Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN QUẠT BẰNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN QUẠT BẰNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Tấn Đời Sinh viên thực hiện : Tống Phước Long MSSV : 08101070 Lớp : 081011B GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 2 MỤC LỤC: A. LỜI NÓI ĐẦU. B. PHẦN NỘI DUNG: 1. CHƯƠNG 1:giới thiệu mạch. 2. CHƯƠNG 2:phân tích sơ đồ khối. 3. CHƯƠNG 3:giới thiệu linh kiện. 3.1. Cầu diode. 3.2. 7805. 3.3. Mắt nhận hồng ngoại. 3.4. Pt2248-PT2249 3.5. 4013 3.6. 4075 3.7. 7432 3.8. 40110 3.9. 555. 3.10. Các linh kiện phụ khác:tụ,điện trở,diode… 4. CHƯƠNG 4:thiết kế mạch: 4.1. Khối điều khiển từ xa. 4.2. Khối lựa chọn tốc độ. 4.3. Khối timer hẹn giờ. 4.4. Khối tạo xung clock. 4.5. Khối nguồn. 5. CHƯƠNG 5:kết quả 5.1. Quy trình làm mạch. 5.2. Kết quả mô phỏng. 5.3. Kết quả thi công. GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 3 A. LỜI NÓI ĐẦU: Trong xã hội hiện đại ngày nay,cụm từ KỸ THUẬT SỐ không còn xa lạ với chúng ta,nó phổ biến đến mức hầu như gia đình nào cũng sở hữu ít nhất một thiết bị kỹ thuật số,chẳng hạn:tivi,đầu đọc DVD,VCD,điện thoại di động…Vì thế sự phát triển của chúng ngày đa dạng hơn,thông minh hơn phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con người. Là một sinh viên điện tử mang trong mình niềm yêu thích,em cũng muốn đóng góp một chút gì đó vào xu hướng trên.Vì vậy đề tài em chọn làm là một thiết bị gia dụng hết sức phổ biến mà hầu như nhà nào cũng có,đó là quạt điện,đặc biệt là quạt treo tường hoặc quạt trần vì được điều khiển từ xa nên không giới hạn vị trí điều khiển.Thêm vào đó mạch còn có khả năng hẹn giờ bằng điện tử khắc phục được nhược điểm của bộ hẹn giờ cơ khí là gây ồn và hao mòn cơ khí,có khoảng thời gian điều khiển rộng,được thiết lập hoàn toàn bằng bộ điều khiển từ xa. B. NỘI DUNG: 1. Chương 1: GIỚI THIỆU MẠCH Mạch điện là một modun rời có thể gắn thêm vào bất kỳ loại quạt nào có nguyên tắc điều khiển tốc độ bằng nút nhấn từng bậc. Mạch thực hiện chức năng: Điều khiển tắt mở. Hẹn giờ tắt. Hiển thị tốc độ hiện tại,thời gian của timer bằng LED 7 Đoạn. Điều khiển tốc độ,tắt mở,hẹn giờ bằng điều khiển hồng ngoại từ xa. Các phương pháp thực hiện: Điều khiển từ xa bằng hồng ngoại sử dụng cặp IC chuyên dụng thu phát hồng ngoại.Các ngõ ra của IC giải mã được dùng để điều khiển các khối thực hiện chức năng trên. Hẹn giờ tắt mở: sử dụng IC đếm BCD lên xuống.Đếm lên để đặt giờ, đếm xuống để bộ timer có thể đếm ngược tắt quạt. Điều khiển tốc độ,tắt mở quạt thông qua hệ thống RELAYS được điều khiển bằng mạch logic. 