ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA DÙNG TIA HỒNG NGOẠI

Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bậc như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ,… là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn.

ĐỀ TÀI :

ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA

DÙNG TIA HỒNG NGOẠI

GVHD : BẠCH VĂN NAM

NHÓM SVTH :

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bậc như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ,… là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu cảu con người trong cuộc sống hằng ngày Một trong những ứng dụng quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa bằng hồng ngoại.

Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao

Xuất phát từ những ứng dụng đó, em đã thiết kế và thi công một mạch ứng dụng nhỏ trong thu phát hồng ngoại: “Bộ điều khiển từ xa bằng hồng ngoại”

Đề tài này giúp em hiểu rõ hơn về nguyên lý thu phát và ứng dụng những lý thuyết được học vào thực tế Đồng thời tìm hiểu thêm những điều chưa được học và nâng cao kỹ năng thực hành cũng như là những ứng dụng của mạch trong thực tế

Vì thời gian thực hiện còn hạn chế, và những gì đã học và tìm hiểu được cũng

có giới hạn nên đề tài còn nhiều hạn chế Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình của các thầy cô và các bạn

I MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI :

 Đề tài này sử dụng một cặp IC thu (PT2249) phát (PT2248) kết hợp với IC

4017

 IC phát (PT2248) có nhiệm vụ kiểm tra phím được nhấn và truyền mã phím đó đi dưới dạng xung thông qua led phát hồng ngoại.

 IC thu (PT2249) có nhiệm vụ kiểm tra tín hiệu nhận được và thay đổi mức logic của các ngõ ra theo xung nhận được Tín hiệu ngõ ra của IC thu được đưa đến IC 4017

 Dùng nguồn điện 3v-5v để điều khiển thiết bị điện nguồn 220v/50hz

II Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI :

 Giúp người sử dụng bật tắt các thiết bị dễ dàng và tiện lợi hơn

 An toàn hơn khi sử dụng, trẻ em

 Thể hiện được sự linh hoạt tiện lợi khi sử dụng các thiết bị

 Giúp chúng ta hiểu them về nguyên lý của các linh kiện điện tử

 …



III TÌM HIỂU VỀ ÁNH SÁNG HỒNG NGOẠI :

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

Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu Nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Lượng thong tin có thể đạt tới 3 mega bit/s Lượng thong tin được truyền đi với ánh sang hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện từ mà người ta vẫn dung

Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém Trong điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, chum tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu, phát phải đúng hướng

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 sang hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật vật chất

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

IV SƠ ĐỒ KHỐI CỦA ĐỀ TÀI :

 Sơ đồ phát hồng ngoại

 Sơ đồ khối thu hồng ngoại

 Giải thích sơ đồ khối

 Khối bàn phím : Có nhiệm vụ tạo ra lệnh cho khối điều khiển phát tín

hiệu tương ứng với một thiết bị cần điều khiển thông qua khối phát tín hiệu

 Khối điều khiển : Sẽ xử lý thông tin từ khối bàn phím gửi đến để đưa

ra lệnh điều khiển thích hợp cho khối phát,phát chuỗi tín hiệu theo dạng xung nhị phân

 Khối tạo dao dộng : Có nhiệm vụ tạo ra tần số xung nhịp cho các khối

điều khiển làm việc

 Khối phát : Có nhiệm vụ nhận chuổi tín hiệu từ khối điều khiển dưới

dạng điện áp,sau đó chuyển chuỗi tín hiệu dưới dạng điện áp này thành ánh sáng hồng ngoại và phát đi qua môi trường không gian đến khối thu

 Khối nhận có nhiệm vụ nhận tín hiệu(chuỗi ánh sáng hồng ngoại từ

khối phát gửi đến), chuyển tín hiệu này thành tín hiệu điện như ban đầu, rồi khuếch đại lên sau đó gửi đến khối giải mã

 Khối giải mã : Sau khi nhận được chuỗi tín hiệu từ khối nhận gửi đến,

khối này sẽ giải mã ra bằng cách so sánh với những 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 giữ mức điện áp ổn định cho khối chấp hành

thực thi lệnh,khi có phím nào được nhấn thì tín hiệu ở ngõ ra được duy trì trong một thời gian nhất định, cho nên muốn tín hiệu được duy trì khi không còn tác động từ bàn phím thì cần có bộ đệm

 Khối chấp hành : Chỉ có nhiệm vụ là nhận lệnh từ khối giải mã rồi thi

hành lệnh đó(đóng hoặc ngắt một thiết bị nào đó)

 Khối nguồn : Cung cấp điện năng cho các khối khác làm việc.

1 IC thu phát tín hiệu hồng ngoại PT2248.

Đây là một bộ phát ta hồng ngoại ứng dụng công nghệ CMOS

 Đặc tính :

 Được sản xuất theo công nghệ CMOS.

 Tiêu thụ công suất thấp.

 Vùng điện áp hoạt động 2.2v – 5v.

 Ứng dụng :

 Bộ phát hông ngoại dùng trong các thiết bị điện tử như : tivi, cassette,

 Sơ đồ chân :

• Chân 1 (Vss) : Là chân mass được nối với âm nguồn.

• Chân 2 và chân 3 : Là hai đầu vào để nối với thạch anh ngoài cho bộ dao động bên trong IC.

• Chân 4 – 9 (K1 – K6) : Là đầu vào của bàn phím kiểu

ma trận, các chân từ K1 – K6 kết hợp với các chân 10 đến 12 (T1 – T3) để tạo thành ma trân 18 phím.

• 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 tử phát, khi không sử dụng 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

 Sơ đồ khối :

• Bộ dao động và bộ phân tần : Để có thể phát đi xa ta cần có xung có tần số 38khz ở nơi nhận, nhưng trên thị trường khó tìm được thạch anh đúng tần số như vậy, nên ta chọn thạch anh có tần số 455khz cho bộ tạo dao động, tần số đó sẽ được đưa qua

bộ phân tần

2 IC thu và mã hóa tín hiệu hồng ngoại PT2249

PT2249 cũng được chế tạo theo công nghệ CMOS

 Đặc tính :

 Tiêu thụ công suất thấp

 Khả năng chống nhiễu cao

 Cung cấp bộ tạo dao động RC

 Bộ lọc số và bộ kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ nguồn sang khác nhau như đèn nên không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt

 Sơ đồ chân PT2249 :

 Sơ đồ chân :

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

• Chân 2 (R) : Là đầu vào của tín hiệu thu

• Chân 3 -7 ( HP1 – HP5) : Là đầu ra tín hiệu lien tục Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng đầu ra nào thì đầu ra đó luôn duy trì ở mức 1

• Các chân 8 – 12 (S1 – S5) : Là đầu ra của tín hiệu không lien tục Chỉ cần thu được tín hiệu tương úng với đầu ra nào thì đầu

ra đó luôn duy trì ở mức 1 trong khoảng thời gian 107ms

• Chân 13 -14 (CODE2 và CODE 3) : Để tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu Mã số của 2 chân này phải giống với 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 dao động cho mạch

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

 Sơ đồ khối PT2249 :

- Sau khí IC phát PT2248 phát tín hiệu (2 chu kỳ) đi, tín hiệu sẽ được mắtt thu (IC thu) tiếp nhận rồi đưa nó đến chân Rxin

- Chân Rxin có nhiệm vụ sẽ chỉnh lại dạng song của tín hiệu cho chuẩn

- Sau đó, tín hiệu được đưa đến bộ lọc số Bộ lọc số cáo nhiệm vụ lọc lấy các dữ liệu rồi đưa đến thanh ghi

- Dữ liệu đầu tiên sẽ được đưa qua bộ đệm ngõ ra nếu mã của nó khớp với mã phần phát

- Trường hợp, mã của dữ liệu không khớp với mã của phần phát thì quá trình sẽ được lặp lại

 Sơ đồ mô phỏng :

1.

 Mô phỏng mạch phát của bộ thu phát hông ngoại dung PT2248.

Hình 1: Mạch phát hồng ngoại dùng PT2248

 Mô phỏng mạch thu hồng ngoại dung PT2249, IC 4017.

VI MẠCH NGUYÊN LÝ CỦA ĐỀ TÀI :

 Mạch nguyên lý sơ đồ phát hồng ngoại :

 Mạch nguyên lý sơ đồ thu hồng ngoại :

VII VẼ MẠCH :

 Sơ đồ phát :

 Sơ đồ thu

VIII LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI :

STT TÊN LINH KIỆN SỐ

LƯỢNG

THÔNG SỐ GHI CHÚ

4 LED PHÁT HỒNG

NGOẠI

6 IC 4017 1

IX NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN :

 NHẬN XÉT :

X Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI :

 Giúp người sử dụng bật tắt các thiết bị dễ dàng và tiện lợi hơn

 An toàn hơn khi sử dụng, trẻ em

 Thể hiện được sự linh hoạt tiện lợi khi sử dụng các thiết bị

 Giúp chúng ta hiểu them về nguyên lý của các linh kiện điện tử

 …

XI.