Thiết kế mạch không dây điều khiển từ xa

Việt Nam ta ngày phát triển và giàu mạnh. Một trong những thay đổi đáng kể là Việt Nam đã gia nhập “WTO”, để thay đổi nhanh chóng bộ mặt của đất nước Việt Nam như ngày hôm nay thì đã có nhiều đứa con Việt đã âm thầm, học tập, nghiên cứu trên mọi lĩnh vực. Nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của thế giới, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung và ngành điện tử nói riêng.Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi để tiến kịp với trình độ của thế giới. Nhìn ra được điều đó Trường “ĐẠI HỌC TRÀ VINH” đã sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao. Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và bộ môn Điện Tử nói riêng đã tổ chức cho sinh viên làm các đồ án môn học nhằm tạo nên tảng vững chắc cho sinh viên khi ra trường, mặt khác tập cho sinh viên tự học, tự nghiên cứu, tập quen với học và làm việc nhóm để hoàn thiện tốt bản thân. Chính vì lẻ đó nhóm sinh viên chúng em đã bắt tay vào làm đồ án môn học thứ nhất. Đồ án môn học thứ nhất nhóm chúng em nghiên cứu và làm mạch “Điều khiển từ xa”. Mạch dùng để điều khiển các thiết bị ở xa mà không cần phải đến nhấn công tắt, đây cũng là sản phẩm đang thông dụng trên thị trường hiện nay, và được ưa chuộng rất nhiều.

LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam ta ngày phát triển và giàu mạnh Một trong những thay

đổi đáng kể là Việt Nam đã gia nhập “WTO”, để thay đổi nhanh chóng

bộ mặt của đất nước Việt Nam như ngày hôm nay thì đã có nhiều đứa conViệt đã âm thầm, học tập, nghiên cứu trên mọi lĩnh vực Nắm bắt nhiềuthành tựu vĩ đại của thế giới, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nóichung và ngành điện tử nói riêng

Thế hệ trẻ chúng ta không tự mình phấn đấu học hỏi để tiến kịp với

trình độ của thế giới Nhìn ra được điều đó Trường “ĐẠI HỌC TRÀ

VINH” đã sớm chủ trương hình thức đào tạo sâu rộng, từ thấp đến cao.

Để tăng chất lượng học tập của sinh viên nhà trường nói chung và bộ mônĐiện Tử nói riêng đã tổ chức cho sinh viên làm các đồ án môn học nhằmtạo nên tảng vững chắc cho sinh viên khi ra trường, mặt khác tập cho sinhviên tự học, tự nghiên cứu, tập quen với học và làm việc nhóm để hoànthiện tốt bản thân Chính vì lẻ đó nhóm sinh viên chúng em đã bắt tay vàolàm đồ án môn học thứ nhất

Đồ án môn học thứ nhất nhóm chúng em nghiên cứu và làm mạch

“Điều khiển từ xa” Mạch dùng để điều khiển các thiết bị ở xa mà không

cần phải đến nhấn công tắt, đây cũng là sản phẩm đang thông dụng trên

PHẦN MỞ ĐẦU

A LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

Chúng ta hiện nay đang sống trong một xã hội đang phát triển vềmọi mặt: kinh tế, đời sống xã hội, văn hóa …chính vì vậy, chúng ta muốnthích nghi được thì phải không ngừng học tập và nghiên cứu Sinh viênchúng em cũng vậy phải luôn học tập và hoàn thiện mình hơn Khi kinh

tế phát triển nhu cầu cuộc sống của con người cũng tăng theo Nhận thấyđược điều đó, nên ngành điện tử không ngừng phát triển để phục vụ conngười tốt hơn, phát triển hơn là ngành điều khiển tự động

Chạy theo nhu cầu cuộc sống ngày càng hiện đại, nên nhóm chúng

em đã tham khảo nhiều tài liệu và cuối cùng nhóm đã chọn đề tài “Thiết

kế mạch không dây điều khiển từ xa” Nhằm giúp ích cho con người trongviệc điều khển các thiết bị trong nhà nói riêng, cũng như các thiết bị trongcông nghiệp nói chung mà con người không thể làm việc trực tiếp được

B MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI.

