I ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI TÓM TẮT NỘI DUNG BÁO CÁO PHẦN I TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI TÓM TẮT NỘI DUNG Các thiết bị điện được nối song song với hệ thống điều khiển từ xa[.]
ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI TÓM TẮT NỘI DUNG BÁO CÁO PHẦN I: TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỀ TÀI TÓM TẮT NỘI DUNG: Các thiết bị điện nối song song với hệ thống điều khiển từ xa đường điện thoại Muốn điều khiển thiết bị điện quay số điện thoại máy điện thoại có thiết bị cần điều khiển Sau quay số xong, sau khoảng hồi chng khơng có nhấc máy mạch tự động đóng tải giả để kết nối thuê bao (thông thoại) với thuê bao gọi Sau kết nối thuê bao mạch phát lời chào mời nhập mật mã , hệ thống đợi nhấn phím khoảng 10s khơng nhấn phím hệ thống tự động ngắt kết nối thuê bao Sau có tín hiệu thơng thoại, người điều khiển bắt đầu nhập mật mã để vào hệ thống điều khiển Nếu người điều khiển bấm sai mật mã không vào hệ thống điều khiển tự động thoát khỏi hệ thống ngắt kết nối Nếu mật mã nhấn cho phép người điều khiển vào hệ thống điều khiển Sau nhấn mật mã, người điều khiển muốn mở hay tắt thiết bị điều khiển theo hướng Hướng 1: Điều khiển thiết bị tay Trong hệ thống số qui định cho thiết bị sau: Mã password vào hệ thống 99 Phím 11 tương ứng mở thiết bị Phím 12 tương ứng mở thết bị Phím 13 tương ứng mở thiết bị Phím 14 tương ứng mở thiết bị Phím 15 tương ứng mở hết thiết bị khơng khỏi chương trình Phím 21 tương ứng tắt thiết bị Phím 22 tương ứng tắt thết bị GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THƠNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Phím 23 tương ứng tắt thiết bị Phím 24 tương ứng tắt thiết bị Phím 25 tương ứng tắt hết thiết bị khơng khỏi chương trình Phím 26 tương ứng tắt hết thiết bị khỏi chương trình Phím 31 cảm biến trạng thái thiết bị Phím 32 cảm biến trạng thái thiết bị Phím 33 cảm biến trạng thái thiết bị Phím 34 cảm biến trạng thái thiết bị Nếu muốn mở thiết bị việc bấm mã 1x (ở x 1, 2, 3, 4, tương ứng thiết bị 1, 2, 3, tất cả) Ví dụ: Muốn mở thiết bị người điều khiển bấm mã 14 Sau bấm mã 14 thiết bị mở Nếu người điều khiển muốn mở hết thiết bị bấm tiếp mã 15 tất thiết bị mở Còn muốn tắt thiết bị việc bấm mã 2x (ở x 1, 2, 3, 4, tương ứng thiết bị 1, 2, 3, tất cả) Ví dụ: Muốn tắt thiết bị người điều khiển bấm mã 22 Sau bấm mã 22 thiết bị tắt Nếu người điều khiển muốn tắt thiết bị bấm tiếp mã 21 thiết bị tắt Trong trình điều khiển, người điều khiển khơng nhớ thiết bị mở hay tắt Vì nhóm chúng em đưa ý tưởng dùng thêm khối cảm biến trạng thái thiết bị Lúc người điều khiển biết trạng thái thiết bị mở hay tắt Ví dụ: Giả sử thiết bị số mở Khi ta nhấn phím 33 hệ thống phát câu thông báo “ thiết bị mở” Cịn thiết bị số đóng Khi ta nhấn phím 32 hệ thống phát câu thơng báo “ thiết bị đóng” GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Chú ý: Khi muốn ngắt kết nối khỏi hệ thống tức thời bấm phím 26, trường hợp không bấm gác máy tải giả đóng hệ thống hoạt động Muốn thay đổi điều khiển khơng lúc gác máy Hướng 2: Điều khiển theo kiểu lập trình sẵn Nếu muốn mở hết thiết bị chờ thiết bị tắt hết nhấn phím 16 Sau khoảng thời gian lập trình thiết bị tắt thiết bị thoát khỏi hệ thống Chú ý: Trong thời gian điều khiển, có người nhấc máy bên máy gọi thơng thoại với người gọi (người điều khiển) Lúc hệ thống phát tiếng nói ưu tiên cho mạch thoại(điện thoại bàn) thiết bị điều khiển GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI PHẦN II: SƠ ĐỒ KHỐI I SƠ ĐỒ KHỐI: KHỐI CẢM BIẾN CHUÔNG KHỐI ĐK &CBTT THIẾT BỊ KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM KHỐI THU DTMF KHỐI ĐÓNG NGẮT TẢI GIẢ KHỐI PHÁT TIẾNG NÓI II NHIỆM VỤ CỦA TỪNG KHỐI : Khối cảm biến chuông : Khối cảm biến chuông mắc song song với hai đường dây Tip Ring thuê bao Khi tổng đài cấp tín hiệu chng cho máy điện thọai th bao, khối có nhiệm vụ nhận biết tín hiệu chng Bình thường khơng có tín hiệu chng ngõ mức logic cao có tín hiệu chng ngõ có mức logic thấp GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THƠNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Các tín hiệu khác : tín điện thọai, tín hiệu tone, tín hiệu báo bận, hồi chuông không tác động đến khối Mặt khác, khối cảm biến chuông phải bảo đảm cách ly điện tín hiệu chng có mức điện áp cao từ 75 Vrms → 90 Vrms ngõ khối phải phù hợp với mức logic 0V mức logic 5V Khối kết nối thuê bao : Khi tổng đài cấp tín hiệu chng cho th bao, khối cảm biến chng nhận biết tín hiệu chng đưa đến khối xử lý trung tâm Khối xử lý trung tâm điều khiển khối kết nối thuê bao, lúc khối kết nối th bao có vai trị đóng tải giả cho thuê bao, để tổng đài cho thông thọai thuê bao với Khi khối tác động điện trở vịng th bao giảm xuống thấp tạo nên động tác có người nhấc máy để tổng đài cho thông thọai với Đồng thời khối phải bảo đảm truyền tín hiệu thọai từ thuê bao gửi nhận tín hiệu thọai từ phía thuê bao bên gửi đến Khối nhận giải mã DTMF : Khi tổng đài cho thông thọai hai thuê bao, đường dây th bao có xuất tín hiệu tone, khối nhận giải mã chúng thành bit tương ứng Tín hiệu tone có dãy tần số : dãy có tần số từ 697 HZ đến 941 HZ, cịn dãy có tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ Cả dãy tần số nằm dãy thông thọai Khi cặp tần số theo tiêu chuẩn DTMF xuất cố định đường dây thuê bao khối có nhiệm vụ giải mã thành bit tương ứng đưa đến khơí xử lý nhận biết Đồng thời mức logic chân điều khiển ngõ khối phải đưa xung mức logic cao để tác động đến khối xử lý trung tâm Khối xử lý tín hiệu : Tín hiệu âm tần với biên độ tín hiệu bé khơng đủ sức tải đường dây thọai chúng khuếch đại đủ lớn để tải đường dây điện thoại phản hồi người điều khiển Khối điều khiển thiết bị : Có thể điều khiển phần mềm người điều khiển từ xa thông qua vi điều khiển, hay tắt - mở tay công tắc trực tiếp từ hệ thống điều khiển GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Khi nhận lệnh tắt – mở thiết bị đươc điều khiển thông qua hệ thống Relay, đồng thời thiết bị dược cãm biến trạng thái mạch cảm biến thiết bị Khối phát tiếng nói: Tiếng nói lưu trữ bên IC ISD 1420 khối có nhiệm vụ báo cho người điều khiển biết trạng thái thiết bị III GIẢI THÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC KHỐI : Khi người điều khiển từ xa gọi số máy điện thoại nơi cần điều khiển tổng đài cấp tín hiệu chng cho th bao th bao khơng bận Mạch điều khiển mắc song song vào đường dây thuê bao Lúc này, khối cảm biến chng phát tín hiệu ngõ thay đổi mức logic từ cao xuống thấp Sự thay đổi mức logic tác động vào dị tín hiệu chng Sau khoảng thời gian định (khoảng hồi chuông) khối vi điều khiển tác động vào khối kết nối thuê bao Khối kết nối thuê bao đóng tải giả vào đường dây điện thoại Lúc tổng đài ngưng cấp tín hiệu chuông kết nối thông thoại cho thuê bao lúc khối phát tiếng nói phát tiếng thông báo, báo hiệu cho người điều khiển biết mạch thông thoại mời người điều khiển nhập mật mã Khi thông thoại, người điều khiển nhấn mã password hệ thống sẵn sàng nhận lệnh điều khiển mạch sẵn sàng nhận tín hiệu điều khiển thiết bị Nếu nhấn sai mã password sau khoảng thời gian vài giây thoát khỏi hệ thống Sau người điều khiển bấm mật mã, người điều khiển bấm mã điều khiển thiết bị (tắt, mở) thiết bị mã thiết bị muốn điều khiển Lúc khối nhận giải mã DTMF giải mã số bấm thành mã nhị phân bit gởi vào khối xử lý trung tâm Người điều khiển nhấn lệnh tắt – mở thiết bị Việc nhận dạng phím bị nhấn khối giải mã DTMF định Khi người điều khiển nhấn phím, cặp tần số DTMF truyền đường dây điện thoại Tần số nằm dãy thơng tín hiệu thoại, tần số cao tần số thấp nên khơng thể trùng lấp với tín hiệu người nói Khi giải mã DTMF hiển thị số nhấn, bit giải mã đưa vào khối xử lý trung tâm để xử lí Khối xử lí trung tâm tiến hành xử lí tín hiệu gởi tín hiệu đến khối điều khiển thiết bị để tắt mở thiết bị đồng thời gởi tín hiệu đến khối phát tiếng nói để phát tiếng thơng báo tương ứng với việc tắt, mở thiết bị GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Trước muốn gác máy ta cần phải tắt hết thiết bị Nếu không tắt thiết bị thiết bị cịn hoạt động sau kết nối ngắt Ngoài việc điều khiển tay yêu cầu tắt hết thiết bị điều khiển lập trình sẵn giúp ta thoải mái việc điều khiển thiết bị Vì điều khiển lập trình sẵn, hệ thống tự ngắt kết nối giải tỏa thuê bao thiết bị tắt hết Với việc điều khiển lập trình sẵn giúp người điều khiển khơng phải bận tâm tắt hết thiết bị hay chưa Và điều quan trọng người điều khiển rút ngắn thời gian điều khiển phí thấp nhiều so với điều khiển tay PHẦN III: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG I KHỐI CẢM BIẾN CHUÔNG: GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Sơ đồ nguyên lý: VC C J1 C1 CON2 TIP RING R2 2.2k 2 10 5/250V D7 - + C2 10 u/50V 12V R1 1.8k J2 C3 10 u/50 V BR ID G E2 DZ P3.3 4N 35 Nguyên lý hoạt động: Khi tổng đài cấp tín hiệu chng cho th bao Tín hiệu chng có thơng số 75Vrms ÷ 90 Vrms, f = 25 Hz, giây có giây khơng Tín hiệu qua tụ C1, tụ C1 có nhiệm vụ ngăn dịng DC cho tín hiệu chng qua Đồng thời, C1 tạo sụt áp AC làm giảm biên độ tín hiệu chng Sau tín hiệu chng qua cầu diode để chỉnh lưu tồn kỳ Mục đích cầu diode khơng tạo ngõ cầu diode tín hiệu điện áp có cực tính định mà cịn tăng đơi tần số gợn sóng, nhấp nhơ tín hiệu, tần số gợn sóng sau qua cầu diode 50Hz Khi tần số lớn việc triệt tiêu độ nhấp nhơ tín hiệu dễ Tụ C2 dùng lọc bớt độ nhấp nhô Tín hiệu qua diode zener qua R1 phân cực thuận cho diode opto Dz có tác dụng chống nhiễu, nhiễu có mức điện áp nhỏ điện áp ngưỡng Vz Dz khơng dẫn, khơng cấp dịng cho diode phát quang opto Khi diode opto phân cực thuận, diode phát quang kích vào cực B transistor có cực C nối điện trở lên nguồn +5V thông qua điện trở R2 phân cực cho transistor Khi có tín hiệu chng transistor dẫn bảo hịa tạo ngõ cực C mức logic thấp Khi khơng có tín hiệu chng transistor ngưng dẫn tạo mức logic cao cực C Tóm lại có tín hiệu chuông, mạch cho mức logic 0, khơng có tín hiệu chng mạch cho mức logic Ngồi thơng thoại, tín hiệu thoại khác có biên độ nhỏ nên không đủ tác động đến mạch, mạch khơng ảnh hưởng đến tín hiệu khác ngoại trừ tín hiệu chng 3/ Thiết kế tính toán: GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THƠNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Tín hiệu chuông tổng đài cấp cho thuê bao có điện áp hiệu dụng khoảng 75Vrms đến 90Vrms Mỗi xa tín hiệu lại bị suy giảm diện trở đường dây truyền tải Nên ta chọn điện áp tín hiệu chuông 75 VRMS có tần số theo tiêu chuẩn 25HZ Chọn dòng qua Opto IOpto = 4mA, sụt áp led Opto khoảng 1,1V Điện áp chịu đựng C1 phải chọn cho lớn lần điện áp tín hiệu chuông Do chọn C1 tụ không cực tính có thông số C1 =105/250V Do chỉnh lưu toàn sóng nên dòng điện AC là: I = (1/2 ) = Id =4mA Với giá trị C1 ta chọn điện áp tín hiệu chuông sau qua tụ C1 là: VRMS = 75VAC - ( ).4mA = 25.46V Điện áp chiều sau chỉnh lưu: VDC = (2 / Π)*VAC = 0,9*25,46 = 22,914 VDC Khi led opto dẫn áp rơi led khoảng 1.1VDC.Mặt khác để hạ áp chiều hạn dòng qua led opto 4mA ta chọn phương pháp dùng diode Zener điện trở Chọn diode Zener có : VZ = 12V Giá trị điện trở R1 : R1 = - - = = 2,45K Choïn R1 = 2,2kΩ GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Tụ C2 , C3 tụ lọc cầu diode, chọn C2 = C3 = 10μF/50V Tính R2 : Ta chọn opto PC817 có thông số: -IF = 10mA (dòng điện qua diode bên opto coupler) -VCEO = 30V -Hệ số truyền đạt 100% -Mạch điện ngõ dùng transistor -Hiệu điện cách điện VDC = 3350V -Điện diode bên optron 1,5V IF = 10mA -VCE = 0,3V ngõ IC=5mA Thông số chọn để tính toán R2 : IC = 4mA Doøng colector R2 = = 1,17K Chọn R2 = 1.2KΩ Các thông số mạch tính toán : C1 = 105/250V, C2 = C3 = 10μF/50V R1 =2,2K, R2 = 1.2k Diode zener coù Vz = 12V II KHỐI TẠO TẢI GIẢ : Sơ đồ nguyên lý: GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG 10 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI Có nhiều loại Relay ta chọn Relay có điện áp 5V điện trở danh định 100Ω nhìn vào mạch ta thấy làm cho transistor dẫn bảo hồ tạo dịng điện từ nguồn 5V qua Relay mass làm cho Relay hoạt động Khi trasistor trạng thái tắt ngăt dòng qua mạch cuả relay làm cho relay tắt Chọn A1015 có thơng số: PCmax = 900mW ICmax = 1A β = 60 ÷ 230 Để Q1 dẫn bảo hoà : β*IC/Q1 ≥ IC/Q1 Mà IB/Q1 = (VÑK RELAY – VBE/Q1)/R3 (1) IC/Q1 = VDD/RRELAY (2) (1) (2) β*(VÑKRELAY – VBE)/R3 ≥ VDD/RRELAY R3 R3 R3 ≤ 3360 Ω Do ta chọn R3 = 2.7k III KHỐI NHẬN VÀ GIẢI MÃ DTMF : Sơ đồ nguyên lý : GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG 12 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI SW SW R3 10K D2 56K 5.6V 10 D1 17 4148 R5 R6 16 100K 16 68K 5.6V J5 56K 17 R 150K TI P C A P N P 56K 330K 47K D3 R 10 0.1 R7 R8 C3 18 R4 R IN G C A P N P 56K U1 R2 C2 C1 SW 10 SW 18 VC C R 11 8870 15 14 13 Y1 12 11 14 13 12 11 S TD J4 C R Y S TA L 15 P -P KHOI THU DTMF Nguyên lí hoạt động : Điện áp ngõ vào ST/GT gọi điện VC Ban đầu cặp tần số mã tone qua lọc tần số (dial tone filter) Bộ tách tín hiệu thành hai nhóm Một nhóm tần số thấp, nhóm tần số cao Việc thực nhờ lọc thơng dãy bậc Nhóm thứ lọc thơng dãy tần số từ 697HZ đến 941HZ nhóm thứ hai lọc thông dãy tần số từ 1209 HZ đến 1633 HZ Hai nhóm tín hiệu biến đổi thành xung vng dị Zero crossing Sau có xung vng, xung xác định tần số kiểm tra chúng có tương ứng với cặp tần số chuẩn DTMF hay không nhờ thuật tốn trung bình phức hợp (complex averaging) Nhờ kỹ thuật mà mạch bảo vệ tone gây từ tín hiệu bên ngịai mà tín hiệu làm cho sai lệch tần số nhỏ Khi dò nhận đủ có hai tone thích hợp ngõ EST lên mức cao EST lên mức cao làm cho VC tăng đến ngưỡng mà lớn VTST tác động vào ngõ ST/GT làm cặp tone ghi nhận Lúc điện VC tiếp tục tăng lên Sau thời gian trễ định ngõ STD chuyển lên mức cao Lúc cặp tone ghi nhận sẵn sàng truy xuất ngõ ngõ TOE mức tích cực cao bit mã giải mã truy xuất bên ngòai Sau thời gian chuyển trạng thái lên GVHD: PHAN TUẤN ANH TRANG 13 ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN THÔNG QUA MẠNG ĐIỆN THOẠI mức cao ngõ STD chuyển xuống mức thấp VC giảm xuống, VC