkunsa harrastuksen kautta. (Jari Koskinen: Mikrotietotekniikka Sulautetut järjestelmät 1.uudistettu painos, Keuruu, 2004, Kustannusosakeyhtiö Otava, 7). 3.1 Langaton kauko-ohjaus infrapunavalon avulla Jari Koskisen mukaan langaton kauko-ohjaus on helpointa toteuttaa infrapunavalon avulla (Infra-Red, IR). IR- kauko-ohjaus soveltuu parhaiten käytettäväksi sisätiloissa, kuten TV:n kaukosäätimessä. Ulkotiloissa auringon voimakas infrapunasäteily aiheuttaa joskus ongelmia ja siksi ulkona käytetään kauko-ohjaukseen yleensä radiolähetintä ja vastaanotinta, kuten autojen murtohälyttimien päälle ja pois kytkennässä. (Jari Koskinen: Mikrotietotekniikka Sulautetut järjestelmät 1.uudistettu painos, Keuruu 2004, Kustannusosakeyhtiö Otava, 266.)

8 4 3.2 IR- kauko-ohjain Kuvassa 1. on Jari Koskisen teoksesta esimerkkinä yksinkertainen neljällä ohjausnäppäimellä toteutettu IR- kauko-ohjain. Laitteessa käytetään PIC16F84- mikro-ohjainta, joka soveltuu hyvin paristo- ja akkukäyttöisiin laitteisiin, koska sen virrankulutus lepotilassa on vain yhden mikroampeerin luokkaa. KUVA1. Yksinkertainen 4-näppäiminen IR- kauko-ohjain Näppäimet on kytketty mikro-ohjaimen PB- portin neljään ylimpään bittiin. Nämä liitännät pystyvät aiheuttamaan keskeytyksen, jos niiden tila muuttuu (interrupt on change). Näissä liitännöissä on myös ylösvetovastukset, jolloin näppäimet voidaan kytkeä suoraan liitännästä maahaan, ilman ulkoisia ylösvetovastuksia. Infrapunavalo muodostetaan IR- valoa säteilevällä LEDillä. IR- LEDin lähettämää valoa ei voi havaita silmällä. Kauko-ohjaukseen käytetään hyvin lyhyitä ja voimakkaita IRpulsseja. IR- LEDin loistaessa sen hetkellinen virrankulutus saattaa kohota yli yhden ampeerin. Tällöin valopulssin pituus on tyypillisesti alle millisekunnin. Koska IR-LEDin virrankulutus on hyvin suuri, se on kytketty transistorin avulla mikroohjaimen lähtöliitäntään. Kytkentä on hieman poikkeuksellinen, sillä transistori toimii kytkennässä samalla vakiovirtageneraattorina. Tällöin IR- LEDin läpi kulkee aina sama virta, vaikka pariston antama syöttöjännite Vcc laskee ajan myötä. Kun mikro-ohjaimen lähtö RA4 on ylätilassa, vastus R2 ja zener- diodi muodostavat transistorin kannalla 2,3V vakiojännitteen (zener- diodin Uz=2,4V). Tällöin transistori johtaa, sen U on n. 0,7V ja emitterivastuksen yli oleva jännite U on n. 1,7V BE (U = U + U ). Emitterivirta E ja IR- LEDin virta määrätään vastuksen R3 arvolla z BE E I E

9 5 (Jari Koskinen: Mikrotietotekniikka Sulautetut järjestelmät 1.uudistettu painos, Keuruu 2004, Kustannusosakeyhtiö Otava, 267). 3.3 RC-5-IR-koodi Koodi muodostuu 14-bitistä. Aluksi lähetetään kaksi bittiä (run bits), joiden aikana IRvastaanottimen automaattinen tasonsäätö asettaa demodulaattorille menevän signaalin sopivaan tasoon. Seuraava bitti on aloitusbitti. Tämän jälkeen tulee 5-bittinen systeemiosoite ja 6- bittinen komento, jotka lähetetään molemmat järjestyksessä eniten merkitsevä bitti ensin (Jari Koskinen: Mikrotietotekniikka Sulautetut järjestelmät 1.uudistettu painos, Keuruu 2004, Kustannusosakeyhtiö Otava, 269).

