Đồ Án Thiết kế và thi công Điều khiển quạt từ xa dùng IC 89S51 gồm Code và sơ đồ mạch in hoàn chỉnh. Đồ Án Thiết kế và thi công Điều khiển quạt từ xa dùng IC 89S51 gồm Code và sơ đồ mạch in hoàn chỉnh
SƠ LƯỢC VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
Khái niệm
Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó mà con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống, khoảng cách đó tùy thuộc vào từng hệ thống có mức phức tạp khác nhau
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 như hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng vô tuyến…
Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa
- Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tín hiệu rồi phát đi
- Đường truyền : đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát lên thiết bị thu
- Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, biến đổi và 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 điểm chấp hành
- Ở điểm chấp hành ( thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự chính xác của mã mới nhận
Thiết bị phát Đường truyền
Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa
Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên ta cần phải nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi phải nhanh chóng và chính xác theo những yêu cầu sau: a Kết cấu tin tức:
Trong hệ thống điều khiển từ xa, độ tin cậy của truyền dẫn tin tức phụ thuộc chặt chẽ vào kết cấu tin tức Kết cấu tin tức bao gồm hai yếu tố: lượng tin tức và chất lượng tin tức Về lượng tin tức, hệ thống phải xác định các xung phù hợp cho lượng tin tức điều khiển và lượng tin tức được điều khiển, đồng thời tìm kiếm các phương pháp tối ưu để hợp thành các xung này nhằm đạt được dung lượng lớn nhất và tốc độ truyền nhanh nhất.
- 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 quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép.
Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa
Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng đã được rời rạc hóa, tin tức thường phải được biến đổi thông qua một loại phép biến đổi thành số( thường là số nhị phân) rồi mã hóa và được phát đi từ máy Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép biến đổi trên: giải mã, liên tục hóa…
Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu
Trong điều khiển từ xa, ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có 2 phần tử [0] và [1]
Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi để chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện và sửa sai
Mã phát hiện và sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai, mã sửa sai, mã phát hiện và sửa sai
Dạng sai có thể phân thành 2 loại:
- Sai độc lập: trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai lầm đó không liên quan nhau
- Sai tương quan: được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau
Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác suất sai nhầm trong kênh truyền
Hiện nay, lý thuyết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sửa sai được nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp.
Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển từ xa
b Sơ đồ khối máy thu Tín hiệu điều khiển
Tín hiệu sóng mang Điều chế tín hiệu
Chấp hành Điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến:
Khái niệm
Là hệ thống truyền tín hiệu từ nơi này đến nơi khác bằng sóng điện từ Tín hiệu thông tin được truyền đi từ nơi phát được chuyển thành tín hiệu điện, sau đó được mã hóa để truyền đi, tại nơi thu, tín hiệu sẽ được giải mã tái tạo lại thông tin ban đầu.
Sơ đồ khối máy phát
Khối phát lệnh điều khiển: dùng các phím để phát lệnh điều khiển theo phương thức ma trận phím hay các phím riêng lẻ
Khối mã hóa: biến đổi sóng dao động điện được tạo ra từ bàn phím lệnh thành sóng điện có tần số đặc trưng cho lệnh điều khiển tương ứng
Khối dao động cao tần: tạo dao động bên trong máy phát, có nhiệm vụ làm sóng mang để chuyên chở tín hiệu điều khiển trong không gian
Khối điều chế: phối hợp 2 tín hiệu dao động lại với nhau
Khối khuếch đại cao tần: khuếch đại biên độ tín hiệu nhằm tăng cường công suất bức xạ sóng điện từ Điều chế Phát lệnh điều khiển
Sơ đồ khối máy thu
Khối khuếch đại cao tần: khuếch đại biên độ tín hiệu cao tần thu được từ antena để bù lại năng lượng của sóng điện từ tiêu hao khi lan truyền trong môi trường
Khối dao động nội: là dao động cao tần hình sin, biến đổi năng lượng dao động môt chiều thành xoay chiều có tần số theo yêu cầu Khối dao động nội là dao động tự kích có tần số ổn định cao
Khối trộn tần: biến đổi tín hiệu cao tần thành tín hiệu trung tần, với tần số này việc thiết kế mạch cũng như độ ổn định trở nên dễ dàng hơn Khối trộn tần còn có nhiệm vụ khuếch đại biên độ tín hiệu trung tần chung
Khối tách sóng: có nhiệm vụ triệt tiêu sóng mang cao tần, phục hồi lại tín hiệu điều khiển
Khối giải mã: nhận biết tín hiệu vừa phát đi để phát ra lệnh tác động đúng thiết bị cần điều khiển
Khối lệnh điều khiển: gồm các mạch động lực, đóng ngắt nguồn cho thiết bị, hay điều chỉnh chức năng thiết bị đã được đặt trước
Lệnh điều khiển Thiết bị Dao động nội
Tách sóng Khuếch đại cao tần Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại:
Khái niệm tia hồng ngoại
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, cú bước súng khoảng 0.8 đến 0.9àm, tia hồng ngoại cú vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0 o K đều phát ra tia hồng ngoại
Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng( sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự…) Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất, vì vật liệu bán dẫn “ trong suốt “ đối với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài Có những vật mắt ta thấy “ phản chiếu sáng”, nhưng đối với tia hồng ngoại đó là những vật “phản chiếu tối” Có những vật ta thấy nó dưới màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên trong suốt Điều này giải thích tại sao Led hồng ngoại có hiệu suất cao hơn Led cho màu xanh, màu đỏ….và giải thích rằng vật liệu bán dẫn “trong suốt” với Led hồng ngoại
Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu Nó ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, lượng thông tin có thể đạt được 3Mbit/s Lượng thông tin truyền đi bằng ánh sáng hồng ngoại lớn rất nhiều lần so với sóng điện từ Trong kỹ thuật truyền tin bằng sợi quang dẫn không cần các trạm khuếch đại giữa chừng, người ta có thể truyền một lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi tơ quang với đường kín 0.13mm với khoảng cách 10km đến 20km Tia hồng ngoại dễ hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém, Trong điều khiển từ xa chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng Đời sống của Led hồng ngoại dài đến 100000 giờ ( hơn 11 năm), Led hồng ngoại không phát sáng cho lợi điểm trong các thiết bị kiểm soát vì vậy không gây ra sự chú ý a Nguồn phát sóng hồng ngoại và phổ của nó:
Các nguồn sáng nhân tạo thường chứa nhiều sóng hồng ngoại Hình đưới đây cho ta quang phổ của các nguồn phát sáng này
IRED: diode hồng ngoại Q: đèn thủy tinh
LA: laser bán dẫn W: bòng đèn điện với dây tiêm vonfram
LR: đèn huỳnh quang PT: photo transistor
Ph phổ của mắt người và photo transistor (PT) có sự khác biệt đáng kể Đèn thủy tinh hầu như không phát tia hồng ngoại Ngược lại, phổ của đèn huỳnh quang bao gồm đặc tính của nhiều phổ khác PT có phổ rộng, không nhạy cảm với vùng ánh sáng khả kiến nhưng có độ nhạy cực đại tại đỉnh phổ của LED hồng ngoại.
