tìm hiểu về thiết bị điều khiển từ xa

Bài Luận Tìm hiểu về thiết bị điều khiển từ xa WX LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển, ngành tự động hóa đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Tự động hóa không những làm giảm nhẹ sức lao động cho con người mà còn góp phần rất lớn trong việc nâng cao năng suất lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm chính vì thế tự động hóa ngày càng khẳng định được vị trí cũng như vai trò của mình trong các ngành công nghiệp và đang được phổ biến rộng rãi trong các hệ thống công nghiệp trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng. Không chỉ dừng lại ở đó, sự phát triển của tự động hóa còn đem lại nhiều tiện ích phục vụ đời sống hàng ngày cho con người. Để phục vụ tốt hơn nữa đời sống con người trong thời điểm xã hội ngày càng hiện đại và phát triển hiện nay. Thay thế dần con người làm việc ở những nơi nguy hiểm, độc hại, hay những nơi con người không thể tới được. Vấn đề đặt ra trước tiên khi xây dựng một hệ thống tự động hóa là lựa chọn hệ thống điều khiển, mạng truyền thông nào để điều khiển và giám sát cho phù hợp với yêu cầu và nhiệm vụ của thực tế. Sự phát triển vượt bậc về công nghệ là các ứng dụng của kỹ thuật vi điều khiển, với tốc độ phát triển nhanh chóng kỹ thuật vi điều khiển đã mang đến những thay đổi trong khoa học công nghệ cũng như trong đời sống hàng ngày, các sản phẩm của vi điều khiển ngày càng nhiều hơn và được ứng dụng rộng rãi hơn, thiết bị máy móc ngày càng trở lên thông minh hơn, chính xác hơn. Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta hiện nay, vi xử lí được ứng dụng rất rộng rãi, nó càng trở nên cần thiết và không thể thiếu trong mỗi gia đình . Đó chính là ứng dụng về Điều Khiển Từ Xa, một ứng dụng rất thú vị và tiện ích, với chiếc điều khiển từ xa trong tay, ta có thể điều khiển nhiều thiết bị theo nhu cầu mong muốn mà không phải di chuyển. Xuất phát từ những ưu điểm quan trọng và ứng dụng thực tế trong cuộc sống của thiết bị điều khiển từ xa nên em chọn đề tài “ Tìm hiểu về thiết bị điều khiển từ xa ”. Do thời gian, nguồn tài liệu và trình độ còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi sự thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của thầy cô và các bạn. Tp. Hồ Chí Minh, 05/2012 MỤC LỤC CHƢƠNG I 4 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 4 1. Khái niệm chung về điều khiển từ xa: 4 2. Lịch sử của điều khiển từ xa: 4 3. Kết cấu hệ thống điều khiển từ xa: 4 4. Yêu cầu của hệ thống điều khiển từ xa: 5 5. Các phƣơng pháp mã hóa trong điều khiển từ xa: 5 6. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa: 5 7. Các phƣơng pháp điều chế trong điều khiển từ xa: 6 7.1 Điều chế tƣơng tự: 6 7.2 Điều chế số: 6 7.3 Điều chế xung: 6 8. Phạm vi hoạt động và ứng dụng của điều khiển từ xa : 7 CHƢƠNG II 8 ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG TIA HỒNG NGOẠI (IR) 8 1. Tìm hiểu về hồng ngoại: 8 1.1 Khái niệm về tia hồng ngoại: 8 1.2 Nguồn phát hồng ngoại: … 8 1.3 Tính chất của hồng ngoại: 9 2. Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại: 10 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại: 10 2.2 Nguyên lý hoạt động của điều khiển từ xa: 14 2.3 Ƣu điểm, khuyết điểm và cách khắc phục: 14 2.4 Ứng dụng của điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại: 14 CHƢƠNG III 15 ĐIỀU KHIỂN TỪ XA SỬ DỤNG SÓNG VÔ TUYẾN (RF) 15 1. Tìm hiểu về sóng vô tuyến: 15 1.1. Khái niệm sóng vô tuyến: 15 1.2. Sự hình thành sóng vô tuyến: 16 1.3. Hoạt động của sóng vô tuyến: 16 1.4. Tần số và ứng dụng của sóng vô tuyến: 17 2. Điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến: 19 2.2. Nguyên lý hoạt động của điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến: 24 2.3. Phân kênh – điều khiển từ xa bằng vô tuyến nhiều chức năng: 24 2.4. Ƣu điểm, khuyết điểm và cách khắc phục: 26 2.5. Ứng dụng của điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến: … 26 CHƢƠNG I NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1. Khái niệm chung về điều khiển từ xa:  Điều khiển từ xa là việc điều khiển thiết bị hoặc hệ thống ở khoảng cách xa mà không cần phải điều chỉnh trực tiếp trên thiết bị hoặc hệ thống đó. Khoảng cách đó tùy thuộc vào từng hệ thống có mức độ phức tạp khác nhau, phụ thuộc vào mục đích thiết kế hệ thống.  Hệ thống điều khiển từ xa là hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ khoảng cách xa. Ví dụ như hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang. 2. Lịch sử của điều khiển từ xa:  Những chiếc điều khiển từ xa đầu tiên trên thế giới được ra đời nhằm mục đích phục vụ cho chiến tranh. Các loại điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến xuất hiện vào Chiến tranh thế giới thứ I nhằm hướng dẫn các tàu hải quân Đức đâm vào thuyền của quân Đồng Minh.  Đến Chiến tranh thế giới thứ II, điều khiển từ xa dùng để kích nổ những quả bom. Sau chiến tranh, công nghệ tuyệt vời của chúng tiếp tục được cải tiến để phục vụ đắc lực trong đời sống con người. Và đến nay, có thể nói, gần như ai cũng đã từng sử dụng điều khiển từ xa để điều khiển một thiết bị nào đó.  Ban đầu, người ta dùng điều khiển từ xa sử dụng công nghệ tần số vô tuyến RF (Radio Frequency) và sau đó bắt đầu ứng dụng công nghệ hồng ngoại IR (Infrared Remote) vào điều khiển từ xa. Hiện nay trong đời sống, chúng ta sử dụng cả hai loại điều khiển từ xa này. 3. Kết cấu hệ thống điều khiển từ xa:  Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và gửi đi.  Đƣờng truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu.  Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển và biến đổi thành lệnh điều khiển để thi hành. Thiết bị phát Thiết bị thu Đường truyền 4. Yêu cầu của hệ thống điều khiển từ xa:  Tốc độ làm việc nhanh.  Thiết bị và đường truyền phải an toàn tin cậy.  Kết cấu phải đơn giản.  Hiệu quả và năng suất làm việc cao với độ chính xác đúng nhiệm vụ đề ra. 5. Các phƣơng pháp mã hóa trong điều khiển từ xa:  Trong hệ thống truyền thông tin, tín hiệu thường được rời rạc hóa rồi biến đổi thành tín hiệu số, sau đó mã hóa và được phát đi từ máy phát. Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại gồm giải mã và liên tục hóa.  Sự mã hóa tín hiệu nhằm tăng tính an toàn và độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là nâng cao độ chính xác của tin tức khi truyền, tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu cũng như xâm nhập bất hợp pháp.  Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng hệ nhị phân (gồm 2 bit 0 và 1) để mã hóa dữ liệu. Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi người ta dùng loại mã phát hiện sai và mã sửa sai. 6. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa: 1.1 - Sơ đồ khối máy phát 1.2 - Sơ đồ khối máy thu 7. Các phƣơng pháp điều chế trong điều khiển từ xa: 7.1 . Điều chế tƣơng tự:  AM (Amplitude modulation) - Điều chế biên độ  FM (Frequency modulation) - Điều chế tần số 7.2 . Điều chế số:  ASK (Amplitude-shift keying) - Điều chế khóa dịch biên độ  PSK (Phase-shift keying) - Điều chế khóa dịch pha 7.3 . Điều chế xung:  PAM (Pulse-amplitude modulation) - Điều chế biên độ xung  PCM (Pulse-code modulation) - Điều chế mã xung  PWM (Pulse-width modulation) - Điều chế độ rộng xung  PPM (Pulse-position modulation) - Điều chế vị trí xung 8. Phạm vi hoạt động và ứng dụng của điều khiển từ xa :  Công nghiệp: được sử dụng cho các trạm kiểm soát, lưu trữ các trạm bơm điện. Đo mức độ phóng xạ hạt nhân đảm bảo an toàn cho con người.  Quân đội: kích nổ bom, điều khiển các máy bay không người lái và các thiết bị, vũ khí quân sự, làm nhiễu và phá nhiễu hệ thống thông tin quân sự.  Vũ trụ: điều khiển vệ tinh trên quỹ đạo và các máy tham dò không gian.  Thiết bị gia dụng: điều khiển tivi, đầu đĩa, máy lạnh, quạt, thiết bị chiếu sáng…. Điều khiển máy vi tính và thiết bị tin học.  Trò chơi giải trí: thiết bị điện tử, xe và máy bay điều khiển, robot…  An ninh và phƣơng tiện vận tải: chống trộm xe, khóa cửa cuốn, điều khiển xe hơi từ xa. CHƢƠNG II ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG TIA HỒNG NGOẠI (IR) 1. Tìm hiểu về hồng ngoại: 1.1 Khái niệm về tia hồng ngoại: Ánh sáng hồng ngoại là bức xạ điện từ với bước sóng dài hơn bước sóng ánh sáng nhìn thấy nhưng ngắn hơn bước sóng của tia bức xa viba. Ánh sáng hồng ngoại không thể nhìn được bằng mắt thường. Tia hồng ngoại có thể được phân chia thành ba vùng theo bước sóng, trong khoảng từ 700 nm tới 1 mm. Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém, chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp và phải đúng hướng. 1.2 . Nguồn phát hồng ngoại: Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0 o K đều phát ra tia hồng ngoại. Các nguồn sáng nhân tạo cũng phát ra hồng ngoại gồm có Diode, laser, đèn huỳnh quang, phototransistor… Ánh sáng hồng ngoại từ đèn LED của Xbox 360 điều khiển từ xa 1.3 . Tính chất của hồng ngoại:  Tác dụng nhiệt  Có thể gây ra hiện tượng quang điện trong ở chất bán dẫn  Có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt 1.4 . Ứng dụng của hồng ngoại:  Đo nhiệt độ  Phát nhiệt  Truyền thông  Nhìn ban đêm [...]... thông tin vô tuyến 2 Điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến: 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến: hệ thống điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến bao gồm máy phát và máy thu Máy phát có nhiệm vụ phát ra lệnh điều khiển truyền ra môi trường dưới dạng sóng điện từ mang theo tin tức điều khiển Máy thu thu tín hiệu từ môi trường, xử lý và đưa ra lệnh điều khiển đến mạch châp hành... 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 khiển chức năng thiết bị đã đặt trước 2.2 Nguyên lý hoạt động của điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến:  Với loại điều khiển này, nó cũng sử dụng nguyên lý tương tự như điều khiển bằng tia hồng ngoại nhưng thay vì gửi đi các tín hiệu... của điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại: Hiện nay, ta sử dụng thiết bị điều khiển IR cho hầu hết các vật dụng trong nhà như tivi, máy stereo, điều hòa nhiệt độ… CHƢƠNG III ĐIỀU KHIỂN TỪ XA SỬ DỤNG SÓNG VÔ TUYẾN (RF) 1 Tìm hiểu về sóng vô tuyến: 1.1 Khái niệm sóng vô tuyến: là một loại bức xạ điện từ với bước sóng trong quang phổ điện từ cao hơn so với ánh sáng hồng ngoại Sóng vô tuyến có tần số