Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ một khoảng cách xa. Ví dụ hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn. Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm: Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và phát đi. Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu. Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi, biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: Thiết kế mạch điều khiển từ xa lựa chọn nhiều(4) Tín hiệu tương tự đầu vào(1) đầu GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Trần ngọc thái SINH VIÊN THỰC HIỆN :Mai Đức Khải Nguyễn Hữu Khải LỚP : 112152.2 Trang: Mục lục Mục lục Lời nói đầu CHƯƠNG I - LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa 1.1.2 Một số vấn đề hệ thống điều khiển từ xa 1.1.3 Các phương pháp mã hóa điều khiển từ xa 1.1.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa 1.2 Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại 1.2.1 Khái niệm tia hồng ngoại 1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại .10 1.4.2 Phân tích so sánh ưu khuyết điểm 15 1.4.3 Kết luận chọn phương án chế tạo 16 CHƯƠNG II – TỔNG QUAN LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 17 2.1 – IC CMOS pt2248 pt2249A .17 2.1.1 Sơ lược IC CMOS .17 2.1.2 IC CMOS PT2248 18 2.1.3 IC CMOS PT2249A 22 2.2 LED phát hồng ngoại mắt nhận hồng ngoại PC 1838B 25 2.2.1 LED phát hồng ngoại .25 2.2.2 Mắt nhận hồng ngoại PC 1838B .26 Trang: Lời nói đầu Ngày nay, với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, giới chúng ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật độ xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu cao Một ứng dụng quan trọng công nghệ điện tử kỹ thuật điều khiển từ xa Điều khiển từ xa việc điều khiển mô hình khoảng cách mà người không thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống Trong sinh hoạt ngày người trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa ) ứng dụng gần gũi với người cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng đạt mức tiện lợi Điều khiển từ xa thâm nhập vào vấn đề cho loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD, đến quạt bàn tất điều khiển từ xa Xuất phát từ ý tưởng với kiến thức học nên chúng em chọn đề tài “Điều khiển quạt từ xa tia hồng ngoại”cùng việc thiết kế thi công mạch Nội dung thuyết minh đồ án gồm phần: Phần I – Cơ sở lý thuyết gồm chương I, II Phần II – Thiết kế chế tạo gồm chương III Do thời gian, trình độ, tài liệu hạn chế nên luận án chắn tránh thiếu sót Kính mong dẫn góp ý thầy cô tất bạn Hưng Yên, tháng 10 năm 2016 Sinh viên thực Trang: Mai Đức Khải Nguyễn Hữu Khải NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… Trang: ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… CHƯƠNG I - LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa 1.1.1 Hệ thống điều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa hệ thống cho phép ta điều khiển thiết bị từ khoảng cách xa Ví dụ hệ thống điều khiển vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa cáp quang dây dẫn * Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa bao gồm: - Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu phát - Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu - Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua trình biến đổi, biến dịch để tái lại lệnh điều khiển đưa đến thiết bị thi hành Đường truyền Thiết bị phát Thiết bị thu Hình 1.1– Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa * Nhiệm vụ hệ thống điều khiển từ xa: - Phát tín hiệu điều khiển - Sản sinh xung hình thành xung cần thiết - Tổ hợp xung thành mã Trang: - Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau nhận mã phải biến đổi mã nhận thành lệnh điều khiển đưa đến thiết bị, đồng thời kiểm tra xác mã nhận 1.1.2 Một số vấn đề hệ thống điều khiển từ xa Do hệ thống điều khiển từ xa có đường truyền dẫn xa nên phải nghiên cứu kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu truyền xác nhanh chóng theo yêu cầu sau * Kết cấu tin tức Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ nhiều đến kết cấu tin tức Nội dung kết cấu tin tức có phần: phần chất phần lượng Về lượng có cách biến lượng điều khiển chất có cách biến chất điều khiển thành loại tín hiệu cho phù hợp tín hiệu cần có phương pháp để hợp thành tin tức, để có dung lương lớn tốc độ truyền nhanh * Kết cấu hệ thống Để đàm bảo yêu cầu kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có yêu cầu sau: - Tốc độ làm việc nhanh - Thiết bị phải an toàn, tin cậy - Kết cấu phải đơn giản Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu cao hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ xác phạm vi cho phép 1.1.3 Các phương pháp mã hóa điều khiển từ xa Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc truyền thông tin liên tục rời rạc hóa, tin tức thường phải biến đổi thông qua phép biến đổi thành số (thường số nhị phân) mã hóa phát từ máy phát Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua phép biến đổi ngược lại với phép biến đổi trên: giải mã, liên tục hóa… Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu độ tin cậy hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa tăng tốc độ truyền khả chống nhiễu Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có hai phần tử [0] [1] Do yêu cầu độ xác cao tín hiệu điều khiển truyền để chống nhiễu ta dùng loại mã phát sửa sai Mã phát sửa sai thuộc loại mã đồng bao gồm loại mã: mã phát sai, mã sửa sai, mã phát sửa sai Trang: Dạng sai nhầm cuả mã truyền tùy thuộc tính chất kênh truyền, chúng phân thành loại: - Sai độc lập: Trong trình truyền, nhiều tác động, nhiều ký hiệu tổ hợp mã bị sai nhầm, sai nhầm không liên quan - Sai tương quan: Được gây nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy chùm, cụm ký hiệu kế cận Sự lựa chọn cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa tính chất phân bố xác suất sai nhầm kênh truyền Hiện lý thuyết mã hóa phát triển nhanh, nhiều loại mã phát sửa sai nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp 1.1.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa Tín hiệu điều khiển Điều chế Khuếch đại phát Tín hiệu sóng mang Hình 1.2- Sơ đồ khối máy phát Khuếch đại thu Giải điều chế Khuếch đại Chấp hành Hình 1.3 – Sơ đồ khối máy thu 1.2 Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại 1.2.1 Khái niệm tia hồng ngoại Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) ánh sáng nhìn thấy mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm Tia hồng ngoại có vận tốc truyền vận tốc ánh sáng Tia hồng ngoại truyền nhiều kênh tín hiệu Nó ứng dụng rộng rãi công nghiệp Lượng thông tin đạt mega bit /s Trong kỹ thuật truyền tin sợi quang dẫn không cần trạm khuếch đại chừng, người ta truyền 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua sợi tơ với đường kính 0,13mm với khoảng cách Trang: 10km đến 20 km Lượng thông tin truyền với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện từ mà người ta dùng Sóng hồng ngoại có đặc tính quan trọng giống ánh sáng( hội tụ qua thấu kính, tiêu cự …) Tuy nhiên ánh sáng thường ánh sáng hồng ngoại khác rõ xuyên suốt qua vật chất Có vật mắt ta thấy “phản chiếu sáng” với tia hồng ngoại vật “phản chiếu tối” Có vật chất ta thấy màu xám đục với ánh sáng hồng ngoại trở nên xuyên suốt Điều giải thích LED hồng ngoại có hiệu suất cao LED phát ánh sáng nhìn thấy LED đỏ, vàng, xanh lục, Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu vượt qua lớp bán dẫn để Trong điều khiển từ xa tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát hẹp, có hướng, thu phải hướng 1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại a) Nguyên lý thu phát hồng ngoại Việc thu phát xạ hồng ngoại thực nhiều phương tiện khác Nhiều thứ phát tia hồng ngoại như: lò xạ, lò điện, đèn, thể người, Để truyền tia hồng ngoại tốt, tránh xung nhiễu bắt buộc phải dùng mã phát nhận ổn định để xác định xem xung truyền hay nhiễu Tần số làm việc tốt từ 30 KHz đến 60 KHz, thường sử dụng khoảng 38 KHz Dùng tần số 38 KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại dễ, khó thu giải mã, phải sử dụng lọc để tín hiệu ngõ xung vuông, ngõ có xung nghĩa nhận tín hiệu ngõ vào b) Sơ đồ khối phần phát - Khối chọn chức khối mã hóa: Khi người sử dụng bấm vào phím chức để phát lệnh yêu cầu mình, mổĩ phím chức tương ứng với số thập phân Mạch mã hóa chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dạng mã lệnh tín hiệu số gồm bít Số bit mã lệnh nhị phân bit, bit hay 12 bit… tùy theo số lượng phím chức nhiều hay - Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn phím chức dồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn bit - Khối chốt liệu khối chuyển đổi song song nối tiếp: Mã nhị phân mạch mã hóa chốt để đưa vào mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp Mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp điều khiển xung đồng hồ mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc lúc việc chuyển đổi đủ số bit mã lệnh Trang: 10 - Khối điều chế phát FM: mã lệnh dạng nối tiếp đưa qua mạch điều chế phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu truyền xa hơn, nghĩa tăng cự ly phát - Khối thiết bị phát: LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit = ’1’ LED phát hồng ngoại khoảng thời gian T bit Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ LED không sáng Do bên thu không nhận tín hiệu xem bit = ‘0’ Hình 1.4 – Sơ đồ khối phần phát tia hồng ngoại c) Sơ đồ khối phần thu - Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát tiếp nhận LED thu hồng ngoại hay linh kiện quang khác - Khối khuếch đại Tách sóng: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang tách lấy liệu cần thiết mã lệnh - Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song Khối giải mã: mã lệnh đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song đưa tiếp qua khối giải mã thành số thập phân tương ứng dạng xung kích ngõ tương ứng để kích mở mạch điều khiển - Tần số sóng mang dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch tách sóng mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động xác Trang: 11 Thiết bị thu Khuếch đại tách sóng Chuyển đổi nối tiếp sang song song Dao động có điều kiện Giải mã Mạch điều khiển Hình 1.5 – Sơ đồ khối phần thu giải mã tia hồng ngoại 1.3 Điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến 1.3.1 Sơ lược hệ thống điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến Hệ thống vô tuyến hệ thống truyền tín hiệu từ nơi sang nơi khác sóng điện từ Tín hiệu thông tin truyến từ nơi phát chuyển thành tín hiệu điện, sau mã hóa để truyền Tại nơi thu, tín hiệu điện giải mã, phục hồi lại thông tin ban đầu Việc điều chế tín hiệu điện hệ thống vô tuyến, truyến tín hiệu trình đặt tín hiệu thông tin vào sóng mang có tần số cao để truyền Tại máy thu tín hiệu loại bỏ thành phần sóng mang, nhận giải mã tín hiệu thông tin, trình điều chế Hệ thống điều khiển từ xa sóng vô tuyến bao gồm máy phát máy thu Máy phát có nhiệm vụ phát lệnh điều khiển truyền môi trường dạng sóng điện từ mang theo tín hiệu điều khiển Máy thu thu tín hiệu từ môi trương, xử lý tín hiệu đưa lệnh điều khiển đến mạch chấp hành Đặc điểm hệ thống phải dùng Antena để xạ tín hiệu điều khiển máy phát Antena khác để thu tín hiệu điều khiển máy thu Trang: 12 Hình 2.8 - Sơ đồ khối chức IC CMOS PT2249A Giải thích sơ đồ khối: Sau IC phát PT2248 phát tín hiệu (2 chu kỳ) đi, tín hiệu mắt thu tiếp nhận đưa đến chân RXin Chân RXin có nhiệm vụ chỉnh lại dạng sóng tín hiệu cho chuẩn Sau đó, tín hiệu đưa tới lọc số Bộ lọc số có nhiệm vụ lọc lấy liệu đưa đến ghi Dữ liệu lưu vào ghi 12 bit Tiếp đến, liệu thứ hai nạp vào ghi Dữ liệu đưa qua đệm ngõ mã khớp với mã phần phát Trường hợp mã liệu không khớp với mã phần phát trình lặp lại Trang: 24 * Lưu ý việc phối hợp mã người dùng IC CMOS PT2248 IC CMOS PT2249A Chân CODE nối từ tụ điện đến Vss “1”, trực tiếp nối Vss “0” Hình ảnh thực tế IC CMOS PT2249A Hình 2.9 - Hình ảnh thực tế IC CMOS PT2249A 2.2 LED phát hồng ngoại mắt nhận hồng ngoại PC 1838B 2.2.1 LED phát hồng ngoại Khi điện tử từ dải dẫn điện rớt xuống dải hoá trị thí phát lượng: E=h.f Khi phân cực thuận nối P-N, điện tử tự từ vùng N xuyên qua vùng P tái hợp với lỗ trống (về phương diện lượng ta nói điện tử dải dẫn điện – có lượng cao – rơi xuống dải hoá trị - có lượng thấp – kết hợp với lỗ trống), tái hợp sinh lượng Trang: 25 Đối với diode Ge, Si lượng phát dạng nhiệt Nhưng diode cấu tạo GaAs (Gallium Arsenide) lượng phát ánh sáng hồng ngoại (không thấy được) dùng mạch báo động, điều khiển từ xa… Với GaAsP (Gallium Arsenide phosphor) lượng phát ánh sáng vàng hay đỏ Với GaP (Gallium phosphor), lượng ánh sáng phát màu vàng xanh Các Led phát ánh sáng thấy dùng để làm đèn báo, trang trí… Phần LED có thấu kính để tập trung ánh sáng phát Hình 2.10 – Hình dạng thực tế-phân cực cấu tạo LED phát hồng ngoại Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED Tuỳ theo mức lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát khác định màu sắc LED Thông thường, LED có điện phân cực thuận cao điốt thông thường, khoảng 1,5 – 2,8V tuỳ theo màu sắc phát : màu đỏ từ 1,4V đến 1,8V, vàng từ 2V đến 2,5V, màu xanh từ 2V đến 2,8V Dòng điện qua LED thường cần khoảng vài mA 2.2.2 Mắt nhận hồng ngoại PC 1838B Với module mắt thu thị trường có loại module mắt thu tín hiều hồng ngoại: Một loại vỏ sắt loại vỏ nhựa Theo em biết dùng loại module vỏ sắt chống nhiễu bên tốt loại vỏ nhựa Nên em dự định sử dụng mắt nhận hồng ngoại vỏ sắt có tên PC 1838B Trang: 26 Hình ảnh thực tế Cấu tạo chân Hình 2.11 – Hình ảnh thực tế cấu tạo chân PC 1838B * Sơ đồ khối PC 1838B: Hình 2.12 – Sơ đồ khối PC 1838B Giải thích sơ đồ khối: Tín hiệu hồng ngoại từ nguồn phát qua truyền đến mạch thu led hồng ngoại nhận đưa qua ba tầng khuếch đại Sau tín hiệu qua mạch lọc băng thông (Band Pass Filter) để chọn dãy băng thông thích hợp.ở ngõ tín hiệu qua mạch khuếch đại (AGC) để tăng độ khuếch đại cần thiết.xung qua mach so sánh phân tích truớc vào mạch Schmitt Trigger Trang: 27 Mạch Schmitt Trigger mạch so sánh có phản hồi hình sau: Hình 2.13 – Sơ đồ mạch SCHMITT TRIGGER Lúc Vin so sánh với tín hiệu ngõ vào V + điện mạch phân áp R4–R2, nên theo biến thiên hai mức điện áp Vout, mạch Schimitt Trigger cũa có hai ngưỡng so sánh VH VL Hình 2.14 – Giản đồ tín hiệu vào-ra PC 1838B Qua hình ta nhận thấy, mạch Schmitt Trigger mạch so sánh V in theo hai ngưỡng VH VL Khi điện áp Vin vượt qua VH giá trị Vout 0V Vin thấp VL Vout +Vcc Như tín hiệu ngõ PC 1838B tín hiệu đảo, cần đưa qua mạch đảo tín hiệu để khôi phục lại ban đầu Nhiệm vụ chủ yếu mạch Schmitt Trigger đổi tín hiệu liên tục thành tín hiệu vuông với khả chống nhiễu cao Thông số kỹ thuật: - Nguồn cung cấp : từ 2,5V đến 5v, thuờng chọn 5V - Dòng tiêu thụ cực đại ngõ vào: Ic = 1,5mA - Tần số dao động: f = 37,9KhZ - Tín hiệu ngõ tín hiệu đảo Trang: 28 - Mức cao ngõ VOH = Vcc-0,5V - Mức thấp ngõ VOL = 0,2V - Độ rộng xung = 60µs =CHƯƠNG III – THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẠCH 3.1 Sơ đồ khối Khối phát Khối thu Khối nguồn I Khối điều khiển Khối nguồn II Quạt điện Nguồn 220 V AC Hình 3.1 – Sơ đồ khối mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa dùng tia hồng ngoại Khối nguồn I: Cấp nguồn cho khối phát Khối phát: Nhận lệnh từ người sử dụng, tiến hành mã hóa tín hiệu, ghép sóng mang, phát tín hiệu điều khiển môi trường Khối nguồn II : Cấp nguồn cho khối thu khối điều khiển Khối thu: Nhận giải mã tín hiệu điều khiển nhận từ khối phát, truyền lệnh điều khiển đến khối điều khiển Khối điều khiển: Nhận lệnh điều khiển từ khối thu, tiến hành chuyển đổi thực lệnh điều khiển theo mong muốn người sử dụng Quạt điện: Tạo gió, hiển thị kết điều khiển 3.2 Khối nguồn 3.2.1 Khối nguồn I Mạch phát tiêu thụ công suất thấp, dòng điện cần để hoạt động không lớn, điện áp cần khoảng 3V hoạt động ổn đinh Tuy nhiên “khối nguồn I” dùng Trang: 29 cho cần có kích thước nhỏ gọn, dễ lắp ráp vào điền khiển từ xa không gây bất tiện cho người sử dụng.Vì em định sử dụng pin tiểu 1,5V mắc nối tiếp với để tạo nguồn 3V dùng cho điều khiển từ xa (khối phát) Hình 3.2– Pin tiểu sử dụng làm nguồn nuôi thiết bị điện 3.2.2 Khối nguồn II Khối nguồn II có nhiệm vụ cung cấp nguồn nuôi cho khối thu khối điều khiển mà hai khối gồm chủ yếu IC hoạt động điện áp V DC không cần dòng lớn pin lại không cấp đủ dòng không đủ độ ổn định, khối nguồn II kết nối trực tiếp với khối thu khối phát( gắn liền với quạt điện ) Vậy nên em thiết kế khối nguồn II dùng mạng điện lưới 220 V AC, tần số 50 Hz ổn áp thành nguồn chiều V DC với dòng tối đa A Nguồn 220 V AC Máy biến áp 220V/9V Chỉnh