Người ta có thể dùng quang điện trở, phototransistor, photodiode để thu sóng hồng ngoại gần Để thu sóng hồng ngoại trung bình và xa phát ra từ cơ thể con người, vật nóng….Loại detector với vật liệu Lithiumtitanat hay tấm chất dẻo Polyviny- Lidendifluorit(PVDF) Cơ thể con người phát ra tia hồng ngoại với độ dài sóng từ 8ms đến 10ms
+ Ứng dụng: Ứng dụng vào nhiều lĩnh vực kỹ thuật sau: Đo độ sáng trong quang phổ
Làm cảm biến trong rất nhiều hệ thống tự động hóa
+ Ứng dụng: Đo ánh sáng
Cảm biến quang đo tốc độ
Dùng trong thiên văn theo dõi các ngôi sao, đo khoảng cách bằng quang Điều khiển tự động trong máy chụp hình
Độ nhạy cao hơn diode quang nên transistor quang có phạm vi ứng dụng rộng rãi hơn, bao gồm: đóng ngắt mạch điện, điều khiển tự động trong công nghiệp và các mạch cảm biến quang cần độ nhạy cao.
Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại
- Giải thích sơ đồ khối phát:
Khối phát có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển, mã hóa và phát tín hiệu đến máy thu, lệnh truyền đi đã được điều chế
+ Khối phát lệnh điều khiển:
Khối điều khiển từ nút nhấn hay bàn phím thực hiện nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển khi nút nhấn được ấn Các nút nhấn được sắp xếp theo hàng và cột, tạo thành ma trận nút Lệnh điều khiển sau đó sẽ được truyền tới bộ xử lý để thực hiện các hành động tương ứng.
Dao động tạo sóng mang
Khuếch đại Mạch chấp hành đến bộ mã hóa dưới dạng các bit nhị phân tương ứng với từng phím điều khiển
+ Khối mã hóa: Để truyền các tín hiệu khác nhau đến máy thu mà chúng không lẫn lộn nhau, ta phải tiến hành mã hóa các tín hiệu ( lệnh điều khiển) Khối mã hóa này có nhiệm vụ biến đổi các lệnh điều khiển thành các bit nhị phân, hiện tượng biến đổi này gọi là tạo mã hay mã hóa Có nhiều phương pháp mã hóa khác nhau: điều chế biên độ xung, điều chế độ rộng xung, điều chế vị trí xung, điều chế mã xung Trong kỹ thuật điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại phương pháp điều chế mã xung thường được sử dụng nhiều hơn cả, vì phương pháp này tương đối đơn giản và dễ thực hiện
+ Khối dao động tạo sóng mang:
Khối này có nhiệm vụ tạo sóng mang tần số ổn định, sóng mang này sẽ mang tín hiệu điều khiển khi truyền ra môi trường
Khối này có nhiệm vụ kết hợp tín hiệu điều khiển đã mã hóa sóng mang để đưa đến khối khuếch đại
Khuếch đại tín hiệu đủ lớn để LED phát hồng ngoại phát tín hiệu ra môi trường
Biến đồi tín hiệu điện thành sóng hồng ngoại và phát ra môi trường b Sơ đồ khối thu:
Chức năng của máy thu là thu được tín hiệu điều khiển từ máy phát, loại bỏ sóng mang, giải mã tín hiệu điều khiển thành các lệnh riêng biệt, từ đó mỗi lệnh sẽ đưa đến khối chấp hành cụ thể
- Giải thích sơ đồ khối thu:
Thu tín hiệu hồng ngoại do máy phát truyền tới và biến đổi thành tín hiệu điều khiển
Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển lớn lên từ Led thu hồng ngoại để quá trình xử lý tín hiệu được dễ dàng
Khối này có chức năng triệt tiêu sóng mang, chĩ giữ lại tín hiệu điều khiển như tín hiệu gửi đi từ máy phát
Nhiệm vụ của khối này là giải mã tín hiệu điều khiển thành các lệnh điều khiển dưới dạng các bit nhị phân hay các dạng khác để đưa đến khối chấp hành cụ thể Do đó khối này rất quan trọng
Có nhiệm vụ giữ nguyên trạng thái tác động khi tín hiệu điều khiển không còn, điều này có nghĩa là khi phát lệnh điều khiển ta chỉ tác động vào phím ấn 1 lần, trạng thái mạch chỉ thay đổi khi ta chỉ tác động vào nút khác thực hiện điều khiển lệnh khác
Khuếch đại tín hiệu điều khiển đủ lớn để tác động được vào mạch chấp hành
Có thể là relay hay một linh kiện điều khiển nào đó, đây là cuối cùng tác động trực tiếp vào thiết bị thực hiện nhiệm vụ điều khiển mong muốn
So sánh phương pháp điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại và sóng vô tuyến:
Ưu và khuyết điểm của từng phương pháp
a Phương pháp điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến:
+ Truyền đạt tín hiệu với khoảng cách xa
+ Không bị ảnh hưởng nhiều đối với vật cản
+ Tầm phát rộng nhiều hướng khác nhau nên có thể điều khiển cùng một lúc đối với thiết bị nhận nhiều kênh đồng thời
+ Khi phát hay thu đều cần có Antena
+ Hay bị ảnh hưởng nhiễu gây méo dạng hoặc sai tín hiệu nên không điều khiển được
+ Vô tuyến bị nhiễu nên hệ thống mã hóa phức tạp hơn
+ Tính khả thi thấp vì nhiều linh kiện b Phương pháp điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại:
+ Led phát và thu nhỏ, gọn, dễ thiết kế lắp đặt và có độ tin cậy cao
+ Áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ
+ Điều khiển được nhiều thiết bị
+ Tính khả thi cao, linh kiện dễ tìm thấy và thi công dễ
+ Tầm xa bị hạn chế
+ Do vấn đề nhiễu hồng ngoại vì vậy môi trường bị hạn chế chỉ ở trong phòng
+ Hạn chế khi bị vật cản nên không thể phát xa được
Phân tích ưu khuyết điểm:
Vấn đề tần số sóng mang
Khi cần phát đi xa cần phải có sóng mang để truyền tin tức cần truyền Với phương pháp vô tuyến sử dụng sóng mang tần số khá cao nên khó thi công Mặc khác, phương pháp dùng sóng vô tuyến phải tuân theo quy định của bưu điện, còn phương pháp dùng tia hồng ngoại sử dụng tần số thấp, dễ thi công.