10 6 4 PROTOKOLLIEN SELVITTÄMINEN Minulla oli tarkoituksena selvittää, mitä protokollia Mitsubishi- ja Panasonicilmalämpöpumppujen kauko-ohjaimet käyttävät. Tehtävä oli todella haastava, koska ilmalämpöpumppujen kauko-ohjainten lähettämästä protokollista ei löytynyt paljoa tietoa. Sain kuitenkin selville Panasonic-kauko-ohjaimen protokollan. Mitsubishi-kaukoohjaimesta en ole täysin varma, koska tietoa kauko-ohjaimen protokollasta ei löytynyt mistään, joten jouduin tutkimaan ja tekemään sen mukaan omat johtopäätökseni. 4.1 Panasonic Sain selville, että Panasonic-ilmalämpöpumpun kaukosäädin käyttää REC-80- Standardin protokollaa (LIITE 4), joka on aika yleinen protokolla maailmalla. Panasonicilmalämpöpumpun kaukosäätimen lähettämään infrapunasignaalin on lisätty ilmalämpöpumpun asetuksia niin paljon, että signaali kasvaa todella pitkäksi. Sain otettua kuvan (KUVA 2.) signaalista infrapunavastaanottimen avulla. Liitin vastaanottimen äänikortin mikrofoni liitäntään ja nauhoitin signaalin EXPStudio Audio Editor-ohjelman avulla, joka on äänen muokkaamisohjelma. Kuten kuvasta 2. nähdään niin Panasonic- ilmalämpöpumppu käyttää IR- koodauksessaan samaa standardia kuin Panasonic yleensä laitteissaan. Pulssijono alkaa kahdella erottuvalla otsikkosignaalilla ensin ylös ja sitten alas. Sen jälkeen jatkuu tasainen joukko varsinaisen databittejä kiinteän erotuksen kera.

11 7 KUVA 2. Panasonic-infrapunakoodi alusta Kuvasta 3. nähdään otsikoiden H1 ja H2 muodot ja kestot sekä seuraava pulssijono. Tässä ohjelmistossa lepotilat erottuvat aina datavirrassa huippuina ylös ja databitit ovat pituudeltaan vaihtelevia kuoppia alas. Tästä tarkkuudesta jo näkee, että lepotilat näyttävät suunnilleen yhtä pitkiltä kuin "0" bittien kuopat. Tämä muistuttaa taas kauko-ohjaimen standardia tässäkin kohtaa. Joten Panasonic ilmalämpöpumpun kaukosäädin lähettää REC- 80 tyypin protokollaa. KUVA 3. Panasonic-infrapunakoodi tarkempana

12 8 4.2 Mitsubishi Kuvasta 4. nähdään kuinka pitkä signaali Mitsubishi- kauko-ohjaimella on. Yksi bitti on 100 mikrosekuntia ja kokonaiskesto on 3 millisekuntia eli bittien määräksi tulee 3000 bittiä. Näyttäisi siltä, että kauko-ohjain lähettäisi varmistukseksi saman koodin kahteen kertaan. KUVA 4. Mitsubishi-infrapunakoodi Mitsubishi- protokollasta oli vain vähän yleistä tietoa internetissä tai kirjallisuudessa. Löysin vain Pdf-tiedoston (LIITE 3), jossa näkyi, minkälainen Mitsubishiinfrapunaprotokolla voisi olla. Mitsubishi- protokolla löytyy liitteistä. Uskon että Mitsubishi käyttää omaa protokollaansa laitteissaan. Mitsubishi käyttää ilmalämpöpumpun kauko-ohjaukseen todennäköisesti Mitsubishiprotokollaa, koska protokollassa on bittien toistoa alussa. Kuten kuvassa 5. nähdään, bitit näyttävät toistavaan toinen toisiaan alussa. Tietysti protokollaa on paljon muuteltu, että saadaan mahtumaan kaikki 3000 bittiä.