2. Chương 2: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ KHỐI Sơ đồ khối IR Remote điều khiển Mắt thu và giải mã Điều khiển chọn tốc độ Timer Hiển thị Động cơ Giao tiếp bằng relays Nguồn GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 4 Phân tích từng khối: Nguồn:nhiệm vụ chỉnh lưu điệu AC thành DC ổn áp ở 5V làm nguồn nuôi cho cả hệ thống điều khiển (ngoại trừ remote dùng pin). Remote điều khiển:tạo và phát mã ứng với từng nút được nhấn. Mắt thu và giải mã:tách sóng mang và giải mã đưa ra tín hiệu điều khiển. Điều khiển chọn tốc độ:khi có 1 số được điều khiển trong các số 1,2,3 thì 2 số còn phải tắt,tránh hiện tượng nóng lên do ngắn mạch dòng điện cảm ứng. Timer:hẹn giờ tắt quạt. Hiển thị:hiển thị thời gian của timer thông qua 3 led 7 đoạn nhỏ,hiển thị tốc độ hiện tại của quạt thông qua 1 led 7 đoạn lớn hơn. Giao tiếp relays:cách li giữa mạch điều khiển với mạch động lực dùng nguồn AC220V. 3. Chương 3: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 3.1. Cầu diode: Sử dụng cầu diode dạng tròn,dòng chịu đựng 1A. 3.2. IC ổn áp 7805. Sử dụng 7805 dạng TO dòng tối đa chịu được 1A. GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 5 3.3. Mắt nhận hồng ngoại: Mắt nhận hồng ngoại là một IC tích hợp được dùng để thu và tách sóng hồng ngoại.Bởi vì sóng hồng ngoại truyền đi đã được điều chế với sóng mang,vì vậy cần có mạch tách sóng để thu được tín hiệu cần thiết cho IC giải mã. 3.4. Cặp IC thu phát PT2248-PT2249 3.4.1. Giới thiệu IC phát PT2248: Chức năng từng chân: VSS/VDD tương ứng là GND/VCC. TXOUT:ngõ ra của mã điều khiển đã được điều chế. XT:chân kết nối với thạch anh 455KHz. TEST: T(1 3) kết hợp với K(1 6) tạo thành ma trận phím 18 phím nhấn. Chia làm 3 nhóm phím tương ứng với T1,T2,T3: Nhóm phím T1:gọi là nhóm phím liên tục.Khi nhấn phím chuỗi mã sẽ được phát ra liên tục,bên nhận ngõ ra ứng với nhóm phím GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 6 T1 sẽ được giữ ở mức tích cực đến khi buông phím.Trong nhóm phím này các phím sẽ không có thứ tự ưu tiên,tức có thể nhấn 2 phím cũng 1 lúc. Nhóm phím T2 và T3:khi nhấn những phím thuộc nhóm này chuỗi mã chỉ được phát đi 1 lần cho dù có được giữ hay không.Nhóm phím này không có thứ tự ưu tiên,phím nào nhấn trước thì tác động trước. Khi có phím nhóm T1 và T2(T3) được nhấn cùng lúc thì ngõ ra sẽ phát chuỗi mã của T2x(T3x) liên tục theo từng chu kỳ. Thứ tự ưu tiên:T1>T2>T3 CODE:chân tạo mã người dùng.Mã này dùng để phân biệt đối tượng phát hoặc nhận khi có nhiều nguồn phát hoặc nguồn nhận. Ở PT2248 có 3 bit mã người dùng :C1,C2,C3.Để bên phát và bên nhận hiểu nhau thì mã này ở 2 bên phải giống nhau.Cách tạo mã: “=1”:có nối diode “=0”:không nối 3.4.2. Giới thiệu IC thu: PT2249 Chức năng từng chân: VSS/VDD:tương ứng với GND/VCC. RxIN:ngõ vào tín hiệu. CODE1,CODE2:2 chân dùng để thiết lập mã người dùng cho tương thích với bên phát.Cách thiết lập: GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 7 OSC:ngõ vào kết nối bộ dao động RC.Được kết nối theo datasheet: HPx:các ngõ ra tác động của các phím liên tục.Các ngõ ra tác động mức cao. SPx:các ngõ ra tác động của các phím tác động tuần tự.Khi có phím ấn ngõ ra sẽ lên 1 tồn tại trong 107ms rồi xuống 0 bất chấp phím nhấn. 3.4.3. Dạng sóng khi thu phát: GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 8 a:khoảng thời gian của 1 bit: = ×192. C1,C2,C3:bit mã người dùng,C1 luôn bằng 1. H:bit báo tín hiệu là liên tục(mã của phím cột T1). S1,S2:bit báo tín hiệu là không liên tục(mã của phím cột T2 hay T3). D1 D6:6 bit mã phím được nhấn. Tín hiệu không liên tục: Khi nhấn phím chỉ truyền 2 từ lệnh.Bên thu chỉ giải mã khi 2 từ lệnh nhận được là giống nhau. Tín hiệu liên tục: Giống như phím không liên tục mỗi lần truyền đi cũng truyền 2 từ lệnh nhưng 2 từ lệnh sẽ được truyền lặp lại sau khoảng thời gian 208a. 3.5. Flip-flop D:4013 GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 9 3.6. Cổng OR: 4075 3.7. Cổng OR: 7432 3.8. IC đếm lên/xuống giải mã led 7 đoạn:HCF40110 Giới thiệu IC: Chức năng từng chân: GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 10 VSS/VDD:tương ứng GND/VCC. Clock up/clock down:ngõ vào xung CK của bộ đếm lên/xuống. Carry/borrow:ngõ ra tràn của bộ đếm lên/xuống.Dùng để kết nối các IC đếm. RESET:tích cực mức cao.Khi được tác động ngõ ra hiển thị số 0. LATCH ENABLE:cho phép chốt,tích cực mức cao.Khi được tác động ngõ ra hiển thị giữ nguyên,nhưng bộ đếm vẫn hoạt động. a,b,c,d,e,f,g:ngõ ra để kết nối với led 7 đoạn CC. Bảng trạng thái của IC: 3.9. NE555: 3.10. Các linh kiện phụ khác 3.10.1. Led 7 đoạn:sử dụng 4 led -3 led K chung loại nhỏ dùng để hiển thị thời gian của timer. -1 led A chung để hiển thị tốc độ quạt. 3.10.2. Diode : -Dùng để giải mã led 7 đoạn sử dụng loại 1N4148,mục đích giảm giá thành,ít tốn diện tích. -Dùng bảo vệ:sử dụng loại 1N4007 có dòng chịu đựng 1A. 3.10.3. Điện trở dùng toàn bộ loại 1/4W. [...]... 4: THIẾT KẾ MẠCH 4.1 Mạch điều khiển từ xa: sử dụng cặp IC thu phát IR chuyên dụng:PT2248-PT2249 Mạch phát: Dùng IC thiết kế mạch phát: Chọn mã người dùng C1=C2=C3=1 Mạch phát cần có 6 nút điều khiển tuần tự,không cần ưu tiên cũng như phát liên tục.Chọn nhóm điều khiển T2,nhưng bên thu dùng PT2249 chỉ có 5 ngõ ra tương ứng 5 nút đầu tiên của nhóm T2,vì vậy phải dùng thêm 1 nút ở nhóm 1 làm nút điều. .. Đời | SVTH:Tống Phước Long 11 4.2 Mạch điều khiển lựa chọn tốc độ: 4.2.1 Yêu cầu của mạch: khi có tín hiệu điều khiển chọn một nút tốc độ,hai nút còn lại phải được tắt đi.Tránh trường hợp 2 nút tốc độ cùng được chọn gây nóng và cháy cuộn dây động cơ 4.2.2 Thiết kế mạch điều khiển: Mạch sử dụng 3 FlipFlop-D,ngõ vào D của 3 FF được đưa vào mức 1.Khi có tín hiệu điều khiển chọn một chọn một tốc độ thì... tổng cực đại khi điều khiển sáng số 2 hoặc 3.Khi đó sẽ có 5 đoạn sáng, vậy dòng kéo sẽ là: 5 × 15 = 75 Tính dòng để chọn transistor điều khiển. Dòng qua mỗi transistor cực đại sẽ bằng: Dòng relay+dòng tổng led 7 đoạn=40+75=115mA Vậy chọn transistor điều khiển là D468 có dòng ICmax=500mA GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 13 4.3 Mạch hẹn giờ timer: 4.3.1 Yêu cầu hoạt động: Mạch có thể hẹn giờ... hẹn bằng 3 led 7 đoạn Đặt giờ bằng 1 nút nhấn,mỗi lần đặt tăng 10 phút,có nút nhấn bật tắt chế độ timer để hoạt động bình thường,có thể reset timer hay tắt quạt khi timer đang hoạt động Khi mạch đang ở chế