En este artículo trataremos el desarrollo de un proyecto de radio control sencillo a 433 Mhz. Utilizaremos los populares circuitos codificadores y decodificadores HT12E y HT12D de Holtek y un par de módulos de radiofrecuencia que simplifican en gran medida la etapa de RF. El sistema de control remoto nos permite controlar hasta 4 salidas digitales que podemos conectar a cualquier carga utilizando los circuitos de interfaz apropiados. Los módulos de RF utilizan un esquema de modulación OOK (ASK). Esto quiere decir que la señal portadora es encendida y apagada para representar los “unos” y “ceros” lógicos en el flujo de datos. Se trata de un sistema que puede aplicarse en multitud de situaciones y que por su simplicidad es indicado para ser construido por cualquier persona que pueda utilizar un protoboard y tenga el conocimiento para leer el diagrama del circuito.
En la foto de portada vemos un Kit de módulos RF de 433 Mhz, que funcionan como el corazón de este proyecto.
El proyecto de radio control sencillo y su funcionamiento
El par de módulos funcionan como un enlace de datos simplex, es decir, solamente transmiten información en un solo sentido. Aún así resultan extremadamente útiles en aplicaciones sencillas que no requieren una comunicación bidireccional. Los módulos se conectan fácilmente a cualquier microcontrolador y/o circuitos codificadores y decodificadores, permitiéndonos tener un enlace de RF funcional en muy poco tiempo.
En la foto se muestra la fotografía de los módulos de radio. El módulo más pequeño es el transmisor, mientras que el dispositivo de forma más alargada es el receptor. La ventaja de utilizar este tipo de módulos es que todo (o la mayor parte) del diseño de radiofrecuencia ya fue realizado y hay pocas formas de cometer errores. Todos los componentes externos al módulo de RF son estándar y se consiguen con facilidad.
Los módulos RF se encargan de la parte de transmisión / recepción a través de radio frecuencia, sin embargo la codificación y decodificación de los mismos queda a cargo de los circuitos HD12E y HT12D respectivamente.
Lista de Materiales
- 2 Protoboards
- 2 Fuentes de alimentación de 5 volts
- 4 Botones “Pushbutton”
- 1 Kit Transmisor/Receptor ASK 433 Mhz o 315 Mhz
- 1 Circuito Integrado HT12E
- 1 Circuito Integrado HT12D
- 4 Capacitores cerámicos de 100 nF
- 4 Resistencias de 330 Ohms 1/4W
- 4 Resistencias de 10 KOhms 1/4W
- 1 Resistencia 1 MOhm 1/4W
- 1 Resistencia 47 KOhms 1/4W
- 4 Diodos Led
Todos los materiales para armar un circuito de este tipo pueden ser adquiridos en nuestra tienda virtual.
Circuito Transmisor con encoder HT12E
A continuación se muestra el diagrama esquemático para el transmisor con el módulo de RF y el HT-12E. El módulo de RF transmisor acepta una señal digital que se “montará” sobre una portadora de 433 Mhz, cambiando la amplitud de la señal portadora según el valor lógico de la señal a transmitir (datos). Podemos imaginarnos esto como una especie de código morse en el que la información binaria se transmite mediante la ausencia o presencia de señal portadora. El circuito HT12E genera un flujo de datos serial que contiene la información de estado de las 4 entradas digitales y la información de direccionamiento (ajustada mediante el DIP switch en el esquematico).
El circuito transmisor requiere una fuente de alimentación que preferentemente debe ser de 5V (hasta 12V). El DIP switch conectado a las lineas de dirección, puede o no estar presente, ya que todas las entradas de dirección en el HT12E tienen resistencias Pull-Up. La resistencia conectada entre los pines OSC1 y OSC2 determina la velocidad de transmisión de datos y debe coincidir con la velocidad de datos en el receptor para que la información pueda ser interpretada de manera correcta.
Circuito Receptor con decoder HT12D
El módulo receptor presentará en el pin de salida una señal digital muy similar a la que entró en el módulo transmisor. Es responsabilidad del circuito que recibe esta señal digital verificar la integridad de la transmisión y decidir que se debe hacer. El circuito HT12D esta encargado de esta tarea. El circuito lee los datos seriales y cambia el estado de sus salidas según el patrón recibido. El resultado de dicha operación se muestra en 4 leds. Un quinto del muestra cuando el HT12D recibe una señal valida.
Construcción y puesta en Marcha
Para la construcción del sistema de control remoto, podemos utilizar un par de protoboards en los que insertaremos los componentes del transmisor y del receptor. Para la antena, podemos utilizar un simple pedazo de alambre de unos 17 centímetros de longitud (1/4 de la longitud de onda a 433 Mhz). Para distancias cortas (un par de metros tal vez) no es necesario utilizar una antena, de hecho nosotros no la usamos en la etapa de pruebas.
Para alimentar los circuitos con 5 volts, nosotros utilizaremos una fuente para protoboard en conjunto con un adaptador de corriente común. Se puede utilizar cualquier otra fuente que sea capaz de proporcionarnos 5 volts de manera estable.
Una vez que armemos los circuitos de acuerdo a los diagramas, recomendamos revisar una ultima vez la orientación de los circuitos, capacitores y todos los dispositivos que tienen polaridad.
El circuito NO requiere ningún ajuste por parte del usuario, ya que los módulos vienen sintonizados de fábrica. Para probar el circuito, podemos simplemente aplicar energía y presionar los botones en el protoboard en el que armamos el transmisor, deberíamos ver como encienden los leds correspondientes en el receptor.
¿Que hacer en caso de que el circuito no funcione?
En caso de que esto no sea así hay que revisar el valor de las resistencias del oscilador, tanto en el transmisor como en el receptor. De igual manera hay que revisar las conexiones que llevan los datos desde y hacia los módulos de radio frecuencia. Hay que recordar también que el ajuste de los pines de dirección debe coincidir en ambos circuitos, de lo contrario, el receptor no realizará ninguna acción en los pines de salida. Si dejamos los pines desconectados en ambos (transmisor y receptor) todo debería estar bien en cuestión de direccionamiento, si colocamos los dip switch, hay que verificar que ambos tengan el mismo ajuste.
Una prueba que podemos realizar para comprobar que tanto el codificador como el decodificador funcionan correctamente es conectar directamente mediante un cable los pines DIN y DOUT del codificador y el decodificador, sin que estén presentes los módulos de radio. Si el decoder y en encoder se entienden de esta forma, quiere decir que el problema esta en la parte de RF.
Aplicaciones y otras ideas interesantes
Los módulos RF son bastante versátiles, ya que además de aceptar la entrada de circuitos codificadores, aceptan prácticamente cualquier señal digital en su entrada, por lo que podemos utilizarlos para enviar de manera inalámbrica cualquier otra información con una baja tasa de bits. En el caso de nuestros módulos, hemos probado conectarlos a la UART de un PIC o de un AVR para transmitir datos arbitrarios de manera inalámbrica.
Al utilizar un microcontrolador que se encuentra a cargo de la transmisión de datos, podemos incluir otras características, como comprobación de la integridad de los datos (mediante un CRC o un checksum) o la transmisión de información de manera redundante para añadir fiabilidad al enlace de radio.