từ. .. trên thiết bị được điều khiển nhận tín hiệu và giải mã nó So với loại điều khiển IR, lợi thế lớn nhất của nó chính là phạm vi truyền tải rộng, có thể sử dụng cách thiết bị cần điều khiển đến hơn 30 mét đồng thời có thể điều khiển xuyên tường, kính…  Tần số làm việc từ 300MHz đến 3Ghz, nhưng thường sử dụng nhiều nhất là 36Khz 2.3 Phân kênh – điều khiển từ xa bằng vô tuyến nhiều chức năng:  Để điều khiển. ..2 Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại: 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại: 2.1.1 Máy phát: Máy 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 2.1 – Sơ đồ khối máy phát  Khối phát lệnh điều khiển: có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển từ nút nhấn Khi một phím được ấn tức là... nút khác thực hiện lệnh điều khiển khác Khối khuếch đại: khuếch đại tín hiệu đủ lớn để tác động được vào mạch chấp hành Khối chấp hành: có thể là một role hay một linh kiện điều khiển nào đó, đây là khối cuối cùng tác động trực tiếp vào thiết bị thực hiện nhiệm vụ điều khiển mong muốn 2.2 Nguyên lý hoạt động của điều khiển từ xa:  Nguyên lý cơ bản của loại điều khiển từ xa này là sử dụng ánh sáng... chức năng:  Để điều khiển nhiều chức năng của một thiết bị điều khiển từ xa, máy thu phải sử dụng ma trận phím, mỗi phím được điều chế với một tín hiệu riêng biệt (được mã hóa) để khi máy thu tái tạo lại tín hiệu và thực hiện việc điều khiển thiết bị đúng với chức năng của phím vừa phát đi Quá trình đó gọi là quá trình phân kênh  Trong điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến, có nhiều kỹ thuật phân kênh... có thêm Antena  Hay bị ảnh hưởng nhiễu gây méo hoặc sai tin hiệu  Mã hóa phức tap hơn  Chi phí cao do linh kiện và thiết bị đắt  Khắc phục bằng cách phát trên những tần số riêng biệt 2.5 Ứng dụng của điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến: điều khiển RF dùng cho nhiều vật dụng bên ngoài như các thiết bị mở cửa gara xe, hệ thống báo hiệu cho xem các loại đồ chơi điện tử từ xa thậm chí kiểm soát... hiệu hồng ngoại nằm ở mặt trước để có thể dễ dàng nhận được tín hiệu từ điều khiển từ xa Sau khi đã xác minh mã địa chỉ này xuất phát đúng từ chiếc điều khiển của mình, chúng sẽ giải mã các xung ánh sáng thành các dữ liệu nhị phân để bộ vi xử lý của thiết bị có thể hiểu được và thực hiện các lệnh tương ứng  Tần số làm việc tốt nhất từ 30KHz đến 60Khz, nhưng thường sử dụng nhiều nhất là 36Khz 2.3 Ƣu... sóng mang, chỉ giữ lại tín hiệu điều khiển như tín hiệu gửi đi từ máy phát Khối giải mã: nhiệm vụ của khối này là giải mã tín hiệu điều khiển thành các lệnh điều khiển dướng dạng các bit nhị phân hay các dạng khác để đưa đến khối chấp hành Khối chốt: có nhiệm vụ giữ nguyên trạng thái tác động khi tín hiệu điều khiển không còn, điều này có nghĩa là khí phát lệnh điều khiển ta chỉ tác động vào phím ấn . CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 4 1. Khái niệm chung về điều khiển từ xa: 4 2. Lịch sử của điều khiển từ xa: 4 3. Kết cấu hệ thống điều khiển từ xa: 4 4. Yêu cầu của hệ thống điều khiển từ xa: 5. của điều khiển từ xa sử dụng sóng vô tuyến: … 26 CHƢƠNG I NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1. Khái niệm chung về điều khiển từ xa:  Điều khiển từ xa. đích thiết kế hệ thống.  Hệ thống điều khiển từ xa là hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ khoảng cách xa. Ví dụ như hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa