Thiết kế bộ điều khiển từ xa dùng sóng hồng ngoại sử dụng ic pt9148 pt9149(pt2248 pt2249)

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ ~ 1 ~ GVHD NGUYỄN HẢI HÀ SVTH NGUYỄN VĂN THƯỜNG Thiết kế bộ điều khiển từ xa dùng sóng hồng ngoại sử dụng IC PT9148 PT9149(PT2248 PT2249) ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ ~ 2 ~ GVHD NGUYỄN HẢI HÀ SVTH.

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Thiết kế điều khiển từ xa dùng sóng hồng ngoại sử dụng IC PT9148 PT9149(PT2248 - PT2249) ~1~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ LỜI MỞ ĐẦU Thế giới cơng nghệ ngày phát triển Thì việc sử dụng thiết bị ngày phải tự động hóa Nhằm giúp cho người hạn chế nhiều công việc khơng cần thiết , thời gian giành để nghỉ ngơi thư giãn Do linh kiện điện tử phần thiếu viec đột phá công nghệ Trong nhiều ứng dụng điều khiển thiết bị điện điều khiển từ xa mà người ta hay dùng tính linh hoạt tiện nó! Điều khiển từ xa nhìn thấy nhiều điều khiển từ xa tivi muốn điều khiển thiết bị khác đèn, quạt, mơ-tơ bơm nước, TV… sóng hồng ngoại khơng khác so với điều khiển tivi phải cách ly phần điều khiển công suất! Với viết hướng dẫn sâu vào thiết kế mạch điều khiển thiết bị gia dụng sóng hồng ngoại thơng qua việc sử dụng đơi PT2248 PT2249 Trong đề tài thày giao cho em thu thập tim hiều tài liệu Do thơi gian ngắn lên số tài liệu em tìm cịn nhiều thiếu sót mong thầy bảo them để đề án hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn , thày giúp em hoàn thành đề tài Chương-I:cơ sở lý thuyết 1.1) Ánh sáng hồng ngoại Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) ánh sáng khơng thể 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 cơng nghiệp Lượng thơng tin đạt mega bit /s Lượng thông tin truyền với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện từ mà người ta dùng ~2~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả xuyên thấu Trong điều khiển từ xa tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát hẹp, có hướng, thu phải hướng Sóng hồng ngoại có đặc tính quan trọng giống ánh sáng ( hội tụ qua thấu kính, tiêu cự …) Ánh sáng thường ánh sáng hồng ngoại khác rõ xuyên suốt qua vật chất Có vật chất ta thấy màu xám đục với ánh sáng hồng ngoại trở nên xuyên suốt Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu vượt qua lớp bán dẫn để 1.2) Nguyên lý thu phát hồng ngoại Việc thu phát xạ hồng ngoại nhiều phương tiện khác nhau, nhận tia hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời Nhiều thứ phát tia hồng ngoại như: lò xạ, lò điện, đèn, thể người,… Để truyền tia hồng ngoại tốt phải 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 36 KHz Ánh sáng hồng ngoại truyền 36 lần/1s truyền mức hay mức Dùng tần số 36 KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại dễ, khó thu giải mã phải sử dụng lọc để tín hiệu ngõ xung vng, ngõ có xung nghĩa nhận tín hiệu ngõ vào a) Phần phát Sơ đồ khối chức ~3~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ -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 hay bit… tùy theo số lượng phím chức nhiều hay ~4~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ -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 -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 khơng sáng Do bên thu khơng nhận tín hiệu xem bit = ‘0’ b) Phần thu Sơ đồ khối chức ~5~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ - 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 ~6~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ - Tần số sóng mang cịn 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 Chương-II ) Phân tích hoạt động mạch 2.1) IC phát tín hiệu hồng ngoại PT2248 IC PT2248 mạch tích hợp có nhiệm vụ phát chuỗi xung vuông từ chân Out có tổ hợp phím nhấn từ chân – 12 thông qua Led phát hồng ngoại Với phím nhấn mã (một chuỗi xung vuông) khác Sẽ phát liên tục khơng liên tục tuỳ vào phím nhấn có phải phím liên tục hay khơng, khơng phải phím liên tục phát lần Đây truyền phát tia hồng ngoại ứng dụng công nghệ CMOS PT2249 kết hợp với PT2248 tạo 10 chức năng.Với cách tổ hợp vậy, dùng cho nhiều loại thiết bị từ xa Đặc tính : - Được sản xuất theo công nghệ CMOS - Tiêu thụ công suất thấp - Vùng điện áp hoạt động: 2.2V-5V - Sử dụng nhiều phím - Ít thành phần ngồi Ứng dụng: - Bộ phát hồng ngoại dung thiết bị điện tử như: Television, Video Cassette Recod ~7~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ e Chân (Vss): chân mass nối với cực âm nguồn điện Chân 3: hai đầu để nối với thạch anh bên cho tạo dao động bên IC Chân – (K1 - K6): đầu tín hiệu bàn phím kiểu ma trận, chân từ K1 đến K6 kết hợp với chân 10 đến 12 (T1 – T3) để tạo thành ma trận 18 phím Chân 13 ( CODE ): chân mã số dùng để kết hợp với ch để tạo tổ hợp mã hệ thống phần phát phần thu Chân 14 (TEST): chân dùng để kiểm tra mã phần phát, khơng sử dụng bỏ trống Chân 15 ( TXout): đầu tín hiệu điều chế FM Chân 16 ( Vcc): chân cấp nguồn dương ~8~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Sơ đồ khối chức pt2248 Bộ tạo dao động phân tần: Để phát xa, ta cần có xung có tần số 38Khz nơi nhận thị trường khó tìm thạcđúng tần số nên ta chọn tần số thạch anh 455Khz cho tạo dao độn tần số đưa qua phân tần để chia thành 12 lần ~9~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Mạch điện phím vào: Có tổng cộng 18 phím nối tới chân K1 – K6 mạch hoạt động thời gian T1 – T3 để tạo bàn phím ma trận (6*3) - Phím – 6: phím cho tín hiệu liên tục ấn giữ - Phím – 18: phím cho tín hiệu khơng liên tục Tín hiệu bị nhấn vào cho dù có giữ phím Mạch hoạt động tín hiệu thời gian - Mạch phát sinh tín hiệu: - Lệnh truyền: gồm từ lệnh tạo bit mã người dùng, bit mã liên tục, bit mã không liên tục bit mã ngõ vào Vậy, có 12 bit mã.Trong đó, bit mã người dùng tạo sau: Dữ liệu bit mã T1, T2, T3 “1” diode nối chân CODE chân Tn (n = 1-3); “0” không nối diode ~ 10 ~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ liệu khơng khớp với mã phần phát trình lặp lại 2.3) Sơ đồ khối mạch giải thích sơ đồ khối a) Sơ đồ khối phần thu phần phát ~ 17 ~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ b) Giải thích sơ đồ khối - Khối bàn phím: có nhiệm vụ tạo lệnh cho khối điều khiển phát tín hiệu tương ứng với thiết bị cần điều khiển thơng qua khối phát tín hiệu - Khối điều khiển: xử lý thơng tin từ khối bàn phím gởi đến để đưa lệnh điều khiển thích hợp cho khối phát, phát chuỗi tín hiệu theo dạng xung nhị phân - Khối tạo dao động: có nhiệm vụ tạo tần số xung nhịp cho khối điều khiển làm việc - Khối phát: có nhiệm vụ nhận chuỗi tín hiệu từ khối điều khiển dạng điện áp, sau chuyển chuỗi tín hiệu điện thành ánh sáng hồng ngoại phát qua môi trường không gian đến khối thu (trên máy thu) ~ 18 ~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ - Khối nhận: có nhiệm vụ nhận tín hiệu (chuỗi ánh sáng hoàng ngoại từ khối phát gởi đến, chuyển chuỗi tín hiệu thành tín hiệu điên trở lại ban đầu, khuếch đại lên sau gởi đến khối giải mã - Khối giải mã: sau nhận chuỗi tín hiệu điện từ khối nhận gởi đến, khối giải mã cách so sánh với chuỗi tín hiệu quy định sẵn khối, đưa lệnh để điều khiển khối chấp hành(thông qua đệm) - Bộ đệm: có nhiệm vụ giữ mức điện ổn định cho khối chấp hàn thực thi lệnh, có phím nhấn tín hiệu ngõ chi trì khơng thời gian định (170 ms phím đơn), muốn tín hiệu trì khơng cịn tác động từ bàn phím cần phải có khối đệm - Khối chấp hành: có nhiệm vụ nhận lệnh từ khối giải mã thi hành lệnh (đóng ngắt thiết bị đó) - Khối nguồn: cung cấp điện cho khối mạch làm việc Chương-III- Lựa chọn linh kiện lắp ráp 3.1) LED quang - LED phát tín hiệu hồng ngoại Ở quang trở, quang diode quang transistor, lượng ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn cấp lượng cho điện tử vượt dãi cấm Ngược blại điện tử từ dãi dẫn điện rớt xuống dãi hoá trị thí phát lượng E=h.f Dải dẫn điện Dải hóa trị Dải cấm hf 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 dãi dẫn điện – có lượng cao – rơi xuống dãi hố trị - có lượng thấp – kết hợp với lỗ trống), tái hợp sinh lượng Đối với diod Ge, Si lượng phát dạng nhiệt Nhưng diod 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 ~ 19 ~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ phosphor), lượng ánh sáng phát màu vàng xanh Các Led phát ánh sáng thấy dùng để làm đèn báo,trang trí… Phần ngồi LED có thấu kính để tập trung ánh sáng phát ngồi 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 Thơng thường, LED có điện phân cực thuận cao điốt thông thường, khoảng 1,5 – 2,8V tuỳ theo màu sắc phát ra, màu đỏ: 1,4 – 1,8V, vàng: – 2,5V, màu xanh cây: – 2,8V, dòng điện qua LED tối đa khoảng vài mA 3.2, LOẠI IC 7805 ~ 20 ~ GVHD:NGUYỄN HẢI HÀ SVTH:NGUYỄN VĂN THƯỜNG ... Trong nhiều ứng dụng điều khiển thiết bị điện điều khiển từ xa mà người ta hay dùng tính linh hoạt tiện nó! Điều khiển từ xa nhìn thấy nhiều điều khiển từ xa tivi muốn điều khiển thiết bị khác... nước, TV… sóng hồng ngoại khơng khác so với điều khiển tivi phải cách ly phần điều khiển công suất! Với viết hướng dẫn sâu vào thiết kế mạch điều khiển thiết bị gia dụng sóng hồng ngoại thơng... THƯỜNG ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả xuyên thấu Trong điều khiển từ xa tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát hẹp, có hướng, thu phải hướng Sóng hồng ngoại có đặc tính quan