Mục đích của mạch điều khiển không dây là điều khiển 4 thiết bị bật vàtắt một cách độc lập với nhau mà không cần phải đi đến bật công tắt.Mạch có thể điều khiển từ xa, nhấn một lần thì bật nhấn lần nửa thì tắt chỉbằng một remos nhỏ gọn tiện lợi cho người sử dụng Một cách chính xác,hiệu quả không phải mất nhiều thời gian, sức lực

Yêu cầu của mạch điều khiển không dây là chạy một chính xác,ổn định,nhỏ gọn, dễ lắp đặt sửa chửa, dễ sử dụng, giá thành rẻ có thể sản xuấtnhiều và sử dụng rộng rãi phù hợp mọi tầng lớp Đặc biệt là điều khiểnqua được các vật cản như: tường nhà, bàn, ghế … Bán kính điều khiển ổnđịnh khoảng 50  100 mét

C ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU.

Dựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích các đặc tính chứcnăng của các linh kiện điện tử cơ bản, các IC và áp dụng những kiến thức

đã học cùng với sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn để thiết kế nênmột mạch điều khiển không dây hoạt động tốt và đúng với yêu cầu đã đềra

Dựa trên tài liệu tìm được nghiên cứu cặp IC tương thích phát 2262

và thu 2272 dùng tần số cao trên 315 MHz

PHẦN NỘI DUNG

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN

1.1 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH.

 Led đơn hiển thị.

1.2 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ.

Khi tụ nạp điện thì tụ sẽ bắt đầu nạp điện từ điện áp là 0V tăngdần đến điện áp UDC theo hàm số mũ đối với thời gian t Điện áp tứcthời trên hai đầu tụ của tụ được tính theo công thức:

Khi tụ xả điện thì điện áp trên tụ từ trị số VDC sẽ giảm dần đến 0Vtheo hàm số mũ đối với thời gian t Điện áp trên hai đầu tụ khi xả đượctình theo công thức:

Công thức tính:

Trong đó :

ℓ : là chiều dài của dây (m)

1.2.3 Diode:

Hình dạng thực tế :

Hình 1.3.

Diode được cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n được ghép vớinhau Diode thông dụng nhất là 1N4007, có chức năng dùng để đổiđiện xoay chiều – thường là điện thế 50Hz đến 60Hz sang điện thế 1chiều Tùy lọai của Diode mà nó có thể chịu đựng được dòng từ vàitrăm mA đến loại công suất cao có thể chịu đựng đến vài trăm A.Diode chỉnh lưu chủ yếu là loại Silic Hai đặc tính kỹ thuật cơ bản củaDiode chỉnh lưu là dòng thuận tối đa và dòng ngược tối đa (điện ápđánh thủng) Hai đặc tính này sẽ do nhà sản xuất cho biết

1.2.4 Led đơn :

Led đơn là một dạng của Diode Thông thường dòng điện đi quavật dẫn điện sẽ sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt Ở một số chất bándẫn đặc biệt như (GaAs) khi có dòng điện đi qua thì có hiện tượng bức

xạ quang (phát ra ánh sáng) Tùy theo chất bán dẫn mà ánh sáng phát ra

VD = 2V – 2,5V (led vàng).

VD= 2V – 2,8 V(led xanh lá)

ID= 5mA – 20mA (thường chọn 10mA)

Led thường được dùng trong các mạch trạng thái báo hiệu, chỉthị trạng thái của mạch như báo nguồn, trạng thái thuận hay ngược…

1.2.5 Transistor :

Hình dạng thực tế :

Hình 1.4

C1815 là Transistor BJT gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n,

trong đó miền giữa là bán dẫn loại p Miền có mật độ tạp chất cao nhất,

kí hiệu n+ là miền phát (emitter) Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kíhiệu n, gọi là miền thu (collecter) Miền giữa có mật độ tạp chất rấtthấp, kí hiệu p, gọi là miền gốc (base) Ba chân kim loại gắn với bamiền tương ứng với ba cực emitter (E), base (B), collecter (C) củatransistor