lưu Lọc nhiễu san phẳng Ổn áp Hình 3.3 – Sơ đồ khối nguồn II Trang: 30 Hình 3.4– Sơ đồ nguyên lý khối nguồn II Điện áp giảm áp từ 220 V AC xuống V AC thông qua biến áp cách li nhờ diode chỉnh lưu cầu tín hiệu xoay chiều nắn thành dạng chiều Điện chiều dạng sóng nhấp nhô Hình 3.5– Dạng sóng điện áp trước sau chình lưu cầu Điện áp lưới có giá trị lớn là: = 13V Dòng điện lớn qua Diode chỉnh lưu cầu: 1A ( dòng lớn biến áp em sử dụng tải ) Hệ số gợn sóng (khi không lắp tụ lọc): K = 0,49 Tần số điện áp chỉnh lưu: f = 2.f0 = 2.50 = 100 Hz Trong đề tài em sử dụng Diode chỉnh lưu cầu KBP307 Để tín hiệu chiều phẳng hơn( không nhấp nhô ) Ta lắp thêm tụ chiều C1 để lọc tín hiệu nhấp nhô Giá trị tụ C1 tính sau: Theo datasheet diode cầu KBP307 sụt áp 1,1V Vậy điện áp lớn đặt nên tụ lọc C1 là: 13-1,1 = 11,9 V Trong mạch chỉnh lưu cầu toàn phần: Hệ số đập mạch: mđm = Trang: 31 Tần số góc: wt = 2πf = 2π.100 = 200 rad/s Điện trở máy biến áp: Rt = = 13 Ω Chọn hệ số gợn: K = 0,1 Ta có: C1 = = 612.10-6 F = Trong đề tài em sử dụng tụ lọc C1 có giá trị 1000 uF, chịu điện áp tối đa 35V Tụ lọc cao tần C2 có giá trị 10000nF để lọc nhiễu san phẳng gai sót lại sau tụ C1 Do IC dùng mạch điều khiển sử dụng nguồn V nên em sử dụng IC 7805 để ổn áp, cho dòng chiều V DC ổn định dùng cho mạch thu mạch điều khiển Công suất tiêu hao IC 7805 tính công thức: Pth = (Uv – Ur).I Khi cho mạch hoạt động em đo I ≈ 0,1 A Khi đó: Pth = (7,9 – 5).0,1 = 0,29 W Tổng trở tương đương mạch thu mạch điều khiển nuôi khối nguồn II: R= = 50 Ω Để đảm bảo điện áp đầu hoàn toàn ổn định, không bị nhiễu gây ảnh hưởng tới hoạt động linh kiện khối thu khối điều khiển em sử dụng thêm tụ C C3 có giá trị tính sau: C3 = = 80.10-6 F Trong đề tài em dùng tụ C3 có giá trị 100uF/35V Dùng thêm tụ lọc cao tần C4 có giá trị 100nF 3.3 Khối phát Khối phát có nhiệm vụ nhận lệnh điều khiển từ người dùng, tiến hành mã hóa, ghép sóng mang, khuếch đại, phát tín hiệu điều khiển môi trường Trang: 32 Chọn chức Mã hóa Ghép sóng mang PT2248 Khuếch đại LED phát hồng ngoại Dao động tạo sóng mang Khối nguồn I Hình 3.6 – Sơ đồ khối phát Mã người dùng 110( chân T1 T2 nối với chân C qua diode 1N4148, chân T3 để hở ) IC PT 2248 kết nối với dao động thạch anh 455 KHz hai tụ 150pF C C2( trì dao động ) để tạo sóng mang( IC PT 2248 hoạt động với dao động từ 400 KHz đến 600KHz, nhiên thạch anh 455KHz dao động dễ tìm hay sử dụng ) Khi bấm phím: On/Off (hoặc 1, 2, 3) chân T2 IC PT 2248 nối với chân tương ứng K1 (hoặc K2, K3, K4), lúc đầu Tx out IC PT 2248 phát liên tục hai chuỗi xung điện vào cực B transistor Q 1( A1013 ) kích dẫn transistor Q2( D468 ) (hai transistor mắc Darlington bù nhằm tăng dòng cho LED phát hồng ngoại, giúp LED phát mạnh để tăng khoảng cách thu-phát) LED phát hồng ngoại chuyển chuỗi tín hiệu điện thu thành chuỗi ánh sáng hồng ngoại tương ứng, truyền qua không gian đến thiết bị thu sóng hồng ngoại khối thu Bảng hiển thị chuỗi tín hiệu mạch phát: Trạng thái quạt Chuỗi tín hiệu Tổ hợp phím Off 110010100000 Chân 10,11,12+Chân 110010010000 Chân 110010001000 Chân 10,11,12+Chân 110010000100 Chân 10,11,12+Chân 10,11,12+Chân Trang: 33 Hình 3.7 – Sơ đồ nguyên lý mạch phát 3.4 Khối thu Khối thu có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu điều khiển mà khối phát truyền môi trường ngoài, tiến hành khuếch đại, tách sóng mang, giải mã tín hiệu, truyển lệnh điều khiển ban đầu người sử dụng tới khối điều khiển PC 1838B Khuếch đại Khối nguồn II Tách Giải sóng mã PT 2249A mang Khối điều khiển Bộ dao động Hình 3.4.1 – Sơ đồ khối thu Trang: 34 Hình 3.8 – Sơ đồ nguyên lý khối thu PC 1838B cho tín hiệu ngược với tín hiệu hồng ngoại mà thu nên em mắc Transistor T1 ( C1815 ) hình để đảo tín hiệu PC 1838B nhận tín hiệu “1”, cho tín hiệu “0”, nghĩa điện áp đặt cực B Transistor T1 V, Transistor T1 không dẫn dòng, dòng điện qua R2 vào chân Rx in PT 2249A hay tín hiệu PT 2249A nhận “1” ngược lại, PC 1838B nhận tín hiệu “0”, cho tín hiệu “1”, điện áp đặt cực B Transistor T1 4,5V Transistor T1 mở dẫn dòng điện từ R2 xuống mass, tín hiệu nhận chân Rxin PT 2249A “0” Dòng PC 1838B nhỏ nên dù áp 4,5 V không gây hại cho Transistor T1 Mã người dùng 110, nên chân C2, C3 nối trực tiếp với mass Theo datasheet IC PT2249A chân OSC (15) nối với trở 39kΩ tụ 1000pF để trì dao động dùng cho việc so sánh tách sóng mang Các chân từ đến 12 PT2249 đầu Chúng trạng thái Low (Thấp) tín hiệu điều khiển biến đổi thành High (Cao) có tín hiệu điều khiển dịch mã tương ứng thành công Ở em sử dụng chân từ số đến 6, nhận chuỗi tín hiệu từ mạch phát, tín hiệu đầu tương ứng với mã nhận vào: Trạng thái quạt Mã chuỗi Tổ hợp phím Off 1101000 1100100 1100010 1100001 Chân 13,14 Chân 13,14 chân Chân 13,14 chân Chân 13,14 chân Trang: 35 chân Theo datasheet IC PT2249A VIHmin = V IIHmin = 0,1 uA = 10-6 A nên giá trị tối đa lý thuyết R2 sử dụng 30000 kΩ, nhiên để mạch hoạt động ổn định đề tài em dùng R2 có giá trị 2.2kΩ Điện trở R1 để hạn dòng bảo đảm PC 1838B không gặp cố dòng hoạt động Trong đề tài em dùng R1 có giá trị 220Ω hạn chế dòng vào R1 mà không ảnh hưởng tới hoạt động 3.5 Sơ đồ mạch in 3.5.1 Khối phát 3.5.3 Khối thu điều khiển Trang: 36 Lời kết Sau trình thực đồ án chúng em thu số kết sau: - Có hiểu biết định hệ thống điều khiển từ xa, đặc biệt điều khiển từ xa hồng ngoại sử dụng IC PT2248 PT2249A - Phân tích nguyên lý làm việc linh kiện sử dụng mạch điều khiển tốc độ quạt - Đặc biệt, chúng em hoàn thiện sản phẩm theo yêu cầu đặt cụ thể: Khoảng cách điều khiển tối đa 8m Tuy nhiên đồ án chúng em nhược điểm mạch thu chưa hoàn toàn chống tín hiệu hồng ngoại nhiễu từ môi trường ngoài, mach điều khiển đôi lúc bị ảnh hưởng hoạt động đóng/cắt Relay Với nỗ lực cố gắng thành viên nhóm chúng em hoàn thành đồ án theo thời gian quy định Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè thầy cô khoa, đặc biệt thầy Trần Ngọc Thái, trực tiếp hướng dẫn chúng em việc hoàn thành đồ án Chúng em mong nhận ý kiến nhận xét, góp ý thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Trang: 37 Trang: 38 ... ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa 1.1.1 Hệ thống điều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa hệ thống cho phép ta điều khiển thiết bị từ khoảng cách xa Ví dụ hệ thống điều. .. khối hệ thống điều khiển từ xa 1.2 Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại 1.2.1 Khái niệm tia hồng ngoại 1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại .10... điều khiển vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa cáp quang dây dẫn * Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa bao gồm: - Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển