Dálkové ovládání videokamer Sony přes LANC rozhraní.

Tato konstrukce umožňuje dálkové ovládání videokamer SONY, vybavených konektorem LANC pro externí ovládání. Přenos povelů je realizován pomocí infračerveného přenosu. Je možno ovládat 5 funkcí v režimu kamery (REC On/Off, Zoom +/-, Edit +/-), 8 funkcí v režimu přehrávače (Play, Stop, Fast Rewind, Fast Forward, Still (pause), JOG - krokování oběma směry, Shuttle - pomalý posuv s obrazem oběma směry - 2 rychlosti, Play + rychlý posuv s obrazem - 3 rychlosti) a 2 funkce jak u kamery tak přehrávače (View - zobrazení/nezobrazení údajů na displeji, Stndby - přepnutí kamery do Standby modu - uspání). Celá konstrukce si klade za cíl konkurovat hlavně cenově nedostupným ovladačům podobných parametrů, samozřejmě je možno modifikovat / doplnit další funkce. Je řešena víceméně na bázi SMD součástek, ale přesto je velmi jednoduchá - co do obvodového řešení.

Technické parametry

	Přenos: infračervený, nosná frekvence 36 kHz, datový tok 1200 Bd, komunikační protokol vysílač -> přijímač - modulovaný RS232 přenos, přijímač -> kamera - Sony LANC protokol
	Vzdálenost přenosu: cca 12 metrů
	Vysílač: napájení 3 ks "mikrotužkových článků" - velikost AAA, odběr v klidu cca 0,8µA
	Přijímač: napájen z videokamery, propojení s kamerou - standardní konektor JACK 2,5 mm
	Funkce: ovládané funkce jsou závislé na módu kamery - ovladač si čte z kamery momentální mód a podle něj odesílá odpovídající povely. Mód kamery signalizuje LED na přijímači ovladače.
	Funkce v módu kamera: REC - zapnutí / vypnutí záznamu Zoom +/- transfokace Edit +/- nalezení poslední pozice minulého záznamu pro navázání záběru
	Funkce v módu přehrávač: Play - zapnutí přehrávání standardní rychlostí FF - Fast Forward - rychlé přetáčení vpřed FR - Fast Rewind - rychlé přetáčení zpět Stop - zastavení přehrávání - funkce tlačítek FF a FR jsou závislé na dalších aktuálních funkcích kamery a mají až 3 významy - více naleznete u popisu ovládání Still - zastavení (pauza) zastavení posuvu - stojící záběr. Dále se tímto tlačítkem přepíná funkce Jog/Shuttle pro další možnosti posuvu
	Posuvy: během funkce Play zrychlený posuv vpřed i vzad volitelnou rychlostí x1, x2 a x9 s obrazem během funkce Still/Jog - krokování po záběrech vpřed i vzad během funkce Still/Shuttle - zpomalený posuv s obrazem vpřed i vzad volitelnými rychlostmi 1/10, 1/5
	Ovládání nezávislé na módu kamery: View - zapnutí/vypnutí zobrazení dat na displej (obrazovku) StndBy - přepnutí (vypnutí) kamery do stavu StandBy

Úvodem Pokud Vás zajímá pouze samotná stavba ovladače, pak můžete následující řádky, zabývající se popisem LANC protokolu přeskočit. Pro ty, kteří mají zájem se o tomto protokolu dozvědět něco více, je určena následující část, kde je shrnuto to nejpodstatnější, některé moje postřehy atd. - doufám, že tyto informace budou přínosné, neboť vlastního popisu LANC protokolu je na internetu velmi málo a zjišťování podrobnějších informací je proto pracné a časově náročné, některé věci nejsou popsané vůbec.

Popis protokolu LANC

     Protokol LANC byl vyvinut firmou SONY pro ovládání kamer, televizorů atd. Jde o víceméně standardní komunikaci po jednom vodiči rychlostí 9600 Bd s jedním starbitem a jedním stopbitem. Hardwarově se jedná o obousměrnou sběrnici s otevřeným kolektorem, kdy klidový stav je při log. úrovni H na sběrnici (+5V).
     Délka jednoho bitu je 104 µsec., rozmezí mezi dvěma byty je 1200µs až 1400µs (závisí na konkrétním zařízení). Pauza mezi jednotlivými streamy osmi bytů je 20ms pro PAL/625 a 16.6ms pro NTSC/525. Protože jde o komunikaci s otevřeným kolektorem, jsou hodnoty invertovány - tedy log. L v bitu zasílaného byte odpovídá úrovni log. H.
      Vlastní princip komunikace tkví v tom, že Slave (kamera) generuje rámec streamu dat (8 byte) a pomocí časování čte data na sběrnici, nebo naopak data odesílá. Kamera tedy vždy vygeneruje start bit, a následně (u povelů pro kameru) skenuje stav sběrnice. Tím, že vnější zařízení (Master), které je synchronizováno vyslaným start-bitem ponechává úroveň buď v log. H nebo stahuje do log. L vysílá příkaz. Při vysílání dat do Mastera naopak kamera opět vyšle start-bit, ale následovně sama drží / stahuje sběrnici do patřičných úrovní podle odesílaných hodnot.