13 KUVA 5. Mitsubishi-infrapunakoodi alusta 9

14 10 5 MITSUBISHI-IR-KAUKO-OHJAIMEN RATKAISU YRITYKSET Tarkoituksenani oli tutkia voiko infrapunakauko-ohjaimen signaalin saada talteen yleiskaukosäätimen avulla. Signaali voitaisiin sitten tiettyä näppäintä painamalla lähettää ilmalämpöpumpun vastaanottimelle. Minulla oli tarkoitus saada Mitsubishi-kaukoohjaimen neljän toiminnon infrapunasignaalit ylös yleiskauko-ohjaimelle. Ensimmäiseen toimintoon sisältyi 16 asteen lämpötila ja tuuletin asetuksella kaksi. Toiseen moodiin tuli 23 asteen lämpötila ja tuletin asetuksella kaksi. Kolmanteen toimintoon tuli poispäältä toiminto. 5.1 Medion md4689-yleiskaukosäädin Tilasin internetistä Medion md468-yleiskaukosäätimen ja ohjelmoin siihen ilmalämpöpumpun kaukosäätimien koodit tietyille näppäimille. Ohjelmoinnista huolimatta ilmalämpöpumppu ei ymmärtänyt oppivaa kaukosäädintä. Todennäköisesti Panasonic- ja Mitsubishi- ilmalämpöpumpun koodi oli liian iso yleiskaukosäätimen käsiteltäväksi. 5.2 RU-930 Pronto Neo-yleiskaukosäädin Tilasin toisenkin yleiskaukosäätimen (LIITE 2), jossa oli 1 MB ohjelma muistia ja eräällä sivustolla luvattiin jopa, että Pronto Neo Ru-930 avulla pitäisi pystyä ohjamaan ilmalämpöpumppua. Ajattelin, että Pronto Neon avulla saisin varmasti Mitsubishiilmalämpöpumpun neljän moodin koodit talteen. Joten tilasin kaukosäätimen. Kaukosäätimessä oli kyllä paljon toimintoja, kuten kosketusnäyttö ja yleiskaukosäätimen pystyi liittämään tietokoneeseen sarjaportin kautta ja muokkaamaan omia asetuksia ja rakentamaan omanlaisensa kokoonpanon eri laitteille. Tietokone ohjelmana toimi Neoedit, joka oli tarkoitettu vain Pronto Neon käyttöön. Ensimmäiseksi minun piti suunnitella Neoedit ohjelman avulla ilmalämpöpumpulle oma makro, johon tuli neljälle toiminnolle omat näppäimet. Sen jälkeen käynnistin Pronto Neossa opetustoiminnon ja aloin opettamaan Mitsubishi- kauko-ohjaimen koodeja. Aluksi oli hankaluuksia saada infrapunakoodia talteen yleiskaukosäätimelle. Usein tuli virhe

15 11 ilmoituksia, kun yritin opettaa yleiskaukosäädintä. Lopulta huomasin, että yleiskaukosäätimen pattereissa ei ollut paljoa virtaa joten vaihdoin ne. Sen jälkeen yleiskaukosäädin alkoi oppia paljon paremmin Mitsubishi- kauko-ohjaimen koodeja. Kun olin saanut koodit ylös, niin sen jälkeen yhdistin yleiskaukosäätimen tietokoneeseen ja latasin tiedot Neoedit ohjelman avulla. Neoedit ohjelman makroissa jokaiselle napille tallennettu Infrapunakoodi oli muunnettu ohjelmassa Hex- koodiksi. Joten sain tietää neljän toiminnon Hex- koodit. Ajattelin, että Hex-koodin avulla saisin tietää mitä taajuutta ja protokollaa Mitsubishi- kaukosäädin käyttää. Hex- koodin analysointi työkaluna toimi IRtools, joka on melko yleinen Hex- koodin analysointi työkalu. IRtoolsin avulla sain tietää, että Mitsubishi käyttää 37,4kHz:n taajuutta ja protokollana todennäköisesti toimii Mitsubishi- protokolla. 5.3 Kauko-ohjaimen suunnittelu Tarkoituksena oli suunnitella Infrapunalähetin/-vastaanotin yksikkö, joka tulisi Mitsubishiilmalämpöpumpulle. Kytkennän suunnittelin Proteuksella, joka on piirilevyn simulointi ja suunnitteluohjelma. Työssäni mikrokontrollerina toimi PIC16F870, joka on hyvä perus mikrokontrolleri. Infrapunavastaanottimena toimi TSOP1738, joka ottaa vastaan infrapuna-aaltoa ja muuntaa sen paremmin ymmärrettävään muotoon Mikro-ohjain Mikro-ohjaimena toimi PIC16F870 (LIITE 8/1, LIITE 8/2). Tämän mikro-ohjaimen valitsin, koska se on kohtuullisen halpa ja silti tarpeisiini sopiva mikro-ohjain. Mikro-ohjaimen tärkeimmät ominaisuudet ovat: 2 KB Flash- ohjelmamuisti B SRAM- käyttömuisti -128 EEPROM- muisti - yksi 8 bittinen ajastin/ laskuri - Yksi 16- bittinen ajastin/ laskuri - sarjaliitäntä

