Đồ án môn học HỆ THỐNG dò mực nước và bơm nước tự ĐỘNG sử DỤNG SÓNG RF

Ở Việt Nam,lĩnh vực điều khiển tự động có lẽ vẫn còn non trẻ và hứa hẹn một tương lai tốt nhằm đóng góp vào quá trình công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nước. Điều khiển tự động đã được ứng dụng vào nhiều nghành khác nhau và nhiều hệ thống điều khiển chuyên nghiệp khác nhau đã được ra đời. Chúng ta có thể liên kết một số những ứng dụng chính như: các hệ thống điều khiển của các nhà máy nhiệt điện,hệ thống sản xuất trong lĩnh vực công nghệ cao như sản xuất,lắp ráp các hệ thống vi mạch…v.v. Bên cạnh đó cùng với sự xuất hiện của những thiết bị sử dụng sóng vô tuyến ngày càng được ứng dụng rộng rãi và phổ biến. Hệ thống dò mực nước và tự động bơm nước bằng sóng RF cũng là một trong những đề tài tương đối hấp dẫn. Trong hệ thống này mạch RF có chức năng nhận tín hiệu từ các que dò và khuếch đại lên để phát đi. Ở phần thu sau khi nhận tín hiệu từ phần phát thì cũng khuếch đại các tín hiệu này lên,sau đó đưa ra tín hiệu điều khiển động cơ,khi nước đầy hồ thì động cơ ngừng,khi nước dưới mức thấp thì động cơ sẽ bơm nước vào hồ.

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

SVTH : Nguyễn Việt Hưng

LỜI NÓI ĐẦU

Tự động hóa là một nghành công nghệ liên quan đến việc ứng dụng các kỹ thuật

cơ khí hiện đại như: kỹ thuật điều khiển và kỹ thuật máy tính vào việc vận hành và điềukhiển quá trình sản xuất Ngày nay nhu cầu thiết yếu của con người ngày càng cao,yêucầu về số lượng và chất lượng của các sản phẩm xã hội cũng không ngừng tăng lên Điều

đó đòi hỏi các dây chuyền sản xuất ngày càng hiện đại,có mức độ tự động hóa ngày càngcao với việc sử dụng các kỹ thuật điều khiển hiện đại có trợ giúp của máy tính Hệ thốngđiều khiển tự động ngày nay,đã phổ biến trong hầu hết các lĩnh vực công nghệ và pháttriển song song với kỹ thuật tiên tiến khác như điện-điện tử và máy tính

Ở Việt Nam,lĩnh vực điều khiển tự động có lẽ vẫn còn non trẻ và hứa hẹn mộttương lai tốt nhằm đóng góp vào quá trình công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nước Điềukhiển tự động đã được ứng dụng vào nhiều nghành khác nhau và nhiều hệ thống điềukhiển chuyên nghiệp khác nhau đã được ra đời Chúng ta có thể liên kết một số nhữngứng dụng chính như: các hệ thống điều khiển của các nhà máy nhiệt điện,hệ thống sảnxuất trong lĩnh vực công nghệ cao như sản xuất,lắp ráp các hệ thống vi mạch…v.v Bêncạnh đó cùng với sự xuất hiện của những thiết bị sử dụng sóng vô tuyến ngày càng đượcứng dụng rộng rãi và phổ biến Hệ thống dò mực nước và tự động bơm nước bằng sóng

RF cũng là một trong những đề tài tương đối hấp dẫn Trong hệ thống này mạch RF cóchức năng nhận tín hiệu từ các que dò và khuếch đại lên để phát đi Ở phần thu sau khinhận tín hiệu từ phần phát thì cũng khuếch đại các tín hiệu này lên,sau đó đưa ra tín hiệuđiều khiển động cơ,khi nước đầy hồ thì động cơ ngừng,khi nước dưới mức thấp thì động

cơ sẽ bơm nước vào hồ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……….………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……….………

………

………

………

………

………

………

MỤC LỤC

Trang CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI4

2-Giải thuật của hệ thống 17

3-Sơ đồ mạch điều khiển của hệ thống 17

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ21

CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI24

tiễn của xã hội em đã thực hiện tiến hành nghiên cứu và thiết kế một hệ thống DÒ MỰC

NƯỚC VÀ BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG SỬ DỤNG SÓNG RF với mong muốn là giải

quyết những nhu cầu trên và lấy đó làm đề tài cho đồ án này

2.Giới Hạn Vấn Đề

Từ những kiến thức, năng lực đạt được trong quá trình học tập ở trường sẽ được đánh giáqua đợt bảo vệ đồ án này.Vì vậy em đã cố gắn tận dụng những kiến thức đã học ở trường

cùng với sự tìm tòi nguyên cứu và với sự hướng dẫn của thầyĐặng Đức Minhđể em có

thể hoàn thành tốt đồ án này.Sản phẩm này là kết quả của những kiến thức đã được tíchlũy trong quá trình học tập và nguyên cứu.Đây cũng là thành công đầu tiên của em tronghọc kì này.Mặc dù em rất cố gắng để hoàn thành đồ án này đúng thời hạn nhưng cũngkhông tránh khỏi những thiếu soát mongthầy thông cảm.Em mong được đón nhận những