Jak bylo řečeno, celý rámec telegramu se skládá z 8-mi byte.

      První byte je t.zv. Subcommand - určuje, zda jde o příkaz pro kameru nebo přehrávač. Druhý byte již obsahuje vlastní příkaz. Třetí byte je pro nás nezajímavý (jen upozorním na to, že tento byte již kamera vysílá na rozdíl od prvních dvou, které přijímá). Dalším bytem, který nás zajímá je byte číslo 4 - a tím je byte Status - v tomto byte odesílá videokamera svůj aktuální stav, vykonávanou funkci atd. Hodnoty jsou uspořádány podle vyššího a nižšího nibble, více naleznete v podrobném popisu LANC protokolu.
     Pátý byte je pro nás nezajímavý do té doby, než budeme chtít vyčítat časové a další údaje z kamery. Ve vyšším nibble (bity 4 - 7) bytu 5 se nachází tzv. Guide code for bytes 6 and 7. Jeho obsah (hodnota) určuje, jaká data jsou momentálně přenášena v bytech 6 a 7. Vzhledem k omezenému počtu bytů streamu se totiž provádí postupné vysílání informací v bytech 6 a 7. To, o jakou informaci se jedná zjistíme právě z Guide Commandu. Proto se údaje v bytech 6 a 7 postupně mění, zkrátka se postupně odesílá z kamery reálný čas a datum, v dalším 8 bytovém streamu se odesílá v těchto bytech např. pozice na pásku atd., v dalším framu jiné údaje a tak pořád dokola.
      Ještě snad zaslouží zmínit možnost "buzení" kamery ze StandBy režimu. Pokud je kamera do tohoto režimu uvedena příkazem, nebo pokud do něj přejde sama po delší době nečinnosti, ustává komunikace na LANC rozhraní. Kamera se "vzbudí" stažením datového vodiče do GND na určitou dobu. Omezením konstrukce je to, že pokud přejde kamera do stavu StandBy, bohužel mizí napájecí napětí na konektoru LANC a tím pádem přestává přijímač pracovat a není možné touto cestou kameru ze StandBy "vzbudit". V přijímači je sice komunikace (resp. nekomunikace) kamery sledována a pokud z DO přijde libovolný příkaz a kamera je ve stavu StandBy, provedlo by se její probuzení, ovšem popsaná skutečnost s napájením tuto funkci neumožňuje použít. Pokud by bylo nutno nějakým způsobem kameru ze StndBy "budit", stačí přidat na LANC linku proti GND tlačítko - při jeho stisknutí a podržení se kamera uvede do pracovního režimu. Tolik asi v krátkosti k protokolu LANC.

Popis zapojení Srdcem jak dálkového ovladače tak přijímače je mikrokontrolér PIC16F628A v SMD pouzdře SOIC18. Čipy jsou pro snazší identifikaci opět označeny prefixy DHS008 (vysílač DO) a DHS009 (přijímač / dekodér a vlastní LANC ovladač). Programové vybavení zde nemá smysl vzhledem k jeho relativní jednoduchosti popisovat, víceméně se jedná o kombinaci implementací IR ovládání (ze stránky IR Program - konkrétně upravený DHS004-A) ve vysílači a přijímači s protokolem LANC. K oběma zařízením (vysílači i přijímači) je vytvořen plošný spoj, u obou se povedlo konstrukci i při minimálních rozměrech "dostat" na jednostranný plošný spoj. Bohužel, přes jednoduchost zapojení konstrukci nedoporučuji úplným začátečníkům v oboru SMT montáže. Pro snazší reprodukovatelnost je provedeno osazení pasivními SMD součástkami ve velikosti 1206. Některé součástky jsou osazeny z druhé strany plošného spoje a v textu bude na tuto skutečnost upozorněno.

