Điều khiển đèn, quạt, điều hòa qua smartphone 3

Khóa luận tốt nghiệp SV Nguyễn Văn Hà Ngô Quang Khải 39 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH CÔNG SUẤT 3 1 Giới thiệu về Altium Designer Altium ngày nay đang là một trong những phần mềm vẽ mạch điện tử mạnh và được ưa chuộng ở Việt Nam và trên thế giới Ngoài việc hỗ trợ tốt cho hoạt động vẽ mạch, Altium còn hỗ trợ tốt trong việc quản lý mạch, trích xuất file thống kê linh kiện Altium Designer cung cấp một ứng dụng kết hợp tất cả công nghệ và chức năng cần thiết cho việc phát triển sản phẩm.

SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH CÔNG SUẤT 3.1 Giới thiệu Altium Designer Altium ngày phần mềm vẽ mạch điện tử mạnh ưa chuộng Việt Nam giới Ngoài việc hỗ trợ tốt cho hoạt động vẽ mạch, Altium hỗ trợ tốt việc quản lý mạch, trích xuất file thống kê linh kiện Altium Designer cung cấp ứng dụng kết hợp tất công nghệ chức cần thiết cho việc phát triển sản phẩm điện tử hoàn chỉnh, thiết kế hệ thống mức board mạch FPGA, phát triển phần mềm nhúng cho FPGA xử lý rời rạc, bố trí mạch in (PCB) Altium Designer thống tồn q trình lại cho phép bạn quản lý mặt trình phát triển hệ thống mơi trường tích hợp Khả kết hợp với khả quản lý liệu thiết kế đại cho phép người sử dụng Altium Designer tạo nhiều sản phẩm điện tử thơng minh, với chi phí sản phẩm thấp thời gian phát triển ngắn Các điểm đặc trưng Altium Designer Giao diện thiết kế, quản lý chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên cho tài liệu thiết kế Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, dây tự động theo thuật tốn tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm giải pháp thiết kế chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo tham số Mở, xem in file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ thông tin linh kiện, netlist, liệu vẽ, kích thước, số lượng… Hệ thống thư viện linh kiện phong phú, chi tiết hoàn chỉnh bao gồm tất linh kiện nhúng, số, tương tự… Đặt sửa đối tượng lớp khí, định nghĩa luật thiết kế, tùy chỉnh lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện PCB 39 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp Mô mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực khơng gian chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mô hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho 2D 3D Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA ngược lại  Có thể thấy Altium Designer có nhiều điểm mạnh so với phần mềm khác đặt luật thiết kế, quản lý dự án dễ dàng, giao diện thân thiện 3.2 Thiết kế mạch nguyên lý Nguyên lý hoạt động Điều khiển đèn, quạt, điều hịa qua smartphone ta dùng cách thức đóng mở relay Khi tác động vào button smart phone kết nối Internet tín hiệu truyền đến chip ESP8266 (phương thức truyền nói rõ chương sau), chip nhận tín hiệu điều khiển relay kín mạch hở mạch để tắt mở đèn, quạt, điều hòa 40 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp 3.2.1 Thiết kế mạch điều khiển  Mạch điều khiển: Hình 3.1 Nguyên lý mạch điểu khiển 41 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  Khối vi điều khiển: Hình 3.2 NodeMCU board điều khiển  Khối ngõ vào cảm ứng: Hình 3.3 Input TTP223  Khối ngõ ra: Hình 3.4 Output mạch điều khiển 42 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp Bên cạnh sử dụng NodeMCU v1.0 Lua-ESP8266-12E chúng em nghiên cứu thêm board điều khiển sử dụng ESP8266EX  Mạch điều khiển: \ Hình 3.5 Nguyên lý mạch điểu khiển dùng ESP8266EX 43 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  Khối dao động thạch anh: Hình 3.6 Khối dao động thạch anh  Khối lọc nguồn: Hình 3.7 Khối lọc nguồn  Khối Flashs chứa code nạp: Hình 3.8 Khối Flashs 44 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  Khối trung tâm chip ESP8266EX: Hình 3.9 Khối chip wifi ESP8266  Khối đảo ngõ ra: Hình 3.10 Khối đảo ngõ 45 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  Khối output led báo trạng thái: Hình 3.11 Khối out led báo trạng thái  Khối cảm ứng điện dung: Hình 3.12 Khối cảm ứng điện dung 46 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp 3.2.2 Thiết kế mạch công suất  Mạch công suất dùng relay: Hình 3.13 Mạch cơng suất relay Để thuận tiện cho việc sử dụng nên chúng em mua sử dụng module relay kênh Hình 3.14 Module relay kênh 47 SV: Nguyễn Văn Hà Ngô Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  Mạch cơng suất dùng triac: Hình 3.15 Sơ đồ ngun lý mạch cơng suất 48 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  Khối input mạch cơng suất Hình 3.16 Ngõ vảo mạch công suất  Khối mạch nguồn Hình 3.17 Mạch nguồn 3.3V 49 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  Khối cơng suất Hình 3.18 Mạch cơng suất 3.3 Thiết kế mạch điều khiển PCB Một số nguyên tắc thiết kế mạch công suất: - Khi xếp linh kiện nên chọn linh kiện theo vùng có sẵn bên nguyên lý xếp sơ khối - Khi xếp khối vào board mạch cần xác định chức khối để khối không gây nhiễu lên - Chỉnh linh kiện khối cho phù hợp với board mạch, đảm bảo tính thẩm mĩ dễ dàng việc dây - Cách ly khối điện áp cao với khối cịn lại khơng phủ đồng lên đường dây để tránh điện áp cao gây nhiễu lên nối đất ảnh hưởng đến linh kiện khác - Khi dây nên quy hoạch đường dây vùng theo phương định (phương nằm ngang phương thẳng đứng) Điều giúp cho việc dây dễ dàng đảm bảo tính thẩm mĩ board 50 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp - Nên dây nguồn trước, dây tín hiệu sau dây nguồn thường to nên chiếm nhiều diện tích 3.3.1 Thiết kế 2D mạch lớp  2D lớp mạch điều khiển: Hình 3.19 2D top layer mạch điều khiển  2D lớp mạch điều khiển: Hình 3.20 2D bottom layer mạch điều khiển 51 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  2D lớp mạch cơng suất: Hình 3.21 2D bottom layer mạch công suất 3.3.2 Thiết kế 3D  3D lớp mạch điều khiển: Hình 3.22 3D top layer 52 SV: Nguyễn Văn Hà Ngô Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  3D lớp mạch điều khiển: Hình 3.23 3D bottom layer  3D lớp mạch cơng suất: Hình 3.24 3D top layer mạch cơng suất 53 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  3D lớp mạch công suất: Hình 3.25 3D bottom layer mạch cơng suất 54 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp 3.4 Kiểm tra thơng số mạch in Hình 3.26 Quy cách mạch in công ty sản xuất 55 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp - Nếu thông số mạch không phù hợp với tiêu chuẩn nhà sản xuất ta chỉnh lại cho phù hợp tìm nhà sản xuất khác - Tốt nên tìm hiểu nhà sản xuất bắt đầu làm vẽ mạch 56 ... tích 3. 3.1 Thiết kế 2D mạch lớp  2D lớp mạch điều khiển: Hình 3. 19 2D top layer mạch điều khiển  2D lớp mạch điều khiển: Hình 3. 20 2D bottom layer mạch điều khiển 51 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang... suất: Hình 3. 21 2D bottom layer mạch công suất 3. 3.2 Thiết kế 3D  3D lớp mạch điều khiển: Hình 3. 22 3D top layer 52 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp  3D lớp mạch điều khiển: ... tín hiệu điều khiển relay kín mạch hở mạch để tắt mở đèn, quạt, điều hịa 40 SV: Nguyễn Văn Hà Ngơ Quang Khải Khóa luận tốt nghiệp 3. 2.1 Thiết kế mạch điều khiển  Mạch điều khiển: Hình 3. 1 Nguyên