BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN KHÔNG DÂY CHO CẦU TRỤC (TELECRANE) Chủ nhiệm đề tài: ThS Lê Công Danh THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH THÁNG 6/ 2012 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang I TỔNG QUAN: 1.1 VẤN ĐỀ: Thiết bị điều khiển từ xa thiết bị điều khiển không dây sử dụng sóng radio nhằm mang lại linh hoạt, không gian vận hành hệ thống thiết bị, tăng cường hiệu sản xuất, mang đến an toàn cho người vận hành hệ thống, đảm bảo độ tin cậy cung cấp điều khiển, điểm mù Thể chức hoạt động rõ ràng thu phát, tín hiệu ứng với chức làm việc biểu thị đèn tín hiệu tích hợp phát nhận tín hiệu Thiết bị điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến ứng dụng phổ biến công nghiệp nhằm tăng độ an toàn cho người vận hành, nâng cao hiệu sử dụng mang lại thuận tiện cho người sử dụng Lĩnh vực áp dụng: - Thiết bị nâng hạ, cầu trục, cẩu trục,… - Dầu khí - Khai thác mỏ - khoáng sản - Hóa chất - Kim loại - Luyện kim - Điện - Điện tử - Vận chuyển - Xây dựng - Những môi trường làm việc nguy hiểm, độc hại,… 1.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI: 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngoài: Hiện có nhiều công ty giới Trung Quốc, Đài Loan, Đức sản xuất thiết bị chuyên dùng để điều khiển từ xa cầu trục Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang Hình 1.1 : Bộ điều khiển từ xa hãng Lee (Đài Loan) Hình 1.2: Bộ điều khiển từ xa hãng Cupid (Đài Loan) Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang Hình 1.3: Bộ điều khiển từ xa hãng Autec (Đức) 1.2.2 Trong nước: Trước nhu cầu sản xuất công nghiệp nước nhằm nghiên cứu chế tạo remote thay ngoại nhập, gần số đơn vị nước nghiên cứu ứng dụng thành công mẫu sau: - Hệ thống đóng mở cửa từ xa Hình 1.4: Bộ điều khiển đóng mở cửa từ xa Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang - Hệ thống bất tắt, chống trộm xe máy Hình 1.5: Hệ thống bật tắt, chống trộm xe máy - Hệ thống bật tắt thiết bị điện dân dụng từ xa Hình 1.6: Hệ thống bật tắt thiết bị điện dân dụng từ xa Tuy nhiên chưa có đơn vị nước sản xuất remote chuyên dùng điều khiển thiết bị nâng nói chung cầu trục nói riêng, hầu hết phải nhập từ nước Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI: Đề tài với mục tiêu sau:  Nâng cao tính linh động việc điều khiển cầu trục  Tránh trường hợp người vận hành máy bị tổn thương điện thiết bị hoàn toàn cách ly với điện lưới  Giảm tai nạn lao động khu vực làm việc cầu trục  Ứng dụng thực tập cho sinh viên II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU: 2.1 TỔNG QUAN VỀ SÓNG RF: Trong phiên truyền thông, tận chất liệu bao gồm bit 1, bên phát liệu cần có cách thức để gửi bit để gửi cho bên nhận Một tín hiệu xoay chiều hay chiều tự không thực tác vụ Tuy nhiên, tín hiệu có thay đổi dao động, dù ít, thay đổi giúp phân biệt bit bit Lúc đó, liệu cần truyền gửi nhận thành công dựa vào thay đổi tín hiệu Dạng tín hiệu điều chế gọi sóng mang (carrier signal) Có ba thành phần dạng sóng thay đổi để tạo sóng mang, biên độ, tần số pha Tất dạng truyền thông dùng sóng vô tuyến dùng vài dạng điều chế để truyền liệu Để mã hóa liệu vào tín hiệu gửi qua sóng AM/FM, điện thoại di động, truyền hình vệ tinh, ta phải thực vài kiểu điều chế sóng vô tuyến truyền 1.1.1 Biên độ bước sóng: Truyền thông vô tuyến bắt đầu sóng vô tuyến tạo từ máy phát gửi đến máy nhận vị trí khác Sóng vô tuyến tương tự sóng mà ta hay gặp biển, hồ, sông, suối Sóng có hai thành phần chính: biên độ bước sóng - Biên độ chiều cao, độ mạnh công suất sóng Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang - Bước sóng khoảng cách hai điểm tương tự hai đỉnh sóng liên tiếp - Biên độ tần số hai thuộc tính sóng Hình 2.1: Dạng sóng điện từ 1.1.2 Bức xạ điện từ: Đầu tiên ta xét đến sóng điện từ Bức xạ điện từ bao gồm sóng radio, vi ba, hồng ngoại, ánh sáng khả kiến, tia cực tím, tia X, tia gamma Tất chúng truyền với vận tốc ánh sáng c = 3x108 m/s tạo phổ điện từ Sự khác loại sóng điện từ phụ thuộc vào bước sóng thứ gọi bước sóng liên quan trực tiếp đến lượng sóng (bước sóng nhỏ lượng cao) 1.1.3 Pha: Pha thuật ngữ mang tính tương đối Nó mối quan hệ hai sóng có tần số Để xác định pha, bước sóng chia thành 360 phần, gọi độ 2.1.4 Các phương thức điều chế: Để liệu truyền, tín hiệu phải xử lý cho bên máy nhận có cách để phân biệt bit Phương pháp xử lý tín hiệu cho tượng trưng cho nhiều mẫu liệu gọi điều chế Phương thức biến tín hiệu vào sóng mang Phương thức mã hóa liệu cho truyền Có ba kiểu điều chế: điều biên, điều tần điều pha Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 2.2 MÃ HÓA BIT: Mã hóa bit trình chuyển đổi dãy bit (1- 0) sang tín hiệu thích hợp để truyền dẫn môi trường vật lý Việc chuyển đổi sử dụng tham số thông tin thích hợp để mã hóa dãy bit cần truyền tải Các tham số thông tin chứa đựng biên độ, tần số, pha sườn xung, v.v Sự thích hợp phải đánh giá dựa theo yêu cầu kỹ thuật khả chống nhiểu gây nhiểu, khả đồng hóa triệt tiêu dòng chiều 2.2.1 Các phương pháp mã hóa tín hiệu: Việc tạo mã để có tín hiệu hệ thống số thực cách đơn giản gán giá trị điện cho trạng thái logic giá trị khác cho mức logic lại Tuy nhiên để sử dụng mã cách có hiệu quả, việc tạo mã phải dựa vào số tính chất sau.(Phổ tần tín hiệu, đồng bộ, khả dò sai, tính miễn nhiễu giao thoa, mức độ phức tạp giá thành hệ thống) 2.2.2 Các dạng mã phổ biến: Dưới giới thiệu số dạng mã thông dụng sử dụng cho mục đích khác tùy vào yêu cầu cụ thể tính chất nói hình 2.1 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang Hình 2.2: Một số dạng mã thông dụng 2.2.3 Giới thiệu mã Manchester: Mã hóa Manchester phương pháp mã hóa bit liệu sử dụng việc truyền tín hiệu dạng số Đây phương pháp mã hóa bit liệu 1,0 thành chuổi tín hiệu có mức tín hiệu thay đổi liên tục dù dãy bit liệu liên tiếp Do đó, ưu điểm mã hóa Manchester dễ dàng tạo tự đồng bên phát bên nhận Trong lĩnh vực truyền thông điều khiển sử dụng vi điều khiển, mã Manchester dễ thực để lập trình với khả phát lỗi phát có vi phạm mã Đây phương pháp sử dụng rộng rãi lĩnh vực truyền thông vô tuyến, hữu tuyến, Ethernet,… Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 10 2.2.4 Mạch phát RF: Thường dùng loại module phát OOK(On/Off keyring) ASK(Điều biên) để chuyển tín hiệu dạng số1-0 thành trạng thái có tín hiệu phần mạch thu 2.2.5 Mạch thu RF: Sử dụng để thu lại tín hiệu từ mạch phát, biến trạng thái phát hay không phát thành dạng số Nguyên tắc mạch thu rảnh không nhận liệu từ mạch phát mạch thu tín hiệu nhiễu môi trường làm cho output có tín hiệu 1, không xác định Hoặc trình phát có chuỗi dài bit liên tục Hình 2.3: Mạch thu phát vô tuyến Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 12 Nếu để truyền liệu nên để mặc định cho chân liệu là cách nối thêm điện trở " kéo lên" "đưa xuống GND” để tránh nhiễu Hoạt động PT2262 sau: PT2262 mã hoá địa hay liệu từ chân A0~A5 A6/D5~A1/D0 thành tín hiệu đặc biệt xuất ngõ Dout chân TE đặt mức thấp Tín hiệu cấp vào điều chế module phát hồng ngoại hay vô tuyến để phát xa Một khung truyền bao gồm tín hiệu thành phần sau : bit địa bit liệu Syn bit Hình 2.5: Dạng sóng bit địa liệu Hình 2.6: Dạng song bit Syn (bit đồng bộ) PT2262 dùng dao động ngoài: đơn giản cần lắp thêm điện trở dao động vào chân 15 chân 16 PT2262 + Tín hiệu encoder đưa chân 17 PT2262, chân thường mức tín hiệu nghỉ mức tín hiệu hoạt động Tín hiệu đưa gồm : sóng Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 13 mang dao động < 700KHz + địa mã hóa + liệu + Tần số Sóng mang dao động định R chân 15 16 tính : f = R/12 Ví dụ : mắc điện trở 470k vào chân 15 16 đầu chân 17 có 470/12 = khoảng 39Khz PT2262 có điện áp rộng : Có thể làm việc từ 2,5V đến 15 V PT2272 giải mã PT2262 có địa giải mã tương ứng + liệu + chân báo hiệu mã VT ( chân 17 ) Cách giải mã sau : Chân 15 16 cần điện trở để làm dao động giải mã Trong dải hồng ngoại 100KHz dùng R lớn không cần Nhưng từ khoảng 100KHz dao động trở lên - bắt buộc phải dùng R để tạo dao động cho PT2272 Giá trị R PT2272 khoảng : ( Giá trị R PT2262) chia cho 10 -> ví dụ : PT2262 mắc điện trở 4,7 megaom PT2272 mắc 470k Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 14 Hình 2.7: Mạch phát dùng PT2262 Hình 2.8: Mạch thu dùng PT2272 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 15 2.4 THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA: 2.4.1 Phần phát: - Số lượng nút điều khiển: nút gồm: + nút di chuyển cho cầu trục: tới – lui, trái – phải, nâng – hạ + nút công tắc On/Off - Đèn báo trạng thái pin: + Xanh: pin đủ điện áp + Đỏ: pin yếu - Nguồn sử dụng: 6VDC ( pin 3A) - Tần số hoạt động: 433Mhz Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 16 Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lí phần phát Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 17 Hình 2.9: Mạch phần phát vỏ hộp Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 18 2.4.2 Phần thu: - Số lượng relay tác động: relay gồm hướng di chuyển cho cầu trục: tới – lui, trái – phải, nâng – hạ - Đèn báo trạng thái làm việc: + Đèn báo sóng: sang nhận tín hiệu từ phát + Đèn báo tác động: sáng relay tương ứng đóng - Nguồn sử dụng: 220/380V - Tần số hoạt động: 433Mhz Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 19 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lí phần thu Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 20 Hình 2.11: Bo mạch phần thu vỏ hộp Hình 2.12: Bộ điều khiển từ xa hoàn chỉnh Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 21 Một số hình ảnh lắp ráp thử nghiệm công ty cầu trục CMC: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 22 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 23 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 24 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN: Kết quả: Đề tài chế tạo thử nghiệm điều khiển từ xa cho cầu trục với đặc tính kĩ thuật sau: Gồm hai phần: Bộ phát tín hiệu: ( tay cầm điều khiển) + Led báo trạng thái pin + Nguồn sử dụng: 04 Pin AA - loại 1,5VDC + Tuổi thọ pin tín hiệu phát gửi liên tục:>100 + Tần số làm việc: 430 - 460MHz + Công suất điện phát ra: [...]... Trang 22 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 23 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 24 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN: Kết quả: Đề tài đã chế tạo và thử nghiệm bộ điều khiển từ xa cho cầu trục với các đặc tính kĩ thuật sau: Gồm hai phần: 1 Bộ phát tín hiệu: ( bộ tay cầm điều khiển) + Led báo trạng... 