-Điện áp giới hạn : có 3 loại :

BVCEO : điện áp đánh thủng giữa C và E khi cực B hở

BVCBO : điện áp đánh thủng giữa C và B khi cực E hở

BVEBO : điện áp đánh thủng giữa E và B khi cực C hở

-Dòng điện giới hạn :

+ Icmax là dòng điện tối đa ở cực C và Ibmax là dòng điện tối đa ởcực b

+ Dòng tối đa đưa vào cực B là : 10mA

+ Dòng tối đa đưa vào cực C là : 100mA

+ Chức năng của transistor chủ yếu là khuyếch đại tín hiệu và đóng ngắt các mạch điện

-Công suất giới hạn :

Khi có dòng điện qua transisor sẽ sinh ra 1 công suất nhiệt làmnóng transistor, công suất sinh ra được tính theo công thức : PT=IC.VCE

Ký hiệu: Transistor loại NPN

Hình 1.5

1.2.6 Relay 5V:

Đặc điểm:

- Dòng chịu được 10 A

- Áp chịu được 250 VAC.

IC 7805 là IC ổn áp dương Đối với IC này người ta dùng tụ

ngõ ra để cải thiện đáp ứng quá độ của ổn áp Các tụ này phải đặt trênhay càng gần các IC ổn áp càng tốt

Các linh kiện PT2262 đưa vào việt Nam chỉ có loại PT2262 với

8 địa chỉ mã hóa và 4 địa chỉ dữ liệu

Dùng dao động ngoài: đơn giản là chỉ cần lắp thêm 1 điện trở dao động vào chân 15 và chân 16 của PT2262

+ Tín hiệu encoder được đưa ra ở chân 17 của PT2262, chân này thường ở mức 1 khi tín hiệu nghỉ và mức 0 khi tín hiệu hoạt động.Tín hiệu đưa ra gồm : sóng mang dao động < 700KHz với địa chỉ mã hóa

và dữ liệu

+ Tần số Sóng mang dao động được quyết định bởi R chân 15

và 16 và được tính bằng : f = R/12 Ví dụ : mắc điện trở 470k vào chân

15 và 16 đầu ra chân 17 sẽ có 470/12 = khoảng 39khz ( cái này có thể làm điều khiển hoặc truyền dữ liệu bằng hồng ngoại với con PT2262)

PT2262 có điện áp rộng : Có thể làm việc được từ 2,5V đến 15

V Trong datasheet của nó là từ 4 V nhưng qua thời gian rất dài làm việc

và nghiên cứu con này có thể khẳng định được về điện áp của nó làm việcrất thấp

1.2.11 PT2272:

- PT 2272: là con giải mã của PT2262 nó cũng có 8 địa chỉ giải

mã tương ứng 4 dữ liệu ra, 1 chân báo hiệu mã đúng VT (chân 17)

- Cách giải mã như sau : Chân 15 và 16 cũng cần một điện trở để làm dao động giải mã Trong dải hồng ngoại hoặc dưới 100KHz có thể dùng R rất lớn hoặc không cần Nhưng từ khoảng 100KHz dao động trở lên thì bắt buộc phải dùng R để tạo dao động cho PT2272

- Giá trị R của PT2272 sẽ bằng khoảng : ( Giá trị R của PT2262) chia cho 10

Hình dạng thực tế của IC PT2262/2272

Hình 1.8.

CHƯƠNG II: NỘI DUNG

2.1 SƠ ĐỒ KHỐI:

Chức năng và nhiệm vụ của từng khối:

2.1.1 Khối nguồn: tạo ra dòng điện và điện thế ổn định cung cấp

an toàn cho cả mạch Do dùng nguồn 12v nên ta dùng IC ổn áp 7805

để tạo nguồn 5v cung cấp cho mạch

KHỐI PHÁT

KHỐI NGUỒN

KHỐI HIỂN THI KHỐI ĐIỀU KHIỂN KHỐI THU

Hình 2.1

2.1.2 Khối phát: phát tín hiệu để cung cấp cho khối thu Khối phát

dùng IC 2262 tạo thành mạch phát tín hiệu bằng tần số cao

Hình 2.2

2.1.3 Khối thu: dùng để thu tín hiệu từ khối phát, sau đó truyền

cho khối điều khiển

Hình 2.3.

2.1.4 Khối điều khiển: dùng IC 7473 và IC 7432 để điều khiển tín

hiệu ra như mong muốn SW dùng để điều khiển bằng tay được nối với nguồn để kích lên mức cao

V C C

R 1

R

- Mạch PT 2272 M4 là bộ giải mã điều khiển từ xa dùng chungvới PT 2262 sử dụng công nghệ cmos Có 8 địa chỉ mã hóa , 4 địa chỉ

nhiều ma không sợ set trùng mã Ở mạch thu 2272 set chân (chân 1 8) như thế nào thì ở mạch phát 2262 (chân 1  8) cũng phải như vậy

- Sau khi nghiên cứu nguyên lý hoạt dộng từng khối của mạchdiều khiển không dây ta tiến hành nghiên cứu nguyên lý hoạt động củatoàn mạch Khi cấp nguồn cho mạch hoạt dộng thì chân 10  12 của

2272 ở mức 0, chân 1, chân 4, chân 9, chân 12 của IC 7432 ở mứcthấp, các chân còn lại của cổng logic được nối với điện trở 100 xuốngmass  tín hiệu ra ở khối điều khiển bằng 0, led 1,led 2, led 3, led 4không có điện thế qua nên không sáng, không có dòng kích làm chotransistor không dẫn ( VB < 0.7 V) ngõ ra chân C (C1815) ở mức caokhông có điện thế qua nên relay không bật

có dòng kích ở mức cao làm cho transistor dẫn ( VB > 0.7 V) nên lối ra

ở chân C là mức thấp tạo ra nguồn cung cấp cho relay bật làm chothiết bị cần điều khiển thứ nhất bật.

- Khi ta nhấn B ở remos chân 17 của 2272 có tín hiệu mạch thu sẽnhận tín hiệu truyền qua vào chân 14 của 2272 làm cho chân 10 của

2272 lên mức 1, chân 1 (IC 7432) lên mức 1, ngõ ra chân 3 (IC 7432)lên mức 1, kích xung Ck chân 1 (IC 7473 thứ nhất) ngõ ra Q chân 12lên mức cao, chân B ( C1815) có dòng kích ở mức cao làm chotransistor dẫn ( VB > 0.7 V) nên lối ra ở chân C là mức thấp tạo ranguồn cung cấp cho relay bật làm cho thiết bị cần điều khiển thứ haibật

- Khi ta nhấn C ở remos chân 17 của 2272 có tín hiệu mạch thu sẽnhận tín hiệu truyền qua vào chân 14 của 2272 làm cho chân 13 của

2272 lên mức 1, chân 12 (IC 7432) lên mức 1, ngõ ra chân 11 (IC7432) lên mức 1, kích xung Ck chân 5 (IC 7473 thứ hai) ngõ ra Q chân

9 lên mức 1, chân B ( C1815) có dòng kích ở mức cao làm chotransistor dẫn ( VB > 0.7 V) nên lối ra ở chân C là mức thấp tạo ranguồn cung cấp cho relay bật làm cho thiết bị cần điều khiển thiết bịthứ 3 bật

- Khi ta nhấn D ở remos chân 17 của 2272 có tín hiệu mạch thu sẽnhận tín hiệu truyền qua vào chân 14 của 2272 làm cho chân 11 của

lên mức 1, kích xung Ck chân 1 (IC 7473 thứ hai) ngõ ra Q chân 12 lênmức cao, chân B ( C1815) có dòng kích ở mức cao làm cho transistordẫn ( VB > 0.7 V) nên lối ra ở chân C là mức thấp tạo ra nguồn cungcấp cho relay bật làm cho thiết bị cần điều khiển thiết bị thứ 4 bật.

- Khi ta nhấn B ở remos chân 17 của 2272 có tín hiệu mạch thu sẽnhận tín hiệu truyền qua vào chân 14 của 2272 làm cho chân 10ccủa

2272 lên mức 1, chân 1 IC 7432) lên mức 1, ngõ ra chân 3 (IC 7432)lên mức 1, kích xung Ck chân 1 (IC 7473 thứ nhất) ngõ ra Q chân 12xuống mức 0, chân B ( C1815) không có dòng kích làm cho transistorngưng dẫn ( VB < 0.7 V) nên lối ra ở chân C là mức cao không cónguồn cung cấp, relay mất điện trở về vị trí ban đầu tắt thiết bị thứ hai

- Khi ta nhấn C ở remos chân 17 của 2272 có tín hiệu mạch thu sẽnhận tín hiệu truyền qua vào chân 14 của 2272 làm cho chân 13 của

2272 lên mức 1, chân 12 (IC 7432) lên mức 1, ngõ ra chân 11 (IC7432) lên mức 1, kích xung Ck chân 5 (IC 7473 thứ hai) ngõ ra Q chân

9 xuống mức 0, chân B ( C1815) không có dòng kích làm chotransistor ngưng dẫn ( VB < 0.7 V) nên lối ra ở chân C là mức caokhông có nguồn cung cấp, relay mất điện trở về vị trí ban đầu tắt thiết

Đó là yêu cầu chủ yếu của đồ án môn học thứ nhất Trong thực tế,

để mạch có thể ứng dụng hơn, ta thiết kế thêm công tắt điều kiển bằngtay phòng khi trường hợp remos bị hư hỏng, hết pin không thể sửachửa kịp Nguyên lý hoạt dộng của nó cũng giống như khi ta nhấnremos nhưng nó không qua IC 2272 Khi ta nhấn công tắt, như xungmức cao tác động trực tiếp vào ngỏ vào của IC 7432 làm cho ngỏ ralên mức cao tác động qua IC 7473 và nguyên lý hoạt động tương tựnhư trên

PHẦN KẾT LUẬN

Đồ án 1 là một bài tập lớn, một thử thách đối với sinh viên, tuynhiên với đồ án 1 giúp cho sinh viên vận dụng một cách cụ thể kiếnthức của mình đã hoc một cách sáng tạo và làm quen dần với cách họctự nghiên cứu, học tập và làm việc với nhóm để nghiên cứu và thựchiện đồ án một cách tốt nhất Hơn thế nữa, đồ án 1 còn giúp sinh viênlàm quen dần với cách làm có thể làm đồ án tốt nghiệp sau này Quathời gian làm đồ án và nghiên cứu 1 tháng kết quả cuối cùng như ta mongđợi mạch hoạt động tốt Các ngõ tín hiệu ngõ ra và tín hiệu thu vẫn tốt.Mạch thực tế của đồ án 1 cũng khá gọn, tiết kiệm chi phí dễ quan sát sửachửa

Mạch điều khiển từ xa ta cĩ thể mở rộng ra kết nối với vi xử lý để

xử lý một cách hiệu quả và làm cho chức năng nhiều và chính xác hơn

Xin chân thành cảm ơn sự nhận xét đánh giá của các thầy cô vàsự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Song Toàn Do kiến thức có hạnvà tài liệu tham khảo trên mạng nên chắc có nhiều thiếu xót mongthầy cô thông cảm

LỜI CẢM ƠN

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn:

- Trường Đại Học Trà Vinh đã tạo cơ hội cho chúng em làm đồ án

- Khoa kỹ thuật công nghệ dã tạo điều kiện cho chung em làm tốt đồ

án về thiết bị cũng như kiến thức và tài liệu tham khảo

- Tấc cả các thầy cô trong khoa kỹ thuật công nghệ đặc biệt là ThầyTrần Song Toàn đã tận tình hướng dẫn hổ trợ kiến thức và lời khuyênthiết thực trong quá trình làm mạch cách làm cũng như cách kiểm tra, sửachữa

- Toàn thể tấc các bạn đã giúp đỡ trong những lúc khó khăn và kiếnthức hổ trợ cho nhau

Một lần nữa xin chân thành cảm ơn rất nhiều

TÀI LIỆU THAM KHẢO

7 www.thuvien247.net