16 Infrapunavastaanotin Infrapunavastaanottimena toimii TSOP1738 (LIITE 7/1). Vastaanotin ottaa vastaan 38 khz:n taajuisen infrapunasignaalin. Vastaanotin osaa itse tehdä signaalin tason säädön, joka helpottaa signaalin käsittelyä. Infrapunavastaanotin sisältää vahvistimen ja suodattimen signaalin vahvistamista ja suodatusta varten. Lisäksi vastaanottimessa on suoja elektronista häiriötä varten. Ilman tällaista vastaanotinta infrapunasignaalin vastaanottaminen ohjelmamuistiin olisi ollut erittäin vaikeaa toteuttaa. Vastaanottimen maksimi ja minimi arvot jännitteelle, virralle ja lämpötilalle löytyy liitteistä (LIITE 7/2) Piirilevyn suunnittelu Suunnittelin piirilevyä Proteuksella. Ensimmäiseksi käynnistin ISI:ksen ja lisäsin mikrokontrollerin. Mikrokontrolleri tarvitsi virtaa toimiakseen, joten lisäsin jänniteliittimen johon tulisi 9 volttia ja jänniteregulaattori muuttaisi sen 5 voltiksi. Lisäsin 10 MHz kiteen kahden kondensaattorin kanssa, koska mikrokontrolleri tarvitsee kellon toimiakseen. Laitoin infrapunavastaanottimen (TSOP1738) infrapunavastaanottoa varten prosessorin nastaan 21 (RB0/INT). Lisäsin neljä painonappia infrapunan lähettämistä varten nastoihin 22 (RB1), 23 (RB2), 24 (RB3), 25(RB4). Infrapunadiodi tuli nastaan 8(RB8). Lisäsin kytkentään ajastinpiirin NE555 saadakseni aikaan 37,4 khz:n pulssin. Yritin ohjelmallisesti saada aikaan 37,4 khz:n pulssin, mutta en onnistunut siinä joten päätin tehdä sen käyttäen NE555-ajastinpiiriä. Minun tuli laskea R1, R2, R3 ja C1 komponenttien arvot oikein saadakseni oikean taajuuden. Infrapunadiodille lisäsin transistorin BC337 saadakseni suuremman virran. Sen jälkeen kun piirikaavio oli valmis (LIITE 5), niin siirsin tiedot piirilevyn suunnitteluun ja aloin suunnitella miten saan komponentit mahdollisimman pieneen tilaan. Minulla meni aika paljon aikaa komponenttien sijoittelussa ja niiden yhdistämisessä. Halusin saada suunnitelmastani aikaan yksipuoleisen piirilevyn. Komponenttien sijoittelu kaksipuoliselle piirilevylle olisi ollut paljon helpompaa suuremman tilan vuoksi, mutta olisi ollut vaikeampi toteuttaa. Kun suunnitelmani oli valmis (LIITE 6), niin tulostin sen kahdelle kalvolle ja valmistin piirilevyn.