Vysílač

Náhled na schéma - ke zvětšení obrázku klikněte na náhled

Náhled na konstrukci - ke zvětšení obrázku klikněte na náhled

      U konstrukce vysílače se zaměřím víceméně na mechanickou stránku. K elektrické pouze podotknu to, že je třeba pracovat pečlivě. Všechny součástky kromě infra LED diod, krystalu a elektrolytického kondenzátoru jsou osazeny na horní straně desky. Při mytí desky je třeba dát pozor na to, aby rozpuštěné zbytky tavidla nezatekly do tlačítek. Doporučuji při prvním zapnutí napájet konstrukci ze zdroje s proudovou pojistkou. V klidu (bez stisknutého tlačítka musí být spotřeba zanedbatelná (max. několik mikroampér). Pokud je vše v pořádku, můžeme zapojit vysílač na pevné napětí 5 V (popř. "zvednout" proud. pojistku). Při stisknutí tlačítka by již měl být vidět odběr (pravidelně odesílaný telegram) kolem 12-15 mA. Při bližším pohledu na infra LED musí být vidět tlumený přerušovaný svit obou diod.

Mechanická konstrukce      Vysílač je vestavěn do krabičky KM100 (www.plastovekrabicky.cz) Vlastní spínání tlačítek se provádí přes štítek na horní stěně ovladače. Mechanické úpravy krabičky spočívají ve vyvrtání otvorů pro tlačítka - nejprve se vrtá podle vrtací masky (je ke stažení na konci stránky) - podle středů otvorů - průměrem 10 mm. Následně je třeba provést zahloubení otvorů z horní strany krabičky průměrem 13 mm. Ještě je třeba do čelní strany krabičky vyvrtat dva otvory průměru 5 mm pro infra LED.
      Další krok je zdrsnění horní strany krabičky pro nalepení štítku. Štítek je vytištěn na obyčejný papír a zalaminován. Prolis na horní stěně krabičky umožní přesné slícování štítku. Po přilepení štítku na krabičku je třeba usadit oživenou desku vysílače. Ohneme infračervené diody tak, aby prošli otvory v čelní stěně, a usadíme desku tak, aby tlačítka prošla otvory a zarazila se o štítek. Následně vyzkoušíme, zda jde každé z tlačítek z horní strany přes štítek lehce stisknout se slyšitelným cvaknutím. Pokud je vše v pořádku, následuje zajištění desky tavným lepidlem na pozicích, znázorněných na obrázku. Pozor, je třeba pamatovat na to, že na boční stěny ješte bude vestavěn držák baterií, proto lepidlo nesmí vytéci úplně do kraje krabičky.
     Po zatuhnutí tavného lepidla je třeba ještě vytvořit vhodný držák na baterie. Bohužel jsem nikde nenašel hotový držák na 3 články typu AAA (mikrotužky) - pouze na dva nebo čtyři, a v obou případech byla bohužel dalším limitujícím faktorem velikost. Držák je vyroben ze dvou proužků cuprextitu, vložených a přilepených k vnitřním bočním stranám krabičky. Na těchto proužcích jsou naletovány pružiny z rozebraného držáku tužkových článků. Šířka použité krabičky je vhodná na přímé vložení baterií mezi pružinu a pocínovanou fólii na druhé straně. Více asi bude zřejmé z poslední fotografie.


Vyvrtání a zahloubení otvorů, zdrsnění krabičky pro nalepení štítku		Nalepení štítku z vnější strany		Umístění a zajištění plošného spoje		Umístění baterií

Přijímač Přijímač přijímá povely od vysílače a provádí ošetření chyb příjmu. Dále vyčítá momentální status kamery přes LANC rozhraní a kombinuje podle tohoto statusu přijaté povely, které následně odesílá do kamery. Přijímač je napájen z kamery z LANC konektoru kamery. Vzhledem k tomu, že napětí na tomto konektoru může být v rozsahu 5-8 V je do napájecí cesty vřazen 5-ti voltový stabilizátor. Komunikace probíhá přes jeden vodič obousměrně. Trojbarevná LED dioda signalizuje momentální status kamery a vykonávání povelů. Pokud je kamera přepnuta do režimu kamera, svítí LED červeně, při spuštění záznamu (REC) dioda bliká. Při přepnutí kamery na player svítí zelená LED, která při spuštění přehrávání (PLAY) bliká. Při rychlém posuvu s obrazem LED bliká rychle. Při správném příjmu a dekódování povelu blikne modrá LED (pozor na možné kombinace barev, pokud svítí zelená nebo červená k modré). Při přepínání JOG/SHUTTLE funkce LED buď nesvítí nebo svítí červená i zelená dohromady (JOG - krokování nesvítí nic, SHUTTLE - posuvy svítí obě LED). Více o signalizaci naleznete v části Funkce ovladače. Před konečnou montáží do krabičky doporučuji vyzkoušet funkčnost přijímače. Protože se ale montuje přijímač SFH506 do krabičky zvlášť, je třeba jej pro test do desky sice zapájet, ale pamatovat na tuto skutečnost že jej bude třeba ješte jednou z desky vyjmout. Bohužel toto je jednou z daní za jednoduchost upevnění přijímače v krabičce.

Mechanická konstrukce Přijímač je připojen ke kameře přes klasický konektor JACK (stereo) 2,5 mm. Při osazování součástek je zapotřebí vložit kousek slídové izolační podložky pod stabilizátor LF50CDT, protoze má na spodní straně kovovou plošku spojenou se zemí. Pod stabilizátorem na plošném spoji prochází cesta, a podložkou je třeba zabránit možnému zkratu. Na stavbu je použita krabička KM01 (www.plastovekrabicky.cz), kde je třeba vyvrtat otvor z bohu pro konektor JACK, krytka je do krabičky zalepena a část krytky přečnívající dovnitř je odříznuta. Dále je vyříznut otvor pro umístění přijímače SFH506 v čelní stěně krabičky a vyvrtán otvor pro indikační LED. Přijímač SFH je natlačen těsně do vyříznutého otvoru, má ohnuté vývody o 90 stupňů do vnitřku krabičky. LED je zapájena do plošného spoje co nejblíže ke spoji a konečná montáž spočívá v zašroubování konektoru do krytky na krabičce a připájení vodičů na plošný spoj. Následně musíme plošný spoj nasunout na vývody čidla a dotlačit jej do vnitřku krabičky tak, aby vrchlík LED byl v otvoru, a žádná ze součástek (hlavně C4 220uF) nepřekážela uzavření krabičky. Pokud je vše v pořádku, zapájíme vývody přijímače a odštípneme je. Tím je montáž dokončena.

Funkce ovladače Funkce jsou rozděleny podle momentálního statusu kamery, to znamená, že například stisknutím tlačítka Fast Forward (FF), které má význam i Zoom - v módu kamera provedeme oddálení (Zoom -) a v módu player spustíme tímtéž tlačítkem rychlé přetáčení vpřed.

Tlačítko/Status	Kamera	Přehrávač	Doplňková funkce
PLAY / Edit+	Funkce Edit+ navázání záběru při záznamu posun po směru záznamu	Spuštění přehrávání (Play)	---
FR / Zoom+	Funkce Zoom + přibližování	FR (Fast Rewind) rychlé zpětné převíjení zpět
FF / Zoom-	Funkce Zoom - oddalování	FF (Fast Forward) rychlé převíjení vpřed
STOP / Edit-	Funkce Edit- navázání záběru při záznamu posun proti směru záznamu	Zastavení přehrávání (Stop)	---
View / StndBy	Krátkým stiskem se zobrazí/nezobrazí data na displej nebo obrazovku TV. Dlouhým stiknutím (>4 sec.) se kamera vypne do StandBy - pracuje v obou režimech		---
Still / Jog	---	Still (Pause) zastavení přehrávání - stojící obraz / přepínání JOG/SHUTTLE
REC	Record - spuštění záznamu / ukončení záznamu		---

Doplňkové funkce - popis       Přestože je ovládání (funkce) rozděleno podle statusu kamery, byl limitující počet tlačítek na počet požadovaných funkcí. Proto bylo nutno některé funkce zkombinovat.
     Jestliže tedy během přehrávání (PLAY) stiskneme tlačítko FF nebo FR (rychlé přetáčení vpřed nebo vzad) je spuštěno rychlé přetáčení s obrazem. Rychlost je volitelná ve třech krocích x1, x2 a x9 resp. -x1, -x2 a -x9. Zvyšuje se postupným stisknutím tlačítka zvoleným směrem, druhým tlačítkem se rychlost snižuje až dojde k reverzu a opětnému zrychlování opačným směrem. Pokud je přehrávání zastaveno (STOP) dojde stiskem těchto tlačítek k normálnímu rychlému převíjení bez obrazu.
     Další doplňkovou funkcí je funkce tlačítka Still / Jog-Shuttle. Toto tlačítko je funkční pouze během přehrávání (PLAY). Při stisku dojde k pauze v přehrávání - stojící obraz. Nyní má tlačítko význam Jog - můžeme obraz po záběrech krokovat vpřed nebo zpět stiskem tlačítek FF nebo FR. Další stiskem tlačítka Still / Job-Shuttle dojde k přepnutí funkce na Shuttle - možnost zpomaleného posuvu s obrazem. Tento režim je indikován svítící červenou i zelenou LED. Stisknutím tlačítek FF nebo FR se zvyšuje / snižuje rychlost zpomaleného posuvu s obrazem v krocích x1/5 a x1/10 resp. -x1/5 a -x1/10. Funkce je obdobná funkci rychlému převíjení s obrazem (zvyšuje se postupným stisknutím tlačítka zvoleným směrem, druhým tlačítkem se rychlost snižuje až dojde k reverzu a opětnému zrychlování opačným směrem). Vždy stisknutím tlačítka Still se režimy Jog/Shuttle přepínají.
      Pokud by Vás zajímalo, proč kamera sice jde uvést do módu StndBy, ale nelze ji z tohoto stavu tímto zapojením "vzbudit" - přečtěte si prosím o této možnosti výše na této stránce.

Tříbarevná LED na přijímači signalizuje tyto stavy:

Červená svítí - kamera v režimu kamera, klidový stav
Červená bliká - kamera v režimu kamera, kamera nahrává (Record)
Zelená svítí - kamera v režimu přehrávač, klidový stav
Zelená bliká - kamera v režimu přehrávač, přehrává (Play)
Zelená bliká rychle - kamera v režimu přehrávač, přetáčí s obrazem (Play + FF/FR)
Nesvítí po stisku Still - kamera v režimu přehrávač, pauza Still, doplňková funkce Jog
Svítí červená i zelená - kamera v režimu přehrávač, pauza Still, doplňková funkce Shuttle
Modrá blikne - příjem platného povelu z DO

Testované typy kamer

Sony DCR-HC17E (Mini DV) na titulním obrázku	Sony CCD-TR713E (Hi8)	Sony DCR-TRV 355E (D8)

Sony CCD-TR340E kamera nepodporuje rychlý posuv s obrazem, pouze přetáčení s obrazem	Sony CCD-TR411E

Rozpiska součástek vysílač DO

	C1,C2	15pF keramický - SMD 1206
	C3	100nF keramický - SMD 1206
	C4	220uF/6,3V elektrolytický
	D1,D2	Infra LED HSDL4220
	IC1	čip DHS008 (naprogramovaný 16F628A)
	Q1	krystal 4,0 MHz / HC49U-V
	R1	rezistor SMD 1206 2J2 (2,2R)
	R2	rezistor SMD 1206 2k7
	T1	tranzistor SMD NPN BDP949 (pouzdro SOT223)
	TL1 - TL7	mikrotlačítko P-B1720A SMD 5,1 mm
	Krabička	KM100 (www.plastovekrabicky.cz)

Rozpiska součástek pro přijímač

	C1,C2	15pF keramický - SMD 1206
	C3,C6	100nF keramický - SMD 1206
	C4	220uF/6,3V elektrolytický
	C5	10uF/6,3V tantal vel. 1206
	IC1	čip DHS009 (naprogramovaný 16F628A)
	Q1	krystal 4,0 MHz / HC49U-V
	IC2	stabilizátor LF50CDT
	R1	rezistor SMD 1206 10K
	R2	rezistor SMD 1206 120R
	R3 - R5	rezistor SMD 1206 390R
	U1 - LED RGB	trojbarevná LED, společná katoda (např. GME kat.č. 511-155)
	U2	infrapřijímač/demodulátor SFH506/36 kHz
	Konektor	JACK stereo 2,5 mm
	Krabička	KM01 (www.plastovekrabicky.cz)

Software pro čipy DHS008 a DHS009 není uvolněn k bezplatnému stažení, ale jako obvykle jsou uvolněny časově neomezené zkušební verze, ovladače i přijímače, které umožňují ovládat tyto funkce: v režimu kamera spuštění a vypnutí záznamu (Record) a v režimu přehrávač spuštění (Play) a zastavení (Stop) záznamu.

Čip vysílače, přijímače i plošné spoje si můžete objednat na mojí e-mailové adrese.

Je možné dodat čipy i v pouzdru DIP18 pro Vaši vlastní aplikaci.

Ke stažení jsou tyto soubory:

			Light verze (*.HEX) vysílače a přijímače pro procesory PIC16F628A

			Podklady (schémata a plošné spoje) v EAGLE 4.01

			Podklady (schémata, plošné spoje v rozlišení 300dpi a osazení) ve formátu *.bmp + štítek a vrtací maska pro vysílač

			Dokumentace a informace k LANC protokolu atd.