độ timer thì không thể thay đổi thời gian đặt,cũng như khi đang đặt giờ thì timer không hoạt động 4.3.2 Mạch có 2 phần chính:đếm hiển thị và tạo xung Ck và khống chế mạch đếm 4.3.3 Thiết kế mạch. .. vào của IC:sử dụng tụ loại không phân cực 0.1µF.Vậy cần 8 con tụ Sơ đồ mạch: GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 18 5 Chương 5: TRÌNH BÀY KẾT QUẢ: 5.1 Quy trình làm mạch: 5.1.1 Thiết kế vẽ mạch in(đã trình bày) 5.1.2 Kiểm tra sửa chữa mạch in trên máy tính sao cho dễ hàn dễ ủi(tạo các VIA để định vị 2 bản mạch in) 5.1.3 In mạch lên giấy decal vàng(In ở tiệm thầy Chương) 5.1.4 Chuẩn bị board trước... đưa vào mức 1.Khi có tín hiệu điều khiển chọn một chọn một tốc độ thì FF tương ứng sẽ dịch bit 1 ra Q làm đóng relay điều khiển tương ứng với số được chọn.Đồng thời 2 FF còn lại phải được reset để ngõ ra Q về 0 FF-D sử dụng IC họ CMOS 4013.Để điều khiển reset các FF khi có tín hiệu điều khiển của 1 trong 2 FF còn lại hoặc khi có tín hiệu tắt ta có bảng trạng thái: INPUT OUTPUT OFF Số1 Số2 Số3 RES1 RES2... X 1 _∏_ _∏_ X Đếm lên Đếm xuống 000 X TPD MR 1 1 0 X 0 0 1 1 GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 15 OFF:nút nhấn OFF để tắt quạt đồng thời tắt bộ timer Q,Q\:chọn chế độ timer hay set CkUp:nguồn xung CK đếm lên để set thời gian.Xung này lấy từ khối điều khiển từ xa CkDn:nguồn xung CK đếm xuống cho timer hoạt động,chu kỳ 1 xung là 1 phút CPU:ngõ vào xung CK đếm lên của timer CPD:ngõ vào xung CK... nút ở nhóm 1 làm nút điều khiển set giờ Remote có thể cầm di động được nên phải dung nguồn pin 3V Ngõ ra của PT2248 có dòng tải tối đa -5mA→không đủ để dòng để kéo led phát hồng ngoại.Dùng transistor pnp A1015 để nâng dòng,để led phát có thể phát mạnh hơn và có thể kéo thêm 1 led tín hiệu ta kết nối kiểu Darlington với 1 transistor npn C828 Mạch thu: Dùng IC thiết kế mạch thu: Chọn mã người dùng... IC đếm hàng trăm sẽ xuất ra 1 xung,xung này dùng để dừng việc đếm của timer và tác động làm tắt quạt( sẽ nói sau) Khi đặt giờ cho timer mỗi lần đặt sẽ tăng 10 phút,tức sẽ đặt được 10,20,30 phút chứ không có giờ lẻ.Để làm được điều này,thay vì cấp xung CK đếm lên (xung này nhận được từ nút nhấn của bộ điều khiển) cho IC đếm hàng đơn vị ta sẽ cấp xung này cho IC đếm hàng chục đồng thời reset IC đếm hàng... dựng hàm như sau: RES1=OFF+SỐ2+SỐ3 RES2=OFF+SỐ1+SỐ3 RES3=OFF+SỐ2+SỐ1 GVHD:Nguyễn Tấn Đời | SVTH:Tống Phước Long 12 4.2.3 Thiết kế mạch giao tiếp AC220~ và hiển thị tốc độ: Giao tiếp AC dùng relay 5VDC,có diode 1N4007 chống dòng ngược làm hư transistor Điện trở relay tra datasheet và kết quả đo thực tế là 130ohm.Vậy dòng hoạt động của relay: 5 = 38 ≃ 40 130Ω Phần hiển thị dùng 1 led 7 đoạn CA để hiển . của timer bằng LED 7 Đoạn. Điều khiển tốc độ,tắt mở,hẹn giờ bằng điều khiển hồng ngoại từ xa. Các phương pháp thực hiện: Điều khiển từ xa bằng hồng. 4. Chương 4: THIẾT KẾ MẠCH 4.1. Mạch điều khiển từ xa: sử dụng cặp IC thu phát IR chuyên dụng:PT2248-PT2249 Mạch phát: Dùng IC thiết kế mạch phát: