Sitemizde uzaktan kontrol ile ilgili birçok proje paylaştık. Birçok projede kullandığımız uzaktan kontrolün mantığını anlamak genç elektronikçiler için çok önemli. Bu yüzden bu yazımda uzaktan kontrol ile ilgili temel bazı teorileri açıklamak istedim.

Genellikle sitemizde protokol üzerine yazıları Yusuf Bülbül arkadaşımız yazardı.  Konuyu iyi anlayabilmek için, Yusuf arkadaşımızın yazdığı şu konulara da göz atmanızda yarar var:

http://elektronikhobi.net/spi-seri-haberlesme-protokolu/

http://elektronikhobi.net/i%C2%B2c-iletisim-protokolu-2/

http://elektronikhobi.net/infrared-iletisim-protokolleri/

Phillips ve Sony firmalarının ürünlerinde kullandığı Phillips RC5/6 ve Sony SIRC protokollerinden Yusuf bahsetmişti daha önce. Ben bu yazımda bir çok insanın kafasını karıştıran protokol ve modülasyon kavramlarını elimden geldiğince açıklamaya çalışacağım.

Konuda kullandığım yabancı kavramların Türkçeleri;

Receiver: Alıcı

Transmitter: Verici

Encode: Şifreleme

Decode: Şifre çözme

Valf: Elektromekanik Vana

Data: Bilgi

mSn: mili saniye

IR: Kızıl ötesi ışık

Protokol ve Modülasyon arasında ne fark var?


Protokol ve modülasyon arasındaki farkı anlamak önemlidir. Modülasyon, Transmitter tarafından oluşturulan sinyalin, alıcının valid (doğru) olarak algılayacağı bir hale dönüştürülmesidir. Protokol ise gönderilen bu bilginin alıcı tarafından doğru okunmasını sağlayan bir anlaşma sistemidir.  Hem alıcı hem de verici aynı modülasyon – demodülasyon yöntemine sahip olmalı ve aynı zamanda aynı encode ve decode (şifreleme ve çözme) protokolüne sahip olmalıdır.

Biraz basitleştirelim. İnsanların konuştukları farklı diller olabilecek en karmaşık protokollere sahiptir. İnsanlar aynı dili konuşurken,  sesi encode etmek (şifrelemek) ve kelimeye dönüştürmek için ortak bir yöntem kullanırlar.  Aynı şekilde aynı yöntem, seslerin decode (çözme) edilmesinde ve bu kelimelerin anlamlandırılmasında da kullanılır. İnsanlar farklı protokoller öğrenebilir. (Türkçe, ingilizce, almanca vs…) Diğer insanlarla o protokollerde haberleşebilirler. Başarılı bir iletişim için her transmitter (konuşanların her biri) ve alıcılar (duyanların her biri) aynı protokolü (dili) bilmelidir.

Modülasyona örnek verirsek, Aynı protokolü (dili) kullanan iki insan düşünün. Her birisi konuşmak istiyor ve “Merhaba” demeyi düşünüyor.  İkisi de protokolü biliyor ve nasıl dönüştürme (transmit) yapması gerektiğini biliyor ve bu düşüncesini , hava yoluyla iletmeden önce seslere dönüştürmesi gerektiğini biliyor.   Beyni elektrik sinyallerini, ses tellerine gönderiyor ve ses telleri titreşerek, ses çıkartılıyor. Bu düşüncenin modüle edilmesidir. Modüle edilmiş bu düşünce (Merhaba kelimesi) hava titreşmesi üzerinden kulağa kadar iletiliyor. Diğer kişinin kulağında bu hava titreşimleri tekrar elektrik sinyallerine dönüştürülüyor.(Demodüle olayı) Son olarak beyin bu elektrik sinyalini decode (çözme) ederek “Merhaba” kelimesini alıyor.

 

 

Haydi basit bir uzaktan kontrol sistemi tasarlayalım


İletim protokolü nasıl olacak?

Şimdi çok kullanılan bir örnek üzerinden konumuzu açalım. 4 valf ile kontrol edilen ve IR kızıl ötesi ile uzaktan kontrol edilen bir sulama sistemi tasarladığımızı varsayalım.  İletim protokolü (Biz bunu, Uygulamamız İçin Çok Basit Bir İletişim Protokolü – UICBBIP olarak adlandıralım.) 4 bit olsun. İlk biti, receiver mikrodenetleyicisini  uyandırmak için kullanalım. Bir sonraki bit se komut olsun. Olası komutlar şöyle;
0 – Valf OFF
1 – Valf ON

Sonraki 2 biti ise kontrol edeceğimiz valfin adresini belirtmek için kullanalım:

00 – Valf #1
01 – Valf #2
10 – Valf #3
11 – Valf #4

 

Eğer, Valf 2’yi ON yapmak isterseniz, butona basın ve transmitter şu sinyali göndersin;
1 – 1 – 0 – 1

Soldan sağa okursanız, ilk bit başlama biti, 2. bit ON konumunu belirtir ve son 2 bit de 2. valfi çalıştırmak istediğimizi belirtir.