ý kiến đóng góp của thầy và các bạn sinh viên

Cụ thể, quá trình hoạt động của toàn hệ thống có thể được diễn tả tóm tắt như sau:

 Ban đầu khi mực nước trong hồ vẫn còn đầy, nghĩa là trên que dò mức thấp lúcnày mực nước sẽ đạt trạng thái ở mức cao, làm op-am bảo hòa âm nên dữ liệu ngõvào và 8 ngõ ra trên ic ULN2803 là mức logic 0 Sau đó dữ liệu sẽ được đưa vàomạch phát sóng RF thông qua bộ giải mã PT2262 tín hiệu ngõ ra sẽ được truyền điqua ăng-ten đến phần thu Lúc này bên mạch thu sóng PT2272 sau khi nhận đượctín hiệu thì chúng sẽ giải mã đúng các tín hiệu này để chuyển thành các tín hiệuđiện điều khiển làm rơle đóng cắt mạch, led sáng lúc này motor ngừng hoạt độngkhông bơm nước vào hồ nữa đồng thời cũng có đèn 12v sáng lên để báo hiệu mựcnước bơm vào hồ đã đầy.

 Khi mực nước trong hồ đã sử dụng hết, nghĩa là dưới que dò mức thấp lúc nàymực nước sẽ đạt trạng thái ở mức thấp, làm op-am bảo hòa dương nên dữ liệu ngõvào và 8 ngõ ra trên ic ULN2803 là mức logic 1 Sau đó dữ liệu sẽ được đưa vàomạch phát sóng RF thông qua bộ giải mã PT2262 tín hiệu ngõ ra sẽ được truyền điqua ăng-ten đến phần thu Lúc này bên mạch thu sóng PT2272 sau khi nhận đượctín hiệu thì chúng sẽ giải mã đúng các tín hiệu này để chuyển thành các tín hiệuđiện điều khiển làm rơle đóng cắt mạch, lúc đó motor sẽ hoạt động bơm nước vào

hồ đồng thời cũng có đèn led sáng lên để báo hiệu Đến một lúc nào đó thì mựcnước trong hồ lại đầy và đạt đến que dò ở mức cao thì quá trình thu phát nhận tínhiệu lại tiếp tục diễn ra làm motor ngưng hoạt động

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

1)IC7815

Là IC ổn áp cho mức chuẩn điện áp ngõ đầu ra là 15v

Là bộ Darlington gồm 8 trans NPN kết nối với nhau

theo từng mảng Thuận lợi cho việc giao tiếp giữa

mạch kỹ thuật số mức logic thấp (như TTL, CMOS

hoặc PMOS) và ngõ ra dòng điện/ điện áp mức cao để

điều khiển đèn, động cơ,…

 Thông sốđặc trưng:

 Cấu trúc bên trong của UNL.2803

  C ấu trúc mạch điện :

5)ICTL082

IC có cấu trúc JFET đầu vào bộ khuếch đại hoạt động kép tín hiệu với một đầu vào được

bù đắp điện áp

 Cấu trúc bên trong của TL082:

Thông số đặc trưng của TL082:

 Cấu trúc mạch điện:

 Một số mạch ứng dụng:

PT2262 là một bộ mã hóa điều khiển từ xa kết hợp

với PT2272 sử dụng công nghệ CMOS Nó mã hóa

dữ liệu và địa chỉ ghim vào một nối tiếp mã hóa

dạng sóng thích hợp cho RF hay IR điều khiển thiết

bị

- Chân 1- 8:(A0-A7) là các chân tổ hợp mã địa chỉ đồng bộ giữa phần phát và phần thu

- Chân 9 (VSS) là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

- Chân 10-13 (D3-D0) là các chân đầu vào tổ hợp mã dữ liệu

- Chân 14 (TE) là chân quy định dạng truyền của tín hiệu đầu ra.Chân này được nốixuống mas.

- Chân 15-16 (0SC1 và 0SC2): là hai chân được nối với điện trở bên ngoài để quy địnhtần số sóng mang Tần số sóng mang được tính (f=R/12) Ví dụ mắc điện trở 470K vàochân 15,16 thì đầu ra chân 17 sẽ có tần số sóng mang 470/12 bằng khoảng 39khz, tần sốsóng mang của phần phát và phần thu phải đồng bộ với nhau

- Chân 17 (DOUT): Là đầu ra của tín hiệu đã được hạn chế

- Chân 18 (VCC): Là chân cấp nguồn dương

Tín hiệu được đưa ra chân 17 của IC PT2262 thường chân này ởmức 1 khi tín hiệu nghỉ

và ở mức 0 khi tín hiệu hoạt động

Chúng ta biết khi xung mã lệnh phát ra từ ic PT2262, nhóm xung mã lệnh này sẽ đượcđưa vào ic PT2272 để được giải mã và phát ra tín hiệu để điều khiển các thiết bị

* Chân cuối của hàng dưới cho nối masse và chân cuối của hàng trên cho nối với nguồnVcc, từ 4V đến 15V

* Trên chân OSC1 và OSC2 dùng gắn điện trở R để định tần cho xung nhịp, dùng tạo racác dãy xung mã lệnh Tần số xung nhịp phải lấy tương thích giữa bên phát và bên nhận

* Các chân A0 - A5 dùng nhập mã địa chỉ, trên mỗi chân có thể có 3 trạng thái, cho nốimasse là bit 0, cho nối vào nguồn dương là bit 1 và bỏ trống là bit F

* Chân A6/D0 - A11/D5 có thể dùng như các chân địa chỉ từ A6 đến A11, nhưng khidùng như chân nhập dữ liệu Data thì chỉ xác lập theo mức 0 và mức 1, chỉ có 2 trạng thái

* Chân TE dùng cho xuất nhóm xung mã lệnh, nó có tác dụng ở mức áp thấp Nghĩa làkhi chân này ở mức áp thấp, nó sẽ cho xuất ra xung mã lệnh trên chân Dout

* Chân Dout, là chân ngõ ra của nhóm tín hiệu mã lệnh, các tín hiệu mã lệnh đều ở dạngxung, nghĩa là lúc ở mức áp thấp, lúc ở mức áp cao

Tín hiệu đưa ra gồm: sóng mang dao động < 700KHz + địa chỉ mã hóa + dữ liệu.PT2262 có điện áp rộng : Có thể làm việc được từ 2,5V đến 15 V Trong datasheet thìđiện áp của nó là từ 4 V nhưng qua thời gian rất dài làm việc và nghiên cứu con này cóthể khẳng định được về điện áp của nó làm việc rất thấp.

7)ICPT2272:

PT2272 là một bộ giải mã điều khiển từ xa kết hợp

với PT2262 sử dụng công nghệ CMOS Nó có 12-bit của

chân địa chỉ cung cấp tối đa là 531.441 (hoặc 312) mã địachỉ

Từ sơ đồ khối chức năng chúng ta thấy hoạt động của ic PT2272 sẽ như sau: ChânOSC1 và OSC2 dùng gắn điện trở để định tần cho xung nhịp, xung nhịp này cần thiết chohoạt động của ic Các chân địa chỉ là A0 đến A5 và chân địa chỉ/dữ liệu là A6/D5 đếnA11/D0, trạng thái bit trên các chân này dùng xác lập mã lệnh dùng cho việc dò mã lệnhcủa bên phát Chân ngõ vào là DIN, sau khi qua 2 tầng khuếch đại đảo, tín hiệu mã lệnhcho vào mạch computer logic để dò mã lệnh, nếu mã lệnh của bên phát đúng với mã lệnh

đã xác lập trong ic, nó sẽ cho qua mạch Output Logic chờ xuất ra, khi mạch dò xungđồng bộ Synchro Detect xác nhận tín hiệu vào là chính xác, nó sẽ cho xuất lệnh điềukhiển trên chân VT

PT2272 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

-> ví dụ : PT2262 mắc điện trở 4,7 megaom thì PT2272 sẽ mắc 470k

Giải mã : các chân mã hóa của PT2262 ( chân 1 đến chân 8 ),nối thế nào thì các chân giải

mã của PT2272cũng phải nối tương tự như vậy.

Chân nào nối dương, chân nào nối âm, chân nào bỏ trống v.v thì chân ( 1 đến

8 )của PT2272 hãy làm như thế Khi truyền một mã đúng và giải mã đúng thì chân 17 của PT2272 sẽ có điện áp cao đưa ra , báo hiệu là đã đúng mã hóa 4 chân dữ liệu có thể

truyền song song, nối tiếp rất động lập

Cách tạo lập các xung mã lệnh:

Người ta dùng một mạch dao động để tạo ra xung nhịp, tần số xung nhịp tùy thuộcvào trị của điện trở gắn trên chân OSC1 và OSC2 Sau khi có xung nhịp có chu kỳ là α,bây giờ người ta tạo ra các dạng xung khác nhau dùng để chỉ trạng thái các bit: đó là bit

0, bit 1 và bit F

* Bit 0 là lúc các chân địa chỉ hay các chân dữ liệu cho nối masse

* Bit 1 là lúc các chân địa chỉ hay các chân dữ liệu cho nối lên nguồn dương

* Bit F là lúc các chân địa chỉ này bỏ trống

Ngoài ra người ta còn tạo ra xung đồng bộ và dung xung này để xác định vị tríchính xác của các bit đặt trong dãy xung các mã lệnh

Hình vẽ cho thấy các hàng chân địa chỉ A0 A5 và chân dữ liệu D0 D5 bên IC phát và bên IC thu là giống nhau Vậy nếu Bạn cho chân nào nối masse thì chân đó được

thì xem như là bit F Chỉ khi mã lệnh của bên phát và bên thu được đặt giống nhau và tần

số xung nhịp phù hợp, lúc đó cặp IC này mới "hiểu nhau", có tác dụng dùng trong điều khiển, nếu có khác nhau thì bên thu sẽ không nhận ra bên phát và sẽ không phát lệnh điềukhiển VT theo lệnh của bên phát

Sau đây là hình vẽ cho thấy cách thức tạo ra dãy xung mã lệnh của cặp ICPT2262/2272:

Hình trên cho chúng ta thấy, tùy theo cách thức chúng ta đặt mã bit trên các chân địa chỉ hay chân dữ liệu, chúng ta sẽ tạo ra một code word tương ứng và khi bên phát chophát ra nhóm mã lệnh này và bên thu nhận vào nhóm mã lệnh này, qua so sánh trong mạch computer logic nếu thấy trùng mã ic PT2272 sẽ phát lệnh điều khiển trên chân VT

8)Sơ đồ mạch RF:

a)Sơ đồ mạch phátsóng RF

b)Sơ đồmạch thu sóng RF

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1 Sơ đồ khối của hệ thống

2 Giải thuật của hệ thống

3 Sơ đồ mạch điều khiển của hệ thống

a) Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn:

Sơ đồ mạch in:

b)Sơ đồ nguyên lý mạch dò mực nước:

Sơ đồ mạch in:

c)Sơ đồ nguyên lý mạch thu bằng sóng RF

Sơ đồ mạch in:

d)Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn thu:

Sơ đồ mạch in:

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ

Đây là mạch nguồn bên phần phát:

Đây là mạch dò mực nước:

Đây là mạch phát sóng RF:

Đây là mạch thu sóng RF:

Đây là mạch nguồn thu sóng RF:

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

1 KẾT LUẬN:

Đó là toàn bộ những gì mà trong suốt thời gian qua em đã nguyên cứu và họchỏi.Qua đồ án này em rất cảm ơn về những hướng dẫn cần thiết và chân thành củathầy đã giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ.Qua đó em cũng học hỏi thêm nhiều điều rất

bổ ích về sóng RF, giúp em có cái nhìn sâu hơn và toàn diện hơn về một mô hìnhtrong tự động hóa.Trong lần làm đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu soát rấtmong nhận được sự đóng góp chân thành của thầy để em có thể thực hiện tốthơn.Chính sự đóng góp chân thành ấy đã giúp em say mê nguyên cứu khoa học hơnnữa,đó cũng là động lực để làm nên sự thành công ngày hôm nay.Vì đồ án sử dụngsóng vô tuyến RF nên trong quá trình truyền tín hiệu giữa phần phát và thu dễ bị sailệch có kết quả không chính xác bởi các sóng mạnh ở bên ngoài rất mong nhận được

sự thông cảm của thầy

Em xin chân thành cảm ơn !

2 HƯỚNG PHẤT TRIỂN ĐỀ TÀI:

Em mong rằng đề tài của em sẽ sớm hoàn thiện hơn và cải tiến nhiều hơn nữa,

có thể nó điều khiển xa hơn khoảng 10m mà đề tài của em đã làm và đặc biệt hơn là

sẽ được áp dụng rộng rãi nhất là trong các tòa nhà cao tầng cũng như là phát triển rộng rãi cho các căn hộ ở vùng nông thôn để góp phần đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa nước nhà.Từ đó có thể phát triển lên thành các mạch sử dụng các loại ic chuyên dụng hơn làm sóng có tín hiệu tốt, ổn định hơn hoặc là điều khiển từ xa qua các thiết bị thông minh

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Giáo trình vi xử lý / Nguyễn Đình Phú, Trương Ngọc Anh - Đại học Quốc gia Tp HồChí Minh, 2013

2 Mạch điện I và II / Phạm Thị Cư – Đại học công nghiệp Tp.HCM, 2008

3 Mạch điện tử I và II / Nguyễn Tấn Phước – NXB.Tp HCM, 2012