Vấn đề thu – phát
Phương pháp dùng sóng vô tuyến truyền thống gặp nhiều bất tiện do sử dụng ăng-ten thu và phát cồng kềnh, ảnh hưởng bởi độ dài ăng-ten, môi trường và địa hình Ngoài ra, việc phối hợp trở kháng giữa ăng-ten thu và mạch khuếch đại công suất cũng phức tạp.
Với phương pháp điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại thì có nhiều ưu điểm hơn như gọn nhẹ, không cần đến antena thu – phát, kích thước led hồng ngoại nhỏ nên dễ bố trí, giá thành linh kiện không cao.
Vấn đề công suất phát
Để nâng cao khoảng cách điều khiển thì phải nâng cao công suất phát, độ nhạy của thiết bị Trong trường hợp điều khiển dùng sóng vô tuyến có nhược điểm là công suất tiêu tán trên mạch lớn
Với phương pháp điều khiền từ xa dùng tia hồng ngoại thì để tăng cường khoảng cách phát thì ta có thể tăng số lượng led phát hay phân cực cho led chạy mạnh hơn.
Phạm vi ứng dụng
Sóng hồng ngoại được ứng dụng phổ biến trong điều khiển từ xa các thiết bị gia dụng, tuy nhiên phạm vi hoạt động của sóng hồng ngoại khá hẹp So với sóng hồng ngoại, sóng vô tuyến sở hữu khả năng điều khiển vượt trội hơn, cho phép thiết bị hoạt động trong phạm vi rộng hơn.
Khả năng thực thi
Những hạn chế về thiết bị là một cản trở đáng kể trong quá trình thực hiện, bao gồm sự khan hiếm của các linh kiện thiết yếu như IC 9418, 9419, LED phát, đầu thu hồng ngoại và các cuộn dây cộng hưởng Ngoài ra, việc thiếu các thiết bị đo lường cũng gây khó khăn cho quá trình chế tạo và hiệu chỉnh mạch vô tuyến.
Chọn phương án thi công
Sau khi phân tích và so sánh những thuận lợi và khó khăn cơ bản, em nhận thấy phương pháp điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại dễ thi công và được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện như đóng ngắt các tiếp điểm…Nên em chọn dùng kỹ thuật điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại vào việc điều khiển bật tắc quạt, tốc độ quay của quạt và điều khiển cho quạt quay qua quay lại
Giới thiệu một số mạch ứng dụng dùng tia hồng ngoại điều khiển:
Tai nghe hồng ngoại
Khi sử dụng tai nghe radio, casset, tv… ta luôn có cảm giác vướng víu dây dẫn, không được tự do đi lại, rất bất tiện Sau đây là mạch ứng dụng thu – phát tín hiệu hồng ngoại giúp cho ta vừa đi lại tự do trong phòng của mình vừa nghe nhạc, tin tức mà không ảnh hưởng tới người khác a Sơ đồ nguyên lý mạch phát: b Sơ đồ nguyên lý mạch thu:
Vòi nước điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại
a Sơ đồ nguyên lý mạch phát: b Sơ đồ nguyên lý mạch thu:
GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH
Sơ lược về IC 9148
Mạch điện IC 9148 sử dụng công nghệ CMOS qui mô lớn để chế tạo là một loại linh kiện phát xa mã hóa tia hồng ngoại rất thông dụng, phạm vi áp nguồn điện là 2.2 – 5.5V Vì sử dụng công nghệ CMOS để chế tạo nên công suất tiêu hao cực thấp, dòng điện trạng thỏi tĩnh chỉ 10àA, nú cú thể sử dụng nhiều tổ hợp phớm, linh kiện bờn ngoài rất ít, mã số của nó thích hợp với nhiều qui mô khác, chỉ cần nối ngoài linh kiện LC hoặc bộ dao động gốm là có thể gây ra dao động.
Sơ đồ và chức năng các chân của IC 9148
a Sơ đồ chân của IC 9148: b Chức năng của các chân:
Chân 1: GND là đầu âm của dòng điện nối với đất
Chân 2 và chân 3: XT và XTN hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao động bên trong IC
Chân 4 đến chân 9: ( k1 –k6) là đoạn đầu vào tín hiệu của bàn phím kiểu ma trận
Chân 10 đến chân 12: ( T1 – T3) kết hợp với các chân k1 đến k6 có thể tạo thành 18 phím
Chân 13: ( code) là đầu vào của mã số, dùng mã số để truyền tải và tiếp nhận
Chân 14: (Test) là đầu đo thử, bình thường khi sử dụng có thể bỏ trống
Chân 15: ( Txout) là đầu ra tín hiệu truyền tải tín hiệu 12 bit thành một chu kỳ, sử dụng sóng mang 38KHZ để điều chế
Chân 16: (Voo) là đầu dương của nguồn điện nối với điện áp một chiều 2.2 – 5.5V, điện áp làm việc bình thường 3V
Bên trong IC 9148 do bộ phận dao động, bộ phân tần, bộ giải mã, mạch điện đầu vào của bàn phím, bộ phận phát mã số tạo thành c Sơ đồ khối bên trong IC 9148: d Tham số chủ yếu của 9148: e Tham số cực hạn của IC 9148
Nguyên lý hoạt động
Trong IC 9148 có chứa bộ đảo pha CMOS là điện trở định thiên cùng nối bộ dao động bằng thạch anh hoặc mạch điện dao động công hưởng Khi tần số của bộ phận dao động thiết kế xác định là 455Khz, thì tần số phát xạ sóng mang là 38Khz Chỉ khi có thao tác nhấn phím mới có thể tạo ra dao động, vì thế đảm bảo công suất của nó tiêu hao thấp, nó có thể thông qua các chân k1đến k6 và đầu ra thứ tự thời gian chân T1 đấn T3 để tạo ra bàn phím 18 phím theo kiểu ma trận
Lệnh phát ra của nó do mã 12 bit tạo thành, trong đó 3 bit đầu tiên là mã số người dùng, 3 bit tiếp theo là mã liên tục hay không liên tục và 6 bit còn lại là mã do phím bấm
Các bit mã C1, C2, C3 được thực hiện bằng việc nối hay không nối các chân T1, T2, T3 với chân code bằng các diode, nếu nối qua diode thì các C tương ứng sẽ là mức 1, nếu không nối qua diode thì sẽ là mức 0 H tương ứng với T1 là mã liên tục, S1 ứng với T2 và S2 ứng với T3 là mó khụng liờn tục( duy trỡ khoảng 107às) D1 đến D6 là mó số của số liệu phát ra Phím của nó và sự đối ứng mã quan hệ với nhau như bảng sau:
IC 9149 được chế tạo trên công nghệ CMOS, kết hợp với IC phát 9148 tạo thành bộ thu-phát trong điều khiển từ xa hồng ngoại.
Sơ đồ và chức năng các chân 9149
- Chân 1: là đầu âm của dòng điện nối đất
- Chân 2: (RxIN) là đoạn đầu vào của tín hiệu thu, tín hiệu sau khi được lọc bỏ sóng mang
- Chân 3 đến chân 7: (HP1 – HP5) là đầu ra tín hiệu liên tục
- Chân 8 đến chân 12: ( SP1 – SP5) là đầu ra tín hiệu không liên tục, tín hiệu tiếp nhận của đầu vào tương ứng một lần, mức điện cao của đầu ra duy trì khoảng 107ms
- Câu 13,14: Là đầu so sánh mã truyền theo tương đối chính xác, mã số thu được và mã số định trước của mạch này phải hoàn toàn giống nhau mới có thể thu được.
- Chân 15: (OSC) là đầu vào dao động, điện trở ghép song song đến dất và tụ điện của đầu này gây ra dao động
- Chân 16: (VDD) là đầu dương của dòng điện, thường mắc điện áp khoảng 4.5 – 5V
Mạch điện bên trong của IC thu do: bộ phận dao động, bộ đếm số cộng, bộ nhớ dịch hàng đầu vào, bộ phận kiểm tra số liệu, bộ phân kiểm tra mã, mạch đếm mạch xung đầu vào, mạch điện khóa cố định, mạch điện kiểm tra độ sai sót, bộ phận đếm đầu vào…tạo thành c Các tham số của IC 9149:
Nguyên lý hoạt động
Tín hiệu khi nhận được từ mạch phát của IC 9148 sẽ được khuếch đại, tách sóng mang sau đó đưa đến đầu vào mạch điện
Trong tín hiệu phát ra của IC 9148 là một chuỗi tín hiệu 12 bit,trong đó tín hiệu C1, C2, C3 cung cấp mã số người dùng, vì vậy bên IC 9149 phải có mã số tương ứng, nếu mã bên thu không tương ứng với bên phát thì không thể thu được tín hiệu, những máy khác nhau có thể có những mã khác nhau do người dùng quy định
Bảng phối hợp mã người dùng của IC 9148 và IC 9149 được cho như sau:
Đèn LED hồng ngoại (IR LED) hay còn gọi là nguồn phát tia hồng ngoại, tương tự như LED thông thường nhưng phát ra tia hồng ngoại Được cấu tạo từ hợp chất Arsenic-Galium (GaAs), LED hồng ngoại có tuổi thọ cao lên tới 100.000 giờ (khoảng 11 năm).
- Dòng điện thuận: từ vài chục mA đến vài trăm mA
- Công suất cực đại: vài trăm mW
Ký hiệu và hình dáng của Led hồng ngoại Chọn tần số thạch anh cho IC 9148:
Tần số sóng mang mã truyền là tần số thu được do vi mạch phát mã hóa sau khi tiến hành chia tần 12 đối với tần số dao động của bộ cộng hưởng bằng thạch anh được đấu bên ngoài, cho nên mức độ ổn định và độ thấp của tần số này phụ thuộc vào chất lượng và qui cách của mạch thạch anh Để có thể phát đi xa, ta cần có một xung có tần số 38 Khz ở nơi nhận, vì trong IC 9148 có bộ dao động và bộ phân tần nên ta chọn tần số cho thạch anh là 455Khz
Transistor là một linh kiện bán dẫn thường được sử dụng như một thiết bị khuyết đại hoặc một khóa điện tử
- Mỗi transistor đều có 3 cực:
+ Cực nền ( base) + Cực thu (collector) + Cực phát ( emitter0
C1815 là transistor loại NPN gồm 3 miền tạo bởi 2 tiếp giáp p-n, trong đó miền giữa là bán dẫn loại p Miền có mật độ tạp chất cao nhất ký hiệu là n ++ là miền phát ( emitter), miền có mật độ tạp chất thấp hơn ký hiệu là n là miền thu ( collector), miền giữa có mật độ tạp chất thấp nhất ký hiệu là p gọi là miên gốc ( base) Ba chân kim loại gắn liền với 3 miền tương ứng với 3 cực emitter (E), base ( B), collector ( C)
Ký hiệu và hình dạng của C1815 Bộ thu hồng ngoại:
Cấu tạo bán dẫn của quang transistor coi như gồm có một quang diode và 1 quang transistor
Quang điện trở sử dụng mối nối P-N giữa cực B và cực C của tranzito làm quang điốt cảm quang và khuếch đại tín hiệu bằng tranzito Khi có ánh sáng chiếu vào, dòng điện rò rỉ IBC tăng mạnh và trở thành dòng IB được khuếch đại Độ khuếch đại lên tới 100-1000 lần, nhưng khuếch đại không tuyến tính theo cường độ ánh sáng Tuy nhiên, quang điện trở có tốc độ làm việc chậm do tụ ký sinh CCB, chỉ đạt tần số làm việc tối đa khoảng vài trăm kHz, thấp hơn nhiều so với quang điốt (có thể lên tới vài chục MHz).
Giới thiệu về VĐK 8051: a Sơ lược về vi điều khiển:
Vào năm 1971 tập đoàn Intel đã giới thiệu 8080, bộ vi xử lý( micro-processor) thành công đầu tiên, sau đó không lâu, các hãng khác như Motorola, RCA… Đã giới thiệu các bộ vi xử lý tương tự: 6800,1810,6502 và Z80 Bản thân các vi mạch này tuy không có nhiều hiệu quả sử dụng nhưng khi là 1 phần của một máy tính đơn board, chúng trở thành phần trung tâm trong các sản phẩm có ít dùng để nghiên cứu và thiết kế
Vào năm 1976 Intel giới thiệu bộ vi điều khiển ( microcontroller) 8748, một chip tương tự như các bộ vi xử lý và là chip đầu tiên trong họ vi điều khiển MCS-48.8748 là một vi mạch chứa trên 17000 transistor bao gồm một CPU, 1K byte EPROM, 64 byte Ram, 27 chân xuất nhập và 1 bộ định thời 8 bit IC này và các IC khác tiếp theo của họ MCS-48 đã nhanh chóng trở thành chuẩn công nghiệp trong các ứng dụng hướng điều khiển b Vi điều khiển 8051:
1980 Intel công bố chip 8051, bộ vi điều khiển đầu tiên của họ vi điều khiển MCS-51 So với 8048, chip 8051 chứa trên 60000 transistor bao gồm 4 K byte ROM, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, 1 port nối tiếp và 2 bộ định thời 16 bit – một số lượng mạch đáng chú ý trong một IC đơn Họ 8051 là một trong những bộ vi điều khiển mạnh và linh hoạt nhất, đã trở thành bộ vi điều khiển hàng đầu trong những năm gần đây c Sơ đồ và chức năng các chân của vi điều khiển 8051:
Port 0: các chân từ 32 đến 39, có 2 công dụng Trong các thiết kế có tối thiểu thành phần, port 0 được sử dụng làm nhiệm vụ xuất/ nhập Trong các thiết kế lớn hơn có bộ nhớ ngoài, port 0 trở thành bus địa chỉ và bus dữ liệu đa hợp
Port 1: các chân từ 1 đến 8, chỉ có công dụng là xuất/nhập và được dùng để giao tiếp với các thiết bị bên ngoài khi có yêu cầu Không có chức năng nào khác nữa gán cho các chân của port 1, nghĩa là chúng ta có thể sử dụng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi
Port 2:các chân từ 21 đến 28, có 2 công dụng, hoặc làm nhiệm vụ xuất/nhập hoặc là byte địa chỉ cao của bus địa chỉ 16 bit cho các thiết kế có bộ nhớ chương trình ngoài hoặc các thiết kế có nhiều hơn 256 byte bộ nhớ dữ liệu ngoài
Port 3: các chân từ 10 đến 17, có 2 công dụng Khi không hoạt động xuất/nhập, các chân của port 3 có nhiều chức năng riêng được mô tả như sau:
Bit Tên Địa chỉ bit Chức năng
P3.0 RxD B0H Chân nhận dữ liệu của port nối tiếp P3.1 TxD B1H Chân phát dữ liệu của port nối tiếp
P3.2 INT0 B2H Ngõ vào ngắt ngoài 0
P3.3 INT1 B3H Ngõ vào ngắt ngoài 1
P3.4 T0 B4H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 0
P3.5 T1 B5H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 1
P3.6 WR B6H Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
P3.7 RD B7H Điều khiển đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài
P1.0 T2 90H Ngõ vào của bộ định thời/đếm 2
X 91H Nạp lại/thu nhận của bộ định thời
2 PSEN: chân cho phép bộ nhớ chương trình
ALE: chân cho phép chốt địa chỉ
EA: chân truy xuất ngoài Nếu chân này nối lên nguồn 5V thì thực thi chương trình trong ROM nội, nếu chân này nối xuống GND thì thực thi chương trình chứa ở bộ nhớ ngoài
RST: chân reset, dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống
Các chân XTAL1 và XTAL2: dùng để ghép với thạch anh có tần số dao động là
Opto hay còn gọi là cách ly quang, là linh kiện tích hợp gồm một LED và một photodiode hoặc phototransistor Vai trò của opto là cách ly giữa các khối chênh lệch điện áp hoặc công suất, thường dùng để kết nối các khối công suất nhỏ với các khối điện áp lớn.
Nguyên lý hoạt động
Khi có dòng đi qua 2 đầu của led có trong opto làm cho led phát sáng Khi led phát sáng làm cho 2 cực của photo transistor mở cho dòng điện chạy qua
TRIAC là tên viết tắc của (TRIode for Alternating Current) là phần tử bán dẫn gồm năm lớp bán dẫn, tạo nên cấu trúc p-n-p-n như ở thyristor theo cả hai chiều giữa các cực T1 và T2, do đó có thể dẫn dòng theo cả hai chiều giữa T1 và T2 TRIAC có thể coi tương đương với hai thyristor đấu song song song ngược, để điều khiển Triac ta chỉ cần cấp xung cho chân G của Triac.
Đặc tuyến V-A của TRIAC
Đặc tính Volt-Ampere của TRIAC bao gồm hai đoạn đặc tính ở góc phần tư thứ nhất và thứ ba (hệ trục Descartes), mỗi đoạn đều giống như đặc tính thuận của một thyristor
TRIAC có thể điều khiển cho mở dẫn dòng bằng cả xung dương (dòng đi vào cực điều khiển) lẫn xung âm (dòng đi ra khỏi cực điều khiển) Tuy nhiên xung dòng điều khiển âm có độ nhạy kém hơn, nghĩa là để mở được TRIAC sẽ cần một dòng điều khiển âm lớn hơn so với dòng điều khiển dương Vì vậy trong thực tế để đảm bảo tính đối xứng của dòng điện qua TRIAC thì sử dụng dòng điện dương là tốt hơn cả.
Mô hình tương đương và sơ đồ cấu tạo của TRIAC
Do sự tương tác của vùng bán dẫn, triac được kích theo 4 cách khác nhau, được trình bày bằng hình vẽ dưới đây:
Cách (1) và cách (3) nhạy nhất, kế đến là cách (2) và cách (4) Do tính chất dẫn điện ở cả hai chiều nên TRIAC dùng trong mạng điện xoay chiều thuận lơi hơn SCR
MOC 3020 là linh kiện có tính chất và nguyên lý hoạt động giống với các triac thông thường Tuy nhiên, Moc 3020 có cực G được kích bằng tín hiệu một chiều Khi ta kích dòng một chiều đủ lớn sẽ làm cho led hồng ngoại bên trong dẫn phát đến triac bên trong làm cho triac dẫn, cho phép dòng xoay chiều đi qua nó
- Moc 3020 có một số đặc tính như sau:
+ Áp đặt trên 2 đầu led lớn nhất 1.5V, thường là 1.15V
+ Dòng kích cho led 10mA
+ Có thể giao tiếp với vi điều khiển để tương thích điện áp 115V/240V
Do công suất của Moc 3020 quá nhỏ không đủ để làm nhiệm vu đóng mở thiết bị có công suất tương đối lớn như các thiết bị điện gia dụng, nên em chỉ dùng Moc 3020 để kích cho triac
Sơ đồ và cấu tạo trong của Moc 3020:
Cấu tạo của relay điện từ gồm có: phần cố định, phần nắp chuyển động, cuộn dây kích thích, lò xo, tiếp điểm cố định, tiếp điểm động
Relay tác động dựa trên nguyên lý điện từ, khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ sinh lực điện từ hút nắp về phía lõi, khi lực điện từ đủ lớn sẽ thắng được lực hút của lò xo, do đó làm tiếp điểm động của relay hoạt động Khi không có dòng điện qua relay thì tiếp điểm động sẽ không hoạt động Từ đó người ta còn gọi relay là công tắc điện từ Nhờ vào đặt tính này mà relay được ứng dụng rất nhiều trong kỹ thuật
Hình dáng và cấu tạo trong của relay:
TÌM HIỂU VỀ QUẠT ĐIỆN
Cấu tạo
Gồm có 2 phần chính: phần cố định và phần quay a Phần cố định: gồm có lõi thép và cuộn dây quấn
Lõi thép: được chế tạo từ các lá thép kỹ thuật (tôn silic), có bề dày tối đa là 0.5mm các lá thép lập thành hình xuyến bên trong có làm các rãnh, chúng được ghép định hình với nhau để tạo thành các rãnh bên trong hình trục
Dây quấn: dây quấn stato là dây điện từ (dây đồng có bọc bên ngoài một lớp vetni cách điện mỏng) dây quấn thường có tiết diện tròn được đặt trong các rãnh theo quy luật dây quấn 1 pha
Khi cho dòng điện xoay chiều qua bộ dây thì sẽ tạo nên một từ trường quay có tốc độ n1 gọi là tốc độ đồng bộ tùy theo tiết điện và số vòng dây ta có dòng điện định mức, điện áp định mức của bộ dây
- Quạt thường có 3 cuộn dây:
+ Cuộn làm việc: có S = 0.18mm, 800 vòng (gồm 4 bối) + Cuộn khởi động: có S = 0.11mm, 600 vòng (gồm 4 bối)
+ Cuộn số có 2 cuộn s1 và s2 : có S = 0.11mm, mỗi cuộn có 4 bối và 100 vòng b Phần quay: lõi thép roto, trục máy và cánh quạt
Lõi thép của máy biến áp được cấu tạo từ các lá thép silic mỏng 0,5mm ghép lại Mỗi lá thép hình tròn, có các lỗ đục xung quanh rìa để gắn lõi nhôm hoặc đồng, và một lỗ tròn ở giữa để gắn trục máy Sau khi ghép, lõi thép tạo thành hình trụ rỗng có trục xuyên qua tâm.
Trục máy: được làm bằng thép hình trụ có tác dụng để gắn cánh quạt
Cánh quạt được làm bằng nhựa thường có 3 cánh.
Nguyên lý làm việc của động cơ 1 pha
Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây stato thì bộ dây quấn sẽ tạo nên từ trường quay có chiều giống như chiều kim đồng hồ Các cạnh nhôm của roto đối xứng qua trục máy bị tác dụng bởi từ trường quay( từ trường cảm) nên sinh ra dòng điện cảm ứng, dòng điện cảm ứng này có chiều ngược nhau Ta xét 2 cạnh nhôm đối xứng qua trục có chiều dòng điện cảm ứng ngược nhau nên tạo ra các lực điện từ ngược nhau Tại 2 cạnh dây này tạo ra 1 moment quay tổng hợp và kết quả các cạnh nhôm quay theo chiều kim đồng hồ
Gọi tốc độ quay của roto là n và đó là tốc độ của động cơ điện Ta có tốc độ của động cơ điện luôn nhỏ hơn tốc độ của từ trường quay ( n < n1), giả sử n = n1 thì các cạnh dây nhôm đều chạy cùng lúc với từ trường quay không có sự cắt giữa đường sức từ với các cạnh nhôm Coi như cạnh nhôm là từ trường không biến thiên nên trong cạnh nhôm không có dòng điện cảm ứng sinh ra Do đó không có lực điện từ tác dụng vào cạnh nhôm nên không tạo ra moment quay, roto phải dừng lại lúc này đường sức từ của từ trường quay lại lướt trên cạnh nhôm tạo nên dòng điện cảm ứng và roto quay do đó tốc độ roto quay không thể bằng tốc độ của từ trường quay được, vì thế gọi là tốc độ không đồng bộ (n1 là tốc độ đồng bộ) Độ chênh lệch giữa tốc độ từ trường quay và tốc độ của động cơ gọi là tốc độ trượt (n2), với n2 = n1 – n.
Sơ đồ mạch điện
Các phương pháp điều khiển tốc độ quạt:
- Điều chỉnh tốc độ quạt bằng cách thay đổi điện áp
- Điều chỉnh tốc độ quạt bằng cách thay đổi tần số nguồn
- Điều chỉnh tốc độ quạt bằng cách thay đổi số vòng dây stato trong quạt
- Điều chỉnh tốc độ quạt bằng cách mắc nối tiệp điện trở hay một cuộn dây điện cảm Ưu và nhược điểm của từng phương pháp:
Điều chỉnh tốc độ quạt bằng cách thay đổi điện áp
- Thực hiện dễ dàng và tự động hóa
- Tổn thất trong bộ biến đổi không đáng kể
- Thường dùng đễ thay đổi tốc độ của quạt gió, máy bơm b Nhược điểm:
- Tổn thất trong động cơ của quạt lớn - Hiệu suất không cao.
Điều chỉnh tốc độ quạt bằng cách thay đổi tần số nguồn
- Dùng các bộ biến tần để thay đổi tần số b Nhược điểm:
- Khi thay đổi tần số để điều chỉnh tốc độ phải phụ thuộc rất nhiều vào các dạng phụ tải
- Dùng trong các động cơ công suất lớn.
Điều chỉnh tốc độ quạt bằng cách thay đổi số vòng dây trong stato
- Không cần dùng mạch điều chỉnh b Nhược điểm:
- Vì cuộn tốc độ trong quạt chỉ có 3 cấp nên việc điều chỉnh tốc độ bị hạn chế.
Điều chỉnh tốc độ quạt bằng cách mắc nối tiếp điện trở hay một cuộn dây điện cảm
- Đơn giản, dễ điều chỉnh tốc độ động cơ b Nhược điểm:
- Điều chỉnh không triệt để, phạm vi điều chỉnh hẹp
- Công suất điều chỉnh lớn
- Tổn hao năng lượng trong quá trình điều chỉnh lớn
Kết luận: dùng phương pháp thay đổi điện áp để điều chỉnh tốc độ quạt
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
Nguyên lý hoạt động
Từ nguyên lý làm việc của IC 9148, ta biết mỗi lần mạch phát ra 2 nhóm số liệu, mỗi nhóm số liệu của tín hiệu phát ra là 12 bit Trong đó, có 3 bit mã người dùng ( C1, C2, C3), 6 bit mã phím vào( D1 đến D6) và 3 bit mã liên tục hay không liên tục ( H, S1, S2) Khi ta nhấn bất kỳ các phím nào thì tại phím đó lên mức cao [1], các phím còn lại vẫn ở mức thấp [0] Chẳng hạn như nhấn phím số 1 thì chân thì chân 4 ( K1) lên mức cao và lúc này mạch điện bàn phím nạp vào là 100000, hay mã số của số liệu phát ra từ D1 đến D6 là 100000 tương ứng như kết nối ở sơ đồ nguyên lý các phím nối với T0( ứng với H) cũng lên mức cao, đây là các phím liên tục còn T1 và T2 ( ứng với S1 và S2) vẫn ở mức thấp, vậy mã phát sinh tín hiệu liên tục và không liên tục là 100 Các chân T0, T1, được nối qua diode và nối vào chân số 13( Code) tạo ra mã người dùng C1, C2, C3 tương ứng là 110 Các mã số được kết hợp với nhau qua cổng OR đưa đến mạch đồng bộ tín hiệu ra kết hợp với sóng mang đưa ra chân 15(Txout) đến bộ khuếch đại Darlington dùng
2 transistor NPN và PNP qua diode phát bức xạ ra môi trường Như vậy nhóm lệnh phát ra tương ứng khi nhấn phím 1 là: 110100100000
- Dạng sóng được mô tả như sau:
Khi kết hợp với bộ dao động ngoài (thạch anh hoặc mạch LC) dao động ở tần số 445 kHz, IC 9148 tạo ra tần số phát xạ ngõ ra là 38 kHz Đặc biệt, mạch chỉ dao động khi có nhấn phím, giúp tiết kiệm công suất tiêu thụ đáng kể.
Khi ta ấn một phím bất kỳ thì sẽ làm 2 chân K và T nối lại với nhau Môt xung điện áp mức cao sẽ đưa từ chân K tương ứng vào chân T tương ứng Xung điện áp này đi vào IC sẽ kích hoạt mạch nhận biết phím để xác định vị trí của phím nằm trên ma trận phím
Sau đó dữ liệu của phím sẽ được đưa tới khối phát mã để lấy ra mã tương ứng với vị trí của phím nằm trên ma trận phím Dữ liệu của phím được lấy ra từ khối đó là dạng dữ liệu nối tiếp với tần số thấp ( khoảng 20Hz ) không thể truyền đi xa trong không gian, nên đòi hỏi dữ liệu này phải được cài vào sóng mang có tần số cao bằng cách điều chế tín hiệu 12 bit đó với sóng mang cao tần ta được công thức tính :
F0 = F0SC/12 với F0SC = 445Khz thì F0 = 38Khz
Do mạch hoạt động ở tần số cao nên đòi hỏi nguồn điện phải đảm bảo giảm nhiễu tuyệt đối, do đó ta phải mắc tụ lọc nguồn để lọc nhiễu, thường mắc tụ 102 và 103 để lọc nhiễu Chân 15 của IC 9148 được mắc vào chân B của transistor SA1015 để khuếch đại trước khi cho qua Led hồng ngoại để phát, vì tín hiệu ra tại chân 15 rất yếu không thể hoặc có đi chăng nữa thì tín hiệu ra cũng không thể truyền đi xa được Tín hiệu lại một lần nữa được khuếch đại thông qua transistor C1815 và cuối cùng thì cho tín hiệu được phát ra ngoài thông qua Led hồng ngoại để phát tín hiệu ra ngoài Để cường độ bức xạ ánh sáng ra môi trường càng mạnh thì dòng qua led phát phải đủ lớn Do đó, tín hiệu sau khi được xử lý sẽ cho qua bộ khuếch đại Để tạo ra bộ khuếch đại đơn giản và giảm chi phí nên em dùng mạch khuếch đại giả darlington, dùng 2 transistor C1815 và C 1015
Sau khi qua mạch khuếch đại dòng điện được khuếch đại theo công thức ILed β1*β2*IB
- Mạch khuếch đại tín hiệu đưa ra LED phát
Sơ đồ mạch in
sơ đồ mạch in Sơ đồ bố trí linh kiện
Thiết kế thi công mạch thu và điều khiển quạt:
Mạch thu hồng ngoại
a Sơ đồ nguyên lý: b Nguyên lý hoạt động:
Khi nhấn bất kỳ phím nào ở bộ phận phát tương ứng Led phát có nhiệm vụ biến dòng điện thành quang phát xạ ra môi trường, Led thu nhận tín hiệu đó biến đổi từ quang thành điện, sau đó đưa qua bộ khuếch đại, tách sóng để loại bỏ sóng mang, rồi đưa tín hiệu tới chân Rin ( chân 2) của IC 9149 đầu tiên IC tiến hành đối với tín hiệu đầu vào, sau đó xử lý ở các bộ phận dao động, bộ đếm số cộng, bộ nhớ dịch hàng đầu vào, bộ nhớ dịch hàng kiểm tra số liệu ghi, mạch xung đầu vào, kiểm tra mã, đo kiểm tra sai sót và cuối cùng là mạch hãm xung đầu vào để đếm các ngõ ra liên tục và không liên tục
Mạch sử dụng nguồn 5VDC ổn định được cấp trự tiếp vào IC và Led thu Led thu có 3 chân: chân số 1 là chân mass, chân số 2 là chân tín hiệu ngõ ra và chân số 3 là chân nguồn, Led thu có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ mạch phát, khuếch đại chúng sau đó được tách sóng để loại bỏ sóng mang 38KHz và giữ lại tín hiệu 12 bit rồi đưa ra chân Vout
Tín hiệu từ chân Vout của Led thu được đảo pha bằng mạch đảo pha dùng transistor mắc theo kiểu E chung sau đó mới đưa vào chân RxIN của IC
Các linh kiện R(39K) C(102) mắc song song một đầu tiếp đất và đầu còn lại nối với chân 15 của IC để tạo nên dao động cho mạch nhờ vào dao động đó mà IC mới kiểm tra được tín hiệu tiếp nhận và đồng hồ báo giờ bên trong Sau khi IC 9149 nhận tín hiệu từ chân RxIN nó tiến hành so sánh hai nhóm tín hiệu mà IC9149 phá ra, sau khi nhận được nhóm tín hiệu thứ nhất lập tức gởi vào bộ nhớ ghi dịch 12 bit rồi sau đó so sánh từng bit của nhóm tín hiệu thứ hai, nếu như hai nhóm tín hiệu đó giống nhau thì đầu ra tương ứng sẽ từ mức thấp sang mức cao còn nếu khác nhau thì sẽ tạo ra sai sót, lập tức trở về trạng thái ban đầu
Trong tín hiệu phát ra của IC9148 có 3 bit mã là C1, C2, C3 cung cấp tín hiệu mã số người dùng, vì vậy đầu tiếp nhận cần phải có tín hiệu mã số tương ứng IC 9148 phối hợp với IC 9149 cho ra 3 lựa chọn: Để thu được và giải mã được thì phải thiết kế sao cho mã người dùng của mạch thu và mạch phát phải giống nhau Với chân 13 và 14 nếu như chúng ta nối với tụ và nối xuống đất thì tương ứng với mức 1 , nếu chúng ta nối trực tiếp xuống đất thì tương ứng là mức 0 Còn lại C3 của chân 9149 được đặt ở mức 1 tùy theo thiết kế của từng người Đối với IC9148 thì các diode được nối với các chân T1, T2 và nối vào chân code sẽ tạo ra mã người dùng là 110, vậy bên IC 9149 chân 14 ta phải nối với tụ và nối xuống đất.
Mạch điều khiển
a Sơ đồ nguyên lý b Giải thích:
Chân RST ( chân 9) được nối vào C và R để khi cấp nguồn cho VĐK, VĐK sẽ tự động reset trở lại trạng thái ban đầu
Chân EA ( chân 31) được nối lên nguồn dùng để thiết lập cho VĐK thực thi chương trình trong ROM nội
Chân X1 và X2 ( chân 18 và chân 19) được nối vào thạch anh có tần số 12MHz để tạo ra dao động.
Mạch công suất
a Mạch phát hiện điểm zero:
Khi dòng điện xoay chiều 220VAC về điểm zero lúc này ở PC817 điện áp tại chân 4 sẽ là 5V và được đưa vào VĐK để nhận biết, khi dòng điện xoay chiều qua điểm zero thì áp tại chân 4 của PC817 là 0V
Mạch phát hiện điểm zero của điện áp 220V giúp chúng ta đóng mở được trong từng chu kỳ của điện 220V thay vì đóng và mở của mỗi chu kỳ ( được ứng dụng rất nhiều trong việc điều khiển động cơ xoay chiều) b Mạch điều khiển điện áp dùng Triac:
Khi MOC3020 dẫn sẽ điều khiển chân G của triac và làm cho triac dẫn - Nguyên lý kích Triac:
Khi phát hiện điểm zero của dòng điện xoay chiều, ta sẽ kích cho triac dẫn trong thời điểm 10ms, vì điện AC có tần số là 50Hz nên chu kỳ = 1/50 = 20ms, vậy nửa chu lỳ là 10ms Nếu kích ngay tại thời điểm phát hiện điểm zero thì điện áp mạnh nhất, nếu kích tại thời điểm 5ms thì điện áp giảm 50%.
Khi có tín hiệu điều khiển relay hoạt động, lúc này tiếp điểm hở sẽ đóng lại và cấp nguồn cho động cơ hoạt động
Nhằm tạo ra sự tiện dụng cho sản phẩm nên trong phần mạch thu và điều khiển tốc độ quạt em đã sử dụng thêm 4 led có nhiệm vụ báo hiệu tương ứng với các mức tốc độ quay khác nhau của quạt và để báo hiệu việc hẹn giờ cho quạt Ngoài ra em còn sử dụng thêm 5 phím nhấn có nhiệm vụ thay thế các phím nhấn bên phím mạch phát để điều khiển các cấp tốc độ của quạt, swing, và chức năng hẹn giờ phòng trường hợp mạch phát gặp sự cố.
Sơ đồ bố trí linh kiện
Lưu đồ giải thuật và chương trình điều khiển:
Lưu đồ giải thuật
Kiểm tra nút nhấn và tín hiệu thu
Thực thi b Lưu đồ nút nhấn c Lưu đồ thực hiện lệnh:
Chương trình điều khiển
Thư viện `reg51.h` định nghĩa các thanh ghi của vi điều khiển 89S51 Bài viết khai báo các bit của thanh ghi `P1` và `P0` để điều khiển các thiết bị ngoài như relay, động cơ, quạt, loa và đèn LED Các biến `byte1`, `byte2`, `phim`, `dem` và `phu` được khai báo kiểu `unsigned char` để lưu trữ các dữ liệu tạm thời trong chương trình.
// - void ngatimer1(void) interrupt 3 { quat=1;
} // - // chuong trinh kiem tra nut nhan void ktphim()
{ //nut nhan if(a==0) { phim=1; dem=0;
} // ban phim if(b1==1) { phim=1; dem=0;
// - // chuong trinh con hien thi led void htled()
{ switch(phim) { case 0: led1=1; led2=1; led3=1; led4=1; break; case 1: led1=0; led2=1; led3=1; led4=1; break; case 2: led1=1; led2=0; led3=1; led4=1; break; case 3: led1=1; led2=1; led3=0; led4=1; break; case 5: led1=1; led2=1; led3=1; led4=1; break;
// - // chuong trinh con lay thoi gian void chontg()
Depending on the desired brightness level (Ton), specific byte values are assigned to byte1 and byte2:- Ton = 0%: byte1 = 0x00, byte2 = 0x00- Ton = 20%: byte1 = 0xe0, byte2 = 0xbf or byte1 = 0x00, byte2 = 0x00- Ton = 40%: byte1 = 0xe8, byte2 = 0x8f- Ton = 60%: byte1 = 0xf0, byte2 = 0x5f
// bat dau chuong trinh chinh // - void main()
{ TMOD = 0x11; // khai bao T1,T0 cho do Timer
ET1=0; phim=0; quat=0; loa=0; dem; phu=0; relay=1;
EA=1; // cho phep ngat toan cuc while(1) { ktphim(); while(xung==1)
{ quat=0; chontg(); if((phim==0)||(phim==5))
} htled(); dem++; if(dem