thiết kế mạch điều khiển quạt, đèn từ xa

LỜI NÓI ĐẦUNgày nay với sự phát triển của ngành điện tử đặc biệt là kỹ thuật điện tử tự động hóa các thiết bị điều khiển tự động ra đời và ngày càng hiện đại.Cácthiết bị điều khiển logic

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 4

Danh mục hình vẽ và biểu bảng 5

LỜI NÓI ĐẦU 8

CHƯƠNG I: MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI 9

1.1 Hệ thống điều khiển từ xa 9

1.2 Ánh sáng hồng ngoại 9

1.3 Nguyên lý thu phát hồng ngoại 10

1.4 Phần phát 11

1.5 Phần thu 12

1.6 Tổng quan IC Logic CMOS 14

1.6.1 Khái niệm 14

1.6.2 Đặc tính quan trọng 14

1.7 IC phát tín hiệu hồng ngoại PT2248 15

1.8 IC thu tín hiệu và mã hóa hồng ngoại PT2249 21

Chương II: Rơle điện từ 26

2.1 Khái niệm chung 26

2.2 Cấu tạo chung 27

2.3 Nguyên lý hoạt động 27

2.4 Các thông số kỹ thuật và cách lựa chọn rơle điện từ 27

2.5 Module hay LED thu tín hiệu hồng ngoại PIC 1018SCL 28

2.6 LED quang - LED phát tín hiệu hồng ngoại 33

2.7 Transistor PNP 35

2.8 Tổng quan về FLIP-FLOP ( FF) 37

2.8.1 Khái niệm FF 37

2.8.2 Phân loại FF 38

2.8.3 FF RS dùng cổng NAND có ngõ vào xung CK 40

2.8.4 Nguyên tắc hoạt động 42

2.8.5 Flipflop trigger D (4013) 43

2.9 IC ổn áp: KA7805 45

2.10 Điốt bán dẫn 45

2.10.1 Tính chất 47

2.10.2 Ứng dụng 50

2.11 Tinh thể thạch anh là gì 51

2.12 Điện trở 53

2.12.1 Khái niệm 53

2.12.2 Nguyên nhân vật lý của điện trở 54

2.13 Tụ điện 60

2.13.1 Tính Chất 61

CHƯƠNG III: 63

THIẾT KẾ MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI 63

3.1 Nguồn nuôi 63

3.2 Tính toán mạch 64

3.2.1 Sơ đồ khối 64

3.2.2 Giải thích các khối trong sơ đồ 65

3.3 Sơ đồ nguyên lý 66

3.3.1 Mạch phát 66

3.3.2 Mạch thu 67

3.4 Phân tích nguyên lý hoạt động 68

3.4.1 Mạch phát 68

3.4.2 Mạch thu 68

3.5 Nhiệm vụ các linh kiện trong mạch 69

3.5.1 IC thu phát PT 2248 69

3.5.2 PT 2249 69

3.5.3 4013B 70

3.5.4 Mạch khuếch đại phát 71

3.5.5 Cài mã cho mạch phát 71

3.5.7 Mạch khuếch đại và tách sóng phát 72

3.5.8 Mạch chốt dữ liệu 74

Tổng kết 75

Tài liệu tham khảo 76

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BIỂU BẢNG

Danh mục hình vẽ:

Hình 1.1: Sơ đồ khối điều khiển từ xa

Hình 1.2: Sơ đồ khối phát hồng ngoại

Hình 1.3: Sơ đồ khối thu hồng ngoại

Hình 2.2: Led thu tín hiệu hồng ngoại

Hình 2.3: Sơ dồ Led thu tín hiệu hồng ngoại

Hình 2.4: Sơ đồ khối PIC 1018 SCL

Hình 2.6: Mạch Schmitt Trigger

Hình 2.5: Mô tả thu tín hiệu hồng ngoại

Hình 2.7: Tín hiệu xung

Hình 2.8: Sơ đồ mạch phát

Hình 2.9: Sơ đồ tương đương

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý PIC – 1018SCL

Hình 2.11: Led hồng ngoại

Hình 2.12: Cấu hình Led phẳng Ga-As

Hình 2.13: Sơ đồ Led hồng ngoại

Hình 2.14: Sơ đồ nối Led

Hình 2.15: Cấu tạo Transistor

Hình 2.16: Hoạt động của Transistor

Hình 2.17: Flip - Flop

Hình 2.18: Sơ đồ IC 74LS74

Hình 2.19: 4 loại Flip - Flop

Hình 2.20: Sơ đồ mạch Flip – Flop dung cổng NAND

Hình 2.36: Tụ điện không phân cực

Hình 3.1: Sơ đồ khối nguồn

Hình 3.2: Bộ chỉnh lưu

Hình 3.3: Khối máy phát

Hình 3.4: Khối máy thu

Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch phát

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mạch thu

Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát

Hình 3.8: Sơ đồ nối thạch anh

Hình 3.9: Sơ đồ mạch khuếch đại phát

Hình 3.10: Mạch khuếch đại và tách sóng

Hình 3.11: Mạch chốt dữ liệu

Danh mục biểu bảng:

Bảng 1: Một vài thông số kĩ thuật quan trọng

Bảng 2: Một vài tham số quan trọng

Bảng 8: Bảng phân chia vật liệu

Bảng 9: Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu

Bảng 10: Các đơn vị điện từ trong SI

Bảng 11: Chọn tổ hợp nhị phân

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển của ngành điện tử đặc biệt là kỹ thuật điện tử

tự động hóa các thiết bị điều khiển tự động ra đời và ngày càng hiện đại.Cácthiết bị điều khiển logic lập trình được như PLC và các họ vi điều khiển: atmel

8051 , pic ,avr… kết hợp với các linh kiện thiết bị điện tử tương tự giúp tạo racác bộ điều khiển thông minh làm tăng năng xuất lao động,giải phóng sức laođộng của con người,sự tiện nghi và hiện đại trong các hệ thống dây truyền côngnghiệp cũng như trong gia đình

Với đề tài điều khiển rơle từ xa ,chúng em muốn tạo ra một bộ điều khiển

tự động đóng - mở các thiết bị điện.Ứng dụng trong gia đình để đóng/mở điệncung cấp cho bóng đèn,quạt ,máy bơm … và các thiết bị muốn điều khiển từ xakhác

Chúng em chân thành cảm ơn sự hướng dẫn góp ý của thầy cô và các bạntrong khoa điện tử,đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của Th.s Trần XuânPhương giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án này Chúc các thầy cô và các bạnluôn mạnh khỏe và thành công!

Hà Nội, ngày 31 tháng 5 năm 2013

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG I: MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI

1.1 Hệ thống điều khiển từ xa

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 thốngđiều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang,dây dẫn

Sơ đồ khối thiết kế hệ thống điều khiển từ xa:

Hình 1.1: Sơ đồ khối điều khiển từ xa

Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu 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,biên dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành

Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa:

Phát tín hiệu điều khiển

Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết

Tổ hợp xung thành mã

Phát các tổ hợp mã đến các điểm chấp hành

Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã nhậnđược thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sựchính xác của mã mới nhận

1.2 Ánh sáng hồng ngoại

Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấyđược bằng mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm Tia hồngngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng

Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu Nó được ứng dụngrộng rãi trong công nghiệp Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit /s Lượngthông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với songđiện từ mà người ta vẫn dùng.

Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém Trong điều khiển từ xabằng tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng, do đó khi thuphải đúng hướng

Sóng hồng ngoại có những đặc tính quang học giống như ánh sáng ( sựhội tụ qua thấu kính, tiêu cự…) Ánh sáng và sóng hồng ngoại khác nhau rất rõtrong sự xuyên suốt qua vật chất Có những vật mắt ta thấy “ phản chiếu sáng”nhưng đối với tia hồng ngoại nó là những vật “phản chiếu tối” Có những vật tathấy nó dưới màu xám đục nhưng đối với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên trongsuốt Điều này giải thích tại sao LED hồng ngoại có hiệu suất cao hơn LED cómàu xanh lá cây, màu đỏ… Vì chất liệu bán dẫn trong suốt với ánh sáng hồngngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn để đi rangoài Tuổi thọ của LED hồng ngoại dài đến 100000 giờ ( hơn 11 năm ), LEDhồng ngoại không phát sáng cho lợi điểm trong các thiết bị kiểm soát vì khônggây sự chú ý

Có những vật chất ta thấy nó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sánghồng ngoại nó trở nên xuyên suốt Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánhsáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn

để đi ra ngoài

1.3 Nguyên lý thu phát hồng ngoại

Việc thu hoặc phát bức xạ hồng ngoại bằng nhiều phương tiện khác nhau,

có thể nhận tia hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời Nhiều thứ có thê phát tia hồngngoại như: lò bức xạ, lò điện, đèn, cơ thể người… Để có thể truyền tia hồngngoại phải tránh xung nhiễu bắt buộc mã phát và nhận ổn định để xác định xem

đó là xung truyền hay nhiễu Tần số làm việc tốt nhất từ 30KHz đến 69 KHz,nhưng thường sử dụng khoảng 36 KHz Ánh sáng hồng ngoại truyền 36 lần/1skhi truyền mức 0 hay mức1

Dùng tần số 36 KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại thì dễ, nhưn khó thu vàgiả mã phải sử dụng bộ lọc để tín hiệu ngõ ra là xung vuông, nếu ngõ ra có xungnghĩa là đã nhận được tín hiệu ở ngõ vào

a Ưu điểm:

 Không dây dẫn

 LED phát và thu nhỏ, gọn dễ thiết kế và lắp đặt và có độ tin cậy cao

 Điện áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ

 Điều khiển đươc nhiều thiết bị

 Tính khả thi cao, linh kiện dễ tìm thấy và thi công dễ

b Nhược điểm:

 Tầm xa bị hạn chế

 Dòng điện cao tức thời

 Nhiễu hồng ngoại do các nguồi nhiệt xung quang ta phát ra, nên gây ảnhhưởng và hạn chế tầm phát Do đó chỉ dùng trong phòng, kho hoặc nơi cónhiệt độ môi trường ảnh hưởng thấp

Hạn chế khi bị vật cản nên không thể phát xa được

1.4 Phần phát

Sơ đồ khối chức năng

Hình 1.2: Sơ đồ khối phát hồng ngoại

Khối chọn chức năng và khối mã hóa: có nhiệm vụ tạo ra lệnh cho khốiđiều khiển phát tín hiệu tương ứng với một thiết bị cần điều khiển thông quakhối phát tín hiệu Khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng để phát lệnhyêu cầu của mình, mổĩ phím chức năng tương ứng với một số thập phân Mạch

mã hóa sẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu

số gồm các bít 0 và 1 Số bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit hay 8 bit…tùy theo số lượng các phím chức năng nhiều hay ít

Khối dao động có điều kiện: có nhiệm vụ tạo ra tần số xung nhịp cho các khối điều khiển làm việc.Khi nhấn 1 phím chức năng thì dồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn của mỗi bit

Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: Mã nhị phântại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ranối tiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởixung đồng hồ và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyểnđổi đủ số bit của một mã lệnh

Khối điều chế và phát FM: có nhiệm vụ nhận chuỗi tín hiệu từ khối điềukhiển dưới dạng điện áp, sau đó chuyển chuỗi tín hiệu điện mã lệnh dưới dạngnối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóngmang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền

đi xa hơn, nghĩa là tăng cự ly phát

Khối thiết bị phát : là một LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit

=’1’ thì LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Khi mã lệnh

có giá trị bit=’0’ thì LED không sáng Do đó bên thu không nhận được tín hiệuxem như bit = ‘0’

1.5 Phần thu

Sơ đồ khối chức năng:

Hình 1.3: Sơ đồ khối thu hồng ngoại

Khối thiết bị thu: có nhiệm vụ nhận tín hiệu chuỗi ánh sáng hồng ngoại từkhối phát gởi đến, chuyển chuỗi tín hiệu này thành tín hiệu điên trở lại như banđầu, rồi khuếch đại lên sau đó gởi đến khối giải mã.Tia hồng ngoại từ phần phátđược tiếp nhận bởi LED thu hồng ngoại hay các linh kiện quang khác

Khối khuếch đại và Tách sóng: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận rồiđưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết

là mã lệnh

Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và Khối giải mã: : sau khi đãnhận được chuỗi tín hiệu điện từ khối nhận gởi đến, khối này sẽ giải mã ra bằngcách so sánh với những chuỗi tín hiệu đã được quy định sẵn trong khối, và đưa

ra lệnh để điều khiển khối chấp hành ( thông qua bộ đệm ).

Bộ đệm: có nhiệm vụ là giữ mức điện ổn định cho khối chấp hành thực thilệnh, khi có phím nào được nhấn thì tín hiệu ở ngõ ra chi được duy trì trong mộtkhuông thời gian nhất định (170 ms đối với phím đơn), cho nên muốn tín hiệuđược duy trì khi không còn tác động từ bàn phím thì cần phải có khối đệm.mãlệnh được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp quakhối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ

ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển

Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bênphần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch táchsóng và mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động chính xác

Mạch điều khiển: chỉ có nhiệm vụ là nhận lệnh từ khối giải mã rồi thihành lệnh đó (đóng hoặc ngắt một thiết bị nào đó).

1.6 Tổng quan IC Logic CMOS

1.6.1 Khái niệm

CMOS được viết tắt từ Complementtary – Metal – Oxide – Silicon Đầu

tiên, CMOS được nghiên cứu để sử dụng trong kĩ thuật hàng không vũ trụ Vớicác đặc tính như không lệ thuộc vào luới điện, miễn nhiễu… ngày nay CMOSđược sử dụng rộng rãi trong điện tử công nghiệp, điện tử y khoa, kĩ thuật xe hơi

và kỹ thuật máy tính điện tử

1.6.2 Đặc tính quan trọng

Điện áp: CMOS có thể hoạt động từ 3V – 15V tuy nhiên với điện áp nhỏ

hơn 4.5v thời gian trễ sẽ gia tăng( vận tốc làm việc chậm lại), tổng trở ra cũnglớn hơn và đồng thời tính chống nhiễu sẽ giảm tuy nhiên, với điện áp lớn hơn15v thì cũng có những bất lợi: Công suất tiêu tán lúc CMOS hoạt động tăng cao.Với những xung nhiễu từ nguồn vượt quá điện áp đánh thủng (20v), tạo ra hiệuứng SCR-latch_up và làm hư hỏng IC nếu dòng không được hạn chế từ bênngoài Nếu dùng điện áp lớn hơn 15v thì cần phải có điện trở hạn dòng

Thời gian trễ : Điện áp cao thì CMOS hoạt động càng nhanh Thời gian

trễ gia tăng với nhiệt độ và tải điện dung

Tính miễn dung: CMOS chống nhiễu rất tốt, thường là 45% điện áp cấp;

2.25v với điện áp 5v; 4.5v với điện áp 10v Thời gian trễ CMOS đóng vai trònhư là một bộ lọc nhiễu xung 10ms biến mất sau một chuỗi các cổng CMOS Vìtính chất đặc biệt này, CMOS được thiết kế các mạch điện của các thiết bị côngnghiệp phải hoạt động trong môi trường đầy nhiễu điện và điện từ với điện ápcấp +5v, CMOS vẫn làm việc bình thường với sự mất ổn định của điện áp hayđiện áp nhiễu đến 1v

Giao tiếp với họ CMOS: Với điện áp 5v CMOS giao tiếp thẳng với TTL.

Tổng trở vào của CMOS rất lớn, TTL có thể tải vô số cổng CMOS mà khônglàm mất Fan Out ở trạng thái LOW

1.7 IC phát tín hiệu hồng ngoại PT2248

Đây là một bộ truyền phát tia hồng ngoại ứng dụng bởi công nghệ CMOS.PT2248 kết hợp với PT2249 tạo ra 10 chức năng, với PT2250 tạo ra 18 chứcnăng và 75 lệnh có thể phát xạ: trong đó 63 lệnh là liên tục, có thể có nhiều tổhợp phím; 12 phím không liên tục, chỉ có thể sử dụng phím đơn Với cách tổhợp như vậy, có thể dùng cho nhiều loại thiết bị từ xa

+ Đặc tính :

- Được sản xuất theo công nghệ CMOS

- Tiêu thụ công suất thấp

Hình 1.4: Sơ đồ chân PT2248

+ Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

+ Chân 2 và 3: là hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao

động ở bên trong IC

+ Chân 4 – 9 (K1 - K6): là đầu của tín hiệu bàn phím kiểu ma trận, các chân từK1 đến K6 kết hợp với các chân 10 đến 12 (T1 – T3) để tạo thành ma trận 18phím

+ Chân 13 ( CODE ): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân khác để tạo ra

tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu

+ Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát, khi không sửdụng có thể bỏ trống

+ Chân 15 ( TXout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM

+ Chân 16 ( Vcc): là chân cấp nguồn dương

Hình 1.5: Sơ đồ khối chức năng của PT 2248

Bộ tạo dao động và bộ phân tần: Để có thể phát được đi xa, ta cần cóxung có tần số 38Khz ở nơi nhận nhưng trên thị trường khó tìm được đúng tần

số nên ta chọn tần số của thạch anh là 455Khz cho bộ tạo dao độn đó tần số sẽđược đưa qua bộ phân tần để chia nó ra thành 12 lần

Mạch điện phím vào: Có tổng cộng 18 phím được nối tới các chân K1 –

K6 và mạch hoạt động thời gian T1 – T3 để tạo ra bàn phím ma trận (6*3)

Hình 1.6: Mạch điện phím vào

+ Phím 1 – 6: là những phím cho ra tín hiệu liên tục khi ấn giữ

+ Phím 7 – 18: là những phím cho ra những tín hiệu không liên tục Tín hiệu sẽ

bị mất ngay khi nhấn vào cho dù có giữ phím

+ Mạch hoạt động tín hiệu thời gian

+ Mạch phát sinh tín hiệu:

+ Lệnh truyền: gồm một từ lệnh được tạo bởi 3 bit mã người dùng, 1 bit mã liêntục, 2 bit mã không liên tục và 6 bit mã ngõ vào Vậy, nó có 12 bit mã.Trong đó,

3 bit mã người dùng được tạo như sau:

Dữ liệu của 3 bit mã T1, T2, T3 sẽ là “1” nếu 1 diode được nối giữa

chân CODE và chân Tn (n = 1-3); và là “0” khi không nối diode

Vì IC thu PT2249, chỉ có 2 bit mã (CODE 2, CODE 3), nên chân

T1 của PT2249 sẽ luôn ở mức “1”

Hình 1.9: Tín hiệu không liên tục

- Khi nhấn bất kỳ 1 phím không liên tục, tín hiệu không liên tục chỉ truyền 2 từlệnh đến ngõ ra

- Tín hiệu liên tục :

Hình 1.10: Tín hiệu liên tục

- Khi nhấn bất kỳ một phím liên tục , tín hiệu liên tục sẽ lặp lại chu kỳ s

khi truyền 2 từ lệnh và thời gian dừng cho đến khi phím không được nhấn nữa

- Một vài tham số quan trọng:

Bảng 1: Một vài thông số kĩ thuật quan trọng

Đặc trưng Biểu tượng Tham số Đơn vị

Điện áp vào Vin Vss -0.5 -> Vcc+0.5 V

Nhiệt độ lưu trữ Tstg -40 -> 125 oC

Bảng 2: Một vài tham số quan trọng1.8 IC thu tín hiệu và mã hóa hồng ngoại PT2249

Hình 1.11: PT 2249

- PT2249 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS Nó có thể điều khiển tối đa

10 thiết bị

Đặc tính :

- Tiêu tán công suất thấp

- Khả năng chống nhiễu rất cao

- Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát PT2249

- Cung cấp bộ tạo dao động RC

Bộ lọc số và Bộ kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn sángkhác nhau như đèn PL Do đó không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt thu

Sơ đồ chân của PT2249

Hình 1.12: Sơ đồ chân PT2249

- Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

- Chân 2 (R) : là đầu vào tín hiệu thu

- Các chân 3 – 7 (H1 - H5) : là đầu ra tín hiệu liên tục Chỉ cần thu được tín hiệutương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức logic “1”

- Các chân 8 – 12 (S5 – S1): là đầu ra tín hiệu không liên tục Chỉ cần thu đượctín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ duy trì ở mức logic “1” trongkhoảng thời gian là 107ms

- Chân 14 và 13 (CODE 2 và CODE 3): để tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữaphần phát và phần thu Mã số của hai chân này phải giống tổ

hợp mã hệ thống của phần phát thì mới thu được tín hiệu

- Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao độngcho mạch

- Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp

Hình 1.13: Sơ đồ khối

Giải thích sơ đồ khối :

Sau khi IC phát PT2248 phát tín hiệu (2 chu kỳ) đi, tín hiệu sẽ

được mắt thu tiếp nhận rồi đưa nó đến chân RXin Chân RXin có nhiệm vụ sẽchỉnh lại dạng sóng của tín hiệu cho chuẩn Sau đó, tín hiệu được đưa tới bộ lọc

số Bộ lọc số có nhiệm vụ lọc lấy các dữ liệu rồi đưa đến thanh ghi Dữ liệu đầutiên được lưu vào thanh ghi 12 bit Tiếp đến, dữ liệu thứ hai sẽ được nạp vàothanh ghi Dữ liệu đầu tiên sẽ được đưa qua bộ đệm ngõ ra nếu mã của nó khớpvới mã của phần phát Trường hợp , mã của dữ liệu không khớp với mã của

phần phát thì quá trình sẽ được lặp lại.

tổ hợp C2=C3=0 Các chân C2 và C3 sẽ ở mức logic “1” nếu một tụ giữa chân Cn(n=2,3) và mass Ngược lại, các chân C2 và C3 sẽ ở mức logic “0” nếu nối xuống mass

Bảng 4: Đối ứng quan hệ phím / mã giữa IC thu PT2249 và IC phát PT2249

Bảng 5: Tham số chủ yếu

Chương II: Rơle điện từ

2.1 Khái niệm chung

Rơle điện từ thường hoạt động dựa trên nguyên tắc của nam châm điện,thường dùng để đóng cắt mạch điện công suất nhỏ có tần số đóng cắt lớn Tínhiệu điều khiển có thể là dòng điện hoặc điện áp

Nếu tín hiệu điều khiển sự hoạt động của rơle là điện áp (tức là cuộn hút đượcđấu song song với nguồn điện) thì rơle điện từ đó được gọi là rơle điện áp Khi

đó cuộn hút thường có số vòng dây lớn, tiết diện dây nhỏ - điện trở thuần củacuộn dây lớn Loại này thường được dùng nhiều trong công nghiệp

Ngược lại nếu, tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là dòng điện (tức là cuộnhút đấu nối tiếp với phụ tải) thì rơle điện từ đó được gọi là rơle dòng điện Khi

đó cuộn hút có số vòng dây ít, tiết diện dây lớn, điện trở thuần của cuộn dâynhỏ

Trong mạch điện công nghiệp rơle đ:iện từ thường không đóng, cắt trực tiếpmạch động lực mà chỉ tác động gián tiếp vào mạch điều khiển, vì vậy nó cònmột tên gọi nữa là rơle trung gian

Hình 2.1: Rơ le

2.2 Cấu tạo chung

-Lõi thép tĩnh thường được gắn cố định với thân vỏ rơle Với rơle điện từ cỡnhỏ thì lõi thép tĩnh thường là một khối thép hình trụ tròn lồng qua cuộn dây -Lá thép động có gắn các tiếp điểm động Ở trạng thái cuộn hút chưa có điện,

Khi đóng điện cho cuộn hút (4), từ thông do cuộn hút sinh ra móc vòng qua cảlõi thép tĩnh (3) và lõi động (2) tạo thành hai cực từ trái dấu ở bề mặt tiếp xúclàm cho lõi động (2) bị hút về phía lõi thép tĩnh Mômen do lực hút này sinh rathắng mômen của lò xo Kết quả làm cho lõi động bị hút về phía lõi tĩnh, tươngứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm ở phía dưới ở trạngthái đóng

Như vậy chỉ nhờ vào sự đóng cắt điện áp cho cuộn hút mà ta có thể thay đổitrạng thái của hàng loạt các tiếp điểm

2.4 Các thông số kỹ thuật và cách lựa chọn rơle điện từ

Khi sử dụng rơle điện từ trong mạch điện ta cần chú ý các thông số kỹ thuật sau:

+ Dòng điện định mức trên rơle điện từ (A): đây là dòng điện lớn nhất cho phép

rơle điện từ làm việc trong thời gian dài mà không bị hư hỏng Về nguyên tắckhi chọn rơle điện từ thì dòng điện định mức của nó không được nhỏ hơn dòngđiện tính toán của phụ tải Dòng điện này chủ yếu do tiếp điểm của rơle điện từquyết định

Để tiết kiệm người ta thường chọn Iđm = (1,2 - 1,5) Itt

Tuy nhiên, nếu rơle điện từ đóng vai trò là rơle trung gian trong mạch điều khiểnthì thông số này không quan trọng lắm

+ Điện áp làm việc của rơle điện từ (điện áp cách ly): đây là điện áp các ly giữa

các bộ phận tiếp điện với vỏ của rơle điện từ Điện áp này không được chọn nhỏhơn điện áp cực đại của lưới điện

+ Điện áp định mức đối với rơle điện áp (V): điện áp này lựa chọn phải phù hợp

với điện áp của mạch điều khiển

+ Dòng điện định mức của cuộn hút đối với rơle dòng điện (A): dòng điện này

được lựa chọn phải phù hợp với dòng điện định mức của phụ tải

+ Tuổi thọ của rơle điện từ: được tính bằng số lần đóng cắt (tính trung bình) kể

từ khi dùng cho đến khi hỏng

+ Tần số đóng cắt lớn nhất cho phép: thường được tính bằng số lần đóng cắt lớn

nhất cho phép trong 1 giờ

Số lượng các cặp tiếp điểm chính, phụ tuỳ thuộc vào chức năng mà rơle điện từđảm nhiệm

2.5 Module hay LED thu tín hiệu hồng ngoại PIC 1018SCL

Hình 2.2: Led thu tín hiệu hồng ngoại

Đối với modul mắt thu trên thì trường có 2 loại module mắt thu tín hiệu hồng ngoại Một loại vỏ sắt và 1 loại vỏ bằng nhựa Dùng loại module này chống được nhiễu bên ngoài và thu được tín hiệu xung quang nó Các xác định chân rất đơn giản là.

Hình 2.4: Sơ đồ khối PIC 1018 SCL

Hình 2.5: Mô tả thu tín hiệu hồng ngoại

Giải thích sơ đồ khối:

Tín hiệu hồng ngoại từ nguồn phát qua bộ truyền đến mạch thu được led hồngngoại nhận rồi đưa qua ba tầng khuếch đại Sau đó tín hiệu này được qua mạchlọc băng thông (Band Pass Filter) để chọn dãy băng thông thích hợp.ở ngõ ra tínhiệu này được qua mạch khuếch đại (AGC) để tăng độ khuếch đại nếu cần thiết.Xung này được qua mach so sánh và phân tích truớc khi vào mạch SchmittTrigger

Mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh có phản hồi như hình sau:

Hình 2.6: Mạch Schmitt Trigger

Lúc này do Vin so sánh với tín hiệu ngõ vào V+ là điện thế trên mạch phân ápR4 – R2, nên theo sự biến thiên giữa hai mức điện áp của Vout, mạch SchimittTrigger cũa cĩ hai ngưỡng so sánh là VH và VL

Hình 2.7: Tín hiệu xung

Qua hình ta nhận thấy, mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh Vin theo haingưỡng VH và VL Khi điện áp Vin vượt qua VH thì giá trị Vout là 0V và khiVin thấp hơn VL thì Vout sẽ ở +Vcc (nghĩa là cĩ sự đảo pha)

Nhiệm vụ chủ yếu của mạch Schmitt Trigger là đổi tín hiệu liên tục thành tínhiệu vuơng với khả năng chống nhiễu cao

Tín hiệu ngõ ra của mạch Schmitt Trigger qua mạch đảo sẽ cho tín hiệu ở ngõcủa PIC – 1018SCL là tín hiệu đảo

Hình 2.8: Sơ đồ mạch phát

Hình 2.9: Sơ đồ tương đương

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý PIC – 1018SCL Thông số kỹ thuật:

- Nguồn cung cấp 2.5-5v thuờng chọn 5v

- Dòng tiêu thụ cực đại ngõ vào =0 ,Ic=1.5mA

2.6 LED quang - LED phát tín hiệu hồng ngoại

Ở quang trở, quang diode và quang transistor, năng lượng của ánh sáng chiếuvào chất bán dẫn và cấp năng lượng cho các điện tử vượt dãi cấm Ngược blạikhi một điện tử từ dãi dẫn điện rớt xuống dãi hoá trị thí sẽ phát ra một nănglượng E=h.f

Dải dẫn điện Dải hóa trị Dải cấm hf Khi phân cực thuận một nối P-N, điện tử tự

do từ vùng N xuyên qua vùng P và tái hợp với lỗ trống (về phương diện nănglượng ta nói các điện tử trong dãi dẫn điện – có năng lượng cao – rơi xuống dãihoá trị - có năng lượng thấp – và kết hợp với lỗ trống), khi tái hợp thì sinh ranăng lượng

Đối với diod Ge, Si thì năng lượng phát ra dưới dạng nhiệt Nhưng đối với diodcấu tạo bằng GaAs (Gallium Arsenide) năng lượng phát ra là ánh sáng hồngngoại (không thấy được) dùng trong các mạch báo động, điều khiển từ xa…).Với GaAsP (Gallium Arsenide phosphor) năng lượng phát ra là ánh sáng vànghay đỏ Với GaP (Gallium phosphor), năng lượng ánh sáng phát ra màu vànghoặc xanh lá cây Các Led phát ra ánh sáng thấy được dùng để làm đèn

báo,trang trí… Phần ngoài của LED có một thấu kính để tập trung ánh sáng phát

ra ngoài

Hình 2.11: Led hồng ngoại

Hình 2.12: Cấu hình Led phẳng Ga-As

Hình 2.13: Sơ đồ Led hồng ngoại

Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED Tuỳ theo mức nănglượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau sẽquyết định màu sắc của LED Thông thường, LED có điện thế phân cực thuậncao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5 – 2,8V tuỳ theo màu sắc phát ra,màu đỏ: 1,4 – 1,8V, vàng: 2 – 2,5V, còn màu xanh lá cây: 2 – 2,8V, và dòngđiện qua LED tối đa khoảng vài mA

Hình 2.14: Sơ đồ nối Led 2.7 Transistor PNP

a.Cấu tạo của Transistor

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giápP-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau

Hình 2.15: Cấu tạo Transistor

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu

là B (Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là

E, và cực thu hay cực góp (Collector) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùngloại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

b.Nguyên tắc hoạt động của Transistor.

Xét hoạt động của Transistor NPN:

Hình 2.16: Hoạt động của Transistor

Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN

Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồnvào cực C và (-) nguồn vào cực E

Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B

và E, trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E

Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E (lúc này dòng IC = 0)

Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điệnchạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB

Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức

Giải thích: Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do

lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự

do từ lớp bán dẫn N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P (cực B) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor

Xét hoạt động của Transistor PNP

Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B

2.8 Tổng quan về FLIP-FLOP ( FF)

2.8.1 Khái niệm FF

Flip-Flop (viết tắt là FF) là mạch dao động đa hài hai trạng thái bền, đượcxây trên cơ sở các cổng logic và hoạt động theo bảng trạng thái cho trước.FF là mạch có khả năng lật lại trạng thái ngõ ra tuỳ theo sự tác động thích hợp của ngõvào, điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc lưu trữ dữ liệu trong mạch và xuất dữ liệu ra khi cần

Ký hiệu FF:

Hình 2.17: Flip - Flop

Nếu các ngõ vào sẽ quyết định ngõ ra là cái gì thì ngõ đồng hồ CK lại chỉ rarằng khi nào mới có sự thay đổi đó Chân Ck có thể tác động mức thấp hay mứccao, cạnh lên hay cạnh xuống tuỳ vào cấu trúc bên trong của từng IC FF, do đóvới một IC FF cố định thì chỉ có một kiểu tác động và chỉ một mà thối, ví dụ với

IC 74ls74 chỉ có một cách tác động là xung Ck tác động theo cạnh lên

Hình 2.18: Sơ đồ IC 74LS74 2.8.2 Phân loại FF

Flip-Flop có bốn loại, kí hiệu khối của 4 loại FF nảy bởi cạnh lên Ck đó là:

Hình 2.19: 4 loại Flip - Flop