LEGO RCX Infra veža

Vežička slúži na komunikáciu medzi počítačom (PC) a RCX kockou. Využíva sa hlavne na programovanie RCX kocky, ale slúži aj na prenos údajov napr. pri meraniach a pod.

Bloková schéma

Vežička obsahuje tri časti: napájaciu, vysielaciu a prijímaciu.

Block diagram
Obr. 1. Bloková schéma infra vežičky.

Najprv sa zaoberajme vysielačom:

Skladá sa z oscilátora, ktorý sa zapína a vypína signálom TxD (pin 3 na Cannon DB-9 konektore na PC). Kábel k RCX Infra veži je krížený, preto tam je tento signál na pine 2.

Ako prijímač je v použitý obvod TSOP 1138, takže frekvencia oscilátora by mala byť 38 kHz. Ale obvod má dostatočnú citlivosť aj pre frekvencie +/- 2 kHz.

Pri vysielaní sa logickými úrovňami moduluje modulačná frekvencia 38 kHz. Pri bežnom vysielaní údajov cez RS-232 po doplnení štart- a stop-bitu vyzerá signál takto:


Click to enlarge
Obr. 2. Teoretické a namerané priebehy signálov.

Pripomíname, že podľa RS-232 je log. 0 (space) +5 až +15 V, log. 1 (mark) -5 až -15 V. Ak sa na linke nič nedeje (idle) je v stave log. 1, štart bit je vždy log. 0 (space) a stop bit naopak log. 1 (mark). Na obrázku je ako príklad uvedené vysielanie znaku 'U' (85, 0x55, 0101 01012). Všimnite si, že pri prenose protokolom RS-232 sa prenáša najnižší bit (LSB) ako prvý. Pri komunikácii s RCX kockou sa neprenášajú len takéto jednoduché znaky, ale používa sa prenos rámcov. Podrobnosti sú napr. v [1].

Prijímač: Základ prijímacieho obvodu tvorí TSOP 1138, ktorý obsahuje pásmový priepust s frekvenciou 38kHz. Tým je veľmi účinne odfiltrovaný vplyv denného osvetlenia (0 Hz) a rušenia vplyvom napr. žiariviek (50, resp. 100 Hz). Na jeho výstupe je priamo logický signál v úrovni TTL, ktorý sa len prevedie na potrebné úrovne RS-232. Aby vežička prijímala, musí byť aktívny signál RTS, inak sa uloží do pohotovostného režimu. Samotný IR signál ju nedokáže zobudiť. Preto treba buď použiť malú úpravu, ktorá zapezpečí trvalé zapnutie (keep alive), alebo komunikáciu iniciovať na strane PC.

Napájanie: aby veža nebola stále zapnutá, napájanie sa zapína automaticky pri akejkoľvek vysielacej aktivite. Zapnutie indikuje zelená LEDka vo vežičke. To má žiaľ za následok relatívne pomalý rozbeh oscilátora, takže pred samotným vysielaním je vhodné vyslať aspoň jeden bezvýznamný bit, potom je už tých 38 kHz stabilných a nie sú problémy. Zdá sa, že START bit protokolu RS-232 túto úlohu spĺňa dostatočne.

Pri praktických pokusoch ale nefungovalo zapínanie vežičky signálom RTS. Pravdepodobne funguje iný spôsob: po odvysielaní akéhokoľvek znaku sa zároveň naštartuje monostabilný klopný obvod, ktorý po skončení vysielania udrží ešte cca 1 -- 2 sekundy obvody pod napätím. Ak počas tejto doby nepošleme ďalší znak, obvod sa znova vypne. Takže aj počas príjmu musí vežička pravdepodobne posielať niečo ako potvrdenia, inak by sa vypla.

Podrobnejší pohľad dovnútra.

Schému zapojenia možno nájsť napr na [1], [2], ale nie sú bez chýb. Preto sme sa podujali podrobnejšie preskúmať vnútornosti (viď foto). Našli sme zopár chýb, podarilo sa nám identifikovať všetky SMD prvky. Doplnená a opravená schéma je na obrázku.

Click to enlarge Click to enlarge
Obr. 3. Vnútornosti infra vežičky a schéma zapojenia.

Použité polovodičové (aj SMD) komponenty - datasheets

Použité zdroje

  1. Stef Mientki: Mindstorms IR-communication, May 2001.
  2. Mark Bellis: IR Tower schematics
  3. John Barnes: New IR Tower design

Súvisiace odkazy

  1. Ovládanie robota Robosapien z PC pomocou RCX vežičky.
  2. Postavte si vlastnú vežičku (napr na ovládanie Robosapiena) [bude v septembri po vyskúšaní].

Komentáre

Database connection failed:Unknown MySQL server host 'mysql.microstep-mis.sk' (20)