17 Piirilevyn valmistaminen Tein piirilevyssä olevat johtimet syövyttämällä ylimääräisen kuparin levystä pois. Valmistin piirilevyn valottamalla, joka on erittäin tärkeä vaihe piirilevyn onnistumisen kannalta. Liian lyhyt valotusaika jättää levylle ylimääräistä kuparia ja liian pitkä valotus aiheuttaa johtimien liiallista syöpymistä ja katkoksia. Epätasaisen valotuksen jäljiltä samalla piirilevyllä voi esiintyä molempia. Käytin piirtoheitinkalvoa, jolle johtimet olivat tulostettu. Johdinliuskojen piti olla valoa läpäisemättömiä, joten tämän varmistamiseksi laitoin kaksi kalvoa päällekkäin. Piirilevyn valotusaika oli 300 sekuntia. Pimiössä oli salkkumainen valotuskone, joka alipaineen avulla piti kalvon paikoillaan. Valotettu piirilevy kehitettiin noin 1-prosenttisessa natriumhydroksidi-liuoksessa. Valottamaton johdotus näkyy kehityksen jälkeen ruskeina kohtina piirilevyllä, kun taas valotetut kohdat liukenevat NaOH- liuokseen. Kehitys kesti pari minuuttia. Käytin ferrikloridia ylimääräisen kuparin syövyttämiseen piirilevyltä. Ferrikloridi on edullista, mutta sen haittapuolena on voimakas tahraavuus ja lisäksi se ruostuttaa kaikki lähiympäristössä olevat rauta- ja teräsesineet. Suojakäsineet ja lasit olivat tarpeen näitä aineita käsitellessä. Syöpyminen tapahtui nopeimmin liuoksen ollessa noin 50 asteista. Kytkin altaaseen myös ilmapumpun, jonka syöttämä ilma sekoittaa liuosta. Seurasin tarkasti syövyttämisen etenemistä. Syöpyminen alkoi melko hitaasti. Jouduin odottamaan lähes puoli tuntia ennen kuin syövytys oli valmis. Kun kaikki ylimääräinen kupari oli hävinnyt piirilevyltä, niin sen jälkeen huuhtelin piirilevyn kylmällä vedellä ja kuivasin sen. Piirilevylle jääneiden kuparijohtimien päällä oli edelleen lakkakerros. Joten irrotin lakkakerroksen asetonia käyttäen Piirilevyn rakentaminen Sen jälkeen kuin piirilevy oli valmis, niin porasin piirilevylle reiät komponentteja varten ja aloin asentamaan komponentteja piirilevylle. Kun olin saanut komponentit asennettua piirilevylle, niin lisäsin virran kauko-ohjaimelle ja aloin tutkia minkälaisia jännitearvoja komponenteille meni. Kuvassa 6. nähdään piirilevyn rakenne.

18 KUVA 6. Infrapunakauko-ohjain 14

19 15 6 OHJELMOINTI Minulla oli tarkoituksena kirjoittaa Mitsubishi-ilmalämpöpumpun kaukosäätimen infrapunakoodi ohjelmamuistiin infrapunavastaanotin moduulin (TSOP1738) avulla. Ohjelmassa ensimmäiseksi määriteltiin rekisterit ja niiden sijainti muistiavaruudessa (LIITE 1/1). Sen jälkeen kuin rekisterit oli määritelty mikropiirille, niin määriteltiin portit. Mikropiirin Sisääntuloksi tuli portti B, johon tuli neljä nappia infrapunan lähettämistä ja vastaanottoa varten. Infrapunadiodille ulostuloksi tuli portti B:stä portti kahdeksan (LIITE 1/2, LIITE 1/3). Hyväksyttiin ylöstulot, laskevat reunat, keskeytykset ja valmisteltiin laskuri viiveeseen ja tallentamista varten, tulevan infrapunapulssin vuoksi, joka tuli porttiin nolla (LIITE 1/3, LIITE 1/4). Muistiin kirjoitus oli todella haastava toteuttaa, koska valmiita esimerkkejä en löytänyt mistään. Sain kuitenkin ohjelman tehtyä, mutta en saanut kauko-ohjainta toimimaan. 6.1 Infrapunan kirjoitus ohjelmamuistiin Minulla oli tavoitteena tehdä sellainen ohjelma. joka tallennetaan 3000 bittiä pitkän infrapunasignaalin ohjelmamuistiin. Ohjelmamuistin tallennusta varten olivat valmiit ohjeet mikro-ohjaimen manuaalissa (LIITE 8/3). Ohjelmamuistin tallentamista varten tarvitsin tietyt rekisterit käyttööni (LIITE 1/4, LIITE 1/5), jotka määrittävät mihin lohkoon kirjoitetaan data. Ohjelmamuistiin tallennus hoitui niin, että tulevasta infrapuna-aallosta otettaisiin näytteitä 900 kellopulssin nousevalla ja laskevalla reunalla ja tallennetaan tiettyyn muistilohkoon. Napit ja infrapuna-vastaanotin ja infrapuna-diodi piti ohjelmassa määrittää, jotta ne saataisiin käyttöön. Vastaanotin tuli INT-nastaan, jota yleisesti käytetään sisääntulona. En kuitenkaan yrityksistä huolimatta saanut tallennettua näytteitä mikro-ohjaimen muistiin. Ongelmana voisi olla virhe ohjelmassa tai kytkennän suunnittelussa. 6.2 Infrapunan lukeminen ohjelmamuistista Tarkoituksena oli tehdä ohjelma, joka lukee 3000 bittiä ohjelmamuistista kellopulssin nousevalla ja laskevalla reunalla, kun painetaan nappia ja lähettää ne infrapunalähettimelle. Ohjelmamuistin lukemista varten olivat valmiit ohjeet mikro-ohjaimen manuaalissa (LIITE

20 16 8/4). Ohjelmamuistin lukemista varten piti määritellä tietyt rekisterit käyttööni ja osoittaa mistä luetaan (LIITE 1/5, LIITE 1/6). En saanut luettua ohjelmamuistista infrapuna-aaltoa, vaikka yritin useita kertoja ratkaista ongelman. Otin oskilloskoopin käyttööni ja koetin katsoa mitä tulee ulos infrapunalähettimestä, mutta en saanut näkymään muuta kuin sen aallon mikä ajastinpiiri tekee. Luulenpa, että tekemäni ohjelma ei osaa lukea muistista tai kytkennässä on jotain vikaa.

21 17 7 JOHTOPÄÄTÖKSET Mielestäni opinnäytetyö oli melko haasteellinen toteuttaa, koska ilmalämpöpumppujen kauko-ohjaimien protokollista ei löytynyt julkista tietoa ja Mitsubishi- kauko-ohjaimen bittimäärä oli todella suuri. Mielestäni kauko-ohjaimen suunnittelu onnistui hyvin, mutta ohjelmoinnissa oli paljon vaikeuksia. En osannut alussa ohjelmoida, muuta kuin mitä koulussa olin aikaisemmin oppinut, joten aluksi oli vähän vaikeuksia. Harjoittelun myötä ohjelmointi alkoi sujua paremmin ja aloin samaan tulosta aikaiseksi. En saanut kytkentää kuitenkaan toimimaan. Vika voisi olla ohjelmassa tai kytkennän suunnittelussa, mutta melkeinpä aina kun aletaan suunnitella kytkentää, niin ongelmia tulee paljon vastaan. Mielestäni päättötyön tekemisessä hankalinta oli epätietoisuus. Aihe oli sen verran uusi, että kenelläkään ei ollut tarjota paljoa tietoa aiheesta, joten opettajatkaan eivät osanneet ohjata minua kovin paljoa työn ratkaisemisessa. Mielestäni hoidin päättötyön asettamat tavoitteet melko hyvin, mutta piirilevyn tekeminen samaan aikaan vei paljon enemmän aikaa kirjallisen osuuden valmiiksi saamiselta kuin osasin kuvitella. Olisi ollut mukava saada tekemäni työ toimimaan, mutta toimivan kaukoohjaimen tekeminen osoittautui lopulta todella vaikeaksi.

22 18 LÄHTEET Julkaisut lähteet: Jari Koskinen: Mikrotietotekniikka Sulautetut järjestelmät 1.uudistettu painos, Keuruu 2004, Kustannusosakeyhtiö Otava Sähköiset lähteet: De Vleeschauwer David Panasonic's old infrared remote protocol.wwwdokumentti. Saatavissa: Mitsubishi Infrared protocol WWW-dokumentti. Saatavissa: IR-Protocol.pdf. Luettu Microchip, Pic16f870/871. WWW-dokumentti. Saatavissa: Luettu Philips Pronto Neo RU-930,ominaisuudet. WWW-dokumentti. Saatavissa: Luettu Wikipedia-projektin osanottajat, Infrapunasäteily. (2007, syyskuun 5). Wikipedia. WWW dokumentti. Saatavissa: Luettu

23 LIITTEET LIITE 1/1 Infrapunakauko-ohjaimen koodi: #include <p16f870.inc> CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_OFF & _HS_OSC & _LVP_ON & _CPD_OFF ;Omat rekisterit cblock 0x20 ;Vapaa muisti alkaa osoitteesta 0x20 luku hex-arvona. ARVOL ARVOS FLASHLIPPUJA d1 d2 d3 endc ;Flash muistiin kirjoittamisen ja lukemisen ARVO rekisteri ;Flash muistiin kirjoittamisen ja lukemisen ARVO rekisteri ;FLASH muistiin kirjoitus lippurekisteri ;Omien rekistereiden määrittely loppuu tähän. w_temp EQU 0x71 ; muuttuja käyttää konteksti tallennusta status_temp EQU 0x72 pclath_temp EQU 0x73 ADDR equ 0x110 ;Nämä rekisterit täytyy määritellä Pankki3:een VALUE equ 0x111 ;Koska näitä rekistereitä käyttää EEPROMI, ;jonka rekisterit toimivat vain pankki 3:ssa. OSOITEL equ 0x112 ;osoitetieto korkein tavu OSOITES equ 0x113 ;osoitetieto matalin tavu RAM EQU 0x0C CNT EQU RAM+4 ylos_laskin EQU RAM+0 fraja equ 0x0 ;FLASHLIPUT rekisterin muistipaikan rajalle tulo lippu.

24 LIITE 1/2 ;********************************************************************** ORG 0x000 ; prosessorin uudelleen käynnistys vektori nop goto PORTIT ; mene ohjelman alkuun ORG 0x004 ; vektorin sijainti movwf w_temp movf STATUS, w movwf status_temp movf PCLATH, w movwf pclath_temp ; tallenna pois perus W rekisterin sisältö ; siirrä status rekisteri W rekisteriin ; tallenna pois status rekisterin sisältö ; siirrä pclath rekisteri W rekisteriin ; tallenna pois pclath rekisterin sisältö movf pclath_temp, w movwf PCLATH movf status_temp, w movwf STATUS swapf w_temp, f swapf w_temp, w retfie ; palauta pclath rekisterin sisältö ; peruuta status rekisterin sisältö ; palauta status rekisterin sisältö ; palauta W rekisterin sisältö ; palaa keskeytyksestä PORTIT bsf STATUS, RP0 ;-> Pankki 1 ; siirrä pankkiin 1 ;porttien bitit movlw b'11111' movwf TRISA movlw b' ' movwf TRISB ;siirrä w rekisteriin '11111'. ;porta = output kaikki pinnit. ;siirrä w rekisteriin' ' ;portb = input kaikki pinnit

25 movlw b' ' ;movlw b' ' LIITE 1/3 ;siirrä w sisääntulo PORTB=0,NAPIT=PORTB 4,5,6,7,ulostulo PORTB8. IR EQU 0x00 ;infrapuna sisääntulo IR_ulos EQU 0x08 ;infrapuna ulostulo bcf STATUS,RP0 ;-> Pankki 0 clrf PORTA clrf PORTB aloitus BSF STATUS,RP0 MOVLW 0x3F MOVWF TRISB MOVLW 0x00 MOVWF TRISA BCF OPTION_REG, T0CS ;käyttää oskillaattoria kellon sisääntulona BSF OPTION_REG, PSA BCF OPTION_REG, NOT_RBPU ;hyväksytty ylöstulot BCF OPTION_REG, INTEDG ;int laskevat reunat BCF STATUS, RP0 ;mennään takaisin pankkiin 0 BSF INTCON, T0IE ;hyväksytty ajastimen keskeykset bsf INTCON, GIE ;laitetaan päälle keskeytykset btfsc STATUS, Z clrf ylos_laskin clrf CNT ;valmistelee ajastimen viiveeseen int_viive movlw 0x0F subwf CNT,w

26 btfss STATUS, Z goto int_viive ;odottaa 500 millisekuntia bcf INTCON, INTF bsf INTCON, INTE ;hyväksyy RB0 (IR) keskeytyksen LIITE 1/4 sublw 0x00 btfss STATUS, Z call FLASHL ;Tallennetaan infrapunakoodi ohjelmamuistiin. ;********************************************************* ;FLASH muistiin kirjoitus aliohjelma ;OSOITEL ;osoitetieto korkein tavu ;OSOITES ;osoitetieto matalin tavu ;ARVOL ;tieto osoitteesta korkein tavu ;ARVOS ;tieto osoitteesta matalin tavu FLASHL BSF STATUS, RP1 BCF STATUS, RP0 ;Pankki 2 MOVF OSOITES, W ;Kirjoita osoite MOVWF EEADR ;Haluttuun MOVF OSOITEL, W ;Ohjelmamuisti MOVWF EEADRH ;Sijainti BANKSEL PORTA ;Valitse pankki MOVF ARVOS, W ;Kirjoita arvo BSF STATUS, RP1 BCF STATUS, RP0 ;Pankki 2 MOVWF EEDATA ;Ohjelma josta BANKSEL PORTA ;Valitse pankki MOVF ARVOL, W ;Haluttu muisti BSF STATUS, RP1 BCF STATUS, RP0 ;Pankki 2 MOVWF EEDATH ;Sijainti

27 BSF STATUS, RP0 ;Pankki 3 BSF EECON1, EEPGD ;Osoita ohjelmamuistista BSF EECON1, WREN ;Aktivoi kirjoitus ;Käytöstä pois vain keskeytykset BCF INTCON, GIE ;Jos valmiiksi aktivoitu, MOVLW 0x55 ;Kirjoita 55h EECON2 MOVWF EECON2 ;EECON2 MOVLW 0xAA ;kirjoita AAh EECON2 MOVWF EECON2 ;EECON2 BSF EECON1, WR ;Aloita kirjoitusoperaatio NOP ;Kaksi NOPS NOP ;Sallien vain keskeytykset BSF INTCON, GIE ;Jos käytetään keskeytyksiä, ;muuten hylkää BCF EECON1, WREN ;Ota pois käytöstä tallennus LIITE 1/5 BANKSEL PORTA ; Valitse pankki return ;************************************************************************ ;FLASH muistin lukeminen. FLASHS BANKSEL EEADR ;Pankkiin jossa sijaitsee EEDATH ;rekisteri. MOVF OSOITES, W ;Kirjoita MOVWF EEADR ;Osoite bitti MOVF OSOITEL,W ;Haluttu MOVWF EEADRH ;osoite josta luetaan BSF STATUS, RP0 ;Pankki 3 BSF EECON1,EEPGD ;Osoitettu ohjelmamuistiin

28 LIITE 1/6 BSF EECON1,RD ;Aloita luku operaatio NOP ;pitää olla kaksi NOP toimintoa NOP BANKSEL EEDATA ;Pankkiin jossa sijaitsee EEDATA rekisteri. MOVF EEDATA, W ;DATAL = EEDATA BANKSEL PORTA ; Valitse pankki MOVWF ARVOS; BANKSEL EEDATH ;Pankkiin jossa sijaitsee EEDATH rekisteri. MOVF EEDATH,W ;DATAH = EEDATH BANKSEL PORTA ; Valitse pankki MOVWF ARVOL ; return ;************************************************************************ FLASHALUSTUS BANKSEL OSOITEL ;Pankkiin jossa sijaitsee OSOITEK rekisteri. clrf OSOITEL ; osoitetieto korkein tavu movlw 0x01 end

29 Pronto Neo Ru-930- Yleiskauko-ohjain LIITE 2 Philips Pronto Neo Touch-Screen Programmable Remote with Macros. Combine all of your remote controls into this easy-to-use touch-screen model. You can program macros to simultaneously activate several functions/components with the push of a button.universal database for easy programming; upgradable via PC Link; unique customizable user interface; 160 x 100 touch-screen LCD with backlight. FOXTEL TM Digital compatible. We have setup the remote so it looks just like the Foxtel remote & we have even put in the codes for you Customisable touchscreen lets you rename or change the shape or the location of any button. Import or create your own custom button logos, ie Foxtel or custom button shapes. Programmable macros let you activate several functions on several components simultaneously by pushing 1 button Dynamic backlit LCD with easy-to-use touch screen for quick, easy operation Upgradable via PC Link, so it's future-proof 1MB non-volatile flash memory Adjustable/programmable piezo buzzer Comprehensive database of remote codes, plus learning function, allow the Pronto Neo to control virtually any component (stereo, TV, DVD player, cable box, etc.) or appliance (air conditioner, fan, lighting) that has an infrared remote control Clock with time/day/date display PC editing software allows you to download files; add, delete and move devices and buttons; load graphics for display; and download software updates and upgrades ( includes RS232 connector cable for PC ) 160 x 100 touch-screen LCD with EL backlight Based on the powerful platform and functionality of the original Pronto

30 Mitsubishi-prokolla LIITE 3

31 Panasonic-protokolla LIITE 4

32 Infrapunakauko-ohjain, ISIS LIITE 5

33 Infrapunakauko-ohjain, ARES LIITE 6

34 LIITE 7/1

35 LIITE 7/2

36 LIITE 8/1

37 LIITE 8/2

38 LIITE 8/3

39 LIITE 8/4