Bu protokol extra basit. Genelde, uzaktan kumandalı elektronik ürünlerde daha karmaşık protokoller kullanılır. Fakat bizim protokolümüzün de işe yaramayacağı anlamına gelmez bu.

 

İletim modülasyonuna karar verelim.

 

İletim protokolümüzü yazdık. Şimdi bir modülasyon metoduna ihtiyacımız var. Modülasyon 2 kısımdan oluşur. İlk kısmı, Alıcının hangi bitin transfer edildiğini anlayabileceği şekilde 4 bitlik datanın nasıl transfer edileceğidir. Kızılötesi ışık kulalandığımız için, bitler ışık sinyalleri olarak gönderilecek. Aşağıdaki gibi basit bir modülasyon yöntemi kullanabiliriz:

 

  • Her bit 10 mSn modüleli sinyal ile gönderilecek.
  • 1 konumunu göndermek için, IR led  8 mSn ON olacak – 2 mSn  OFF olacak(Toplam 10mSn)
  • konumunu göndermek için IR led  2 mSn ON olacak – 8 mSn  OFF olacak(Toplam 10mSn)
  • Her data iletimi (4 bit) 40 mSn sürecek.(4 x 10 mSn)

Bu modülasyonun ilk kısmıydı.  Artık receiver gelen sinyalin 0 mı 1 mi olduğunu anlayabilecek.  Receiver sadece sinyalin süresine (duration) karar verecek. Eğer sinyal 5 mSn (2 mSn)’den az ise 0 iletildiğine , bu şekilde değilse iletildiğine karar verecek. Bu yöntem birçoğunuza tanıdık gelmiştir. Evet bu,  PWM (Pulse width modulation) denilen ve dijital sinyallerin iletiminde kullanılan genel bir modülasyon çeşididir.

Sitemizde PWM ile ilgili çok yazı yazıldı. Bakınız; PWM ,  PWM nedir?

Modülasyonun 2. kısmı ise sinyalin çevresel etkenlerden zarar görmeden nasıl taşınabileceği ile ilgilidir. Eğer herhangi bir IR kaynağının olmadığı ideal bir dünyada yaşıyor olsaydık, şimdiye kadar öğrendiklerimiz sinyal iletimi için yeterliydi. Fakat böyle bir dünya yok maalesef. Etrafımızda sayısız IR kaynağı var. Güneş ışınları ve ampüller de aslında bir IR kaynağı. O halde receiver, kendisine gönderilen IR ile ortamdaki IR ‘yi ayırt edebilmeli.

Bunu yapmanın en basit yolu, bir taşıyıcı frekans (carrier frekansı) kullanmak. Sistem şöyle işliyor: Öncelikle, ortamdaki herhangi bir IR frekansıyla karışmayacak bir taşıyıcı frekansı seçiyoruz. IR transmitterler için en genel frekans 36 – 46 kHz aralığıdır. 38 kHz seçtiğimizi farzedelim.
8 mSn ON ve 2 mSn OFF (1 anlamında) bir sinyal gönderdiğimizi düşünelim. Basitçe ledi 8 mSn sürekli yakmak yerine, osilatör yardımıyla 8 mSn süresince, 38 Khz sinyal ile çok hızlı yanıp sönen bir taşıyıcı sinyal ile çalıştıralım. Alıcı, dar bir bant genişliğinde çalışsın. Böylece diğer IR kaynaklarını görmesin. Eğer, sinyal alıcıya ulaşırsa, bant geçiren filtreden geçecektir. Filtre yardımıyla orjinal sinyal tekrar oluşturulacaktır.

Aşağıdaki resimle konuyu özetleyelim:

modulasyon_protokol

 

Eğer yazımızın faydalı olduğunu düşünüyorsanız, yorumlarınızla bizi teşvik edebilirsiniz. Bu sayede bu tarz yazılara sitemizde daha çok yer verebiliriz.

  • Sorularınız varsa bekliyorum.

    • ben

      çok iyi anlatım ama yinede biraz temel istiyo