6VDC ( 4 pin 3A) - Tần số hoạt động: 433Mhz Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 16 Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lí phần phát Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 17 Hình 2.9: Mạch phần phát và vỏ hộp Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 18... điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 20 Hình 2.11: Bo mạch phần thu và vỏ hộp Hình 2.12: Bộ điều khiển từ xa hoàn chỉnh Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 21 Một số hình ảnh lắp ráp và thử nghiệm tại công ty cầu trục CMC: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 22 Nghiên cứu,. .. chuyển cho cầu trục: tới – lui, trái – phải, nâng – hạ - Đèn báo trạng thái làm việc: + Đèn báo sóng: sang khi nhận tín hiệu từ bộ phát + Đèn báo tác động: sáng khi relay tương ứng đóng - Nguồn sử dụng: 220/380V - Tần số hoạt động: 433Mhz Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 19 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lí phần thu Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều. .. NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 14 Hình 2.7: Mạch phát dùng PT2262 Hình 2.8: Mạch thu dùng PT2272 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 15 2.4 THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA: 2.4.1 Phần phát: - Số lượng nút điều khiển: 7 nút gồm: + 6 nút di chuyển cho cầu trục: tới – lui, trái – phải, nâng – hạ + 1 nút công tắc On/Off - Đèn báo trạng thái pin:... + Phần vỏ của thiết bị chưa được chuẩn hóa cho tiêu chuẩn dùng trong công nghiệp + Chưa tích hợp nút điều chỉnh tốc độ cho cầu trục đa cấp tốc độ Hướng phát triển đề tài: + Chuẩn hóa phần vỏ hộp + Cần phát triển thêm chức năng điều khiển đa cấp tốc độ Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Datasheet PT2262-PT2272 của hãng... động vào chân 15 và chân 16 của PT2262 + Tín hiệu encoder được đưa ra ở chân 17 của PT2262, chân này thường ở mức 1 khi tín hiệu nghỉ và mức 0 khi tín hiệu hoạt động Tín hiệu đưa ra gồm : sóng Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 13 mang dao động < 700KHz + địa chỉ mã hóa + dữ liệu + Tần số Sóng mang dao động được quyết định bởi R chân 15 và 16 và. .. hồng ngoại hoặc dưới 100KHz có thể dùng R rất lớn hoặc không cần Nhưng từ khoảng 100KHz dao động trở lên - thì bắt buộc phải dùng R để tạo dao động cho PT2272 Giá trị R của PT2272 sẽ bằng khoảng : ( Giá trị R của PT2262) chia cho 10 -> ví dụ : PT2262 mắc điện trở 4,7 megaom thì PT2272 sẽ mắc 470k Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 14 Hình 2.7:... dương nguồn (mã hóa +) và xuống âm nguồn (mã hóa -) hoặc có thể bỏ trống (mã hóa 0) Dữ liệu mã hóa được truyền trên một khung 12 bit gồm 8 bit đầu là mã hóa (A0 >A7 ) và 4 dữ liệu Bởi vậy ta có thể truyền được song song 4 bit dữ liệu 0 hoặc 1 Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 12 Nếu để truyền dữ liệu thì nên để mặc định cho 4 chân dữ liệu này... Princeton 2 TỐNG VĂN ON, LÊ TIẾN THƯỜNG _ Truyền dữ liệu sử dụng vi mạch LSI Đại học Bách Khoa TP HCM 3 NGÔ DIÊN TẬP_ Kỹ thuật Vi điều Khiển AVR _ Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật 4 HỘI VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ VIỆT NAM _ TẠP CHÍ ĐIỆN TỬ Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo bộ điều khiển cầu trục từ xa ... thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 22 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 23 Nghiên cứu, thiết kế chế tạo. .. động: 433Mhz Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 19 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lí phần thu Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa... động: 433Mhz Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa BÁO CÁO NGHIỆM THU ĐỀ TÀI Trang 16 Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lí phần phát Nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển cầu trục từ xa