báo cáo đồ án vi xử lý trong đo lường điều khiển

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI SVTH: Lê Minh Tuấn Nguyễn Minh Sang Lớp : CDDT9B GVDH: Nguyễn Văn An 07727191 07727951 LỜI MỞ ĐẦU Với tốc độ phát triển nhanh chóng ngành công nghiệp đại công nghệ thông tin, công nghệ truyền thông, khí, động lực thời gian qua tách rời với ngành điện tử Ngành điện tử đóng vai trò quan trọng, xâm nhập vào sống người sớm từ thiết bị đơn giản đèn chiếu sáng, radio,…, đến máy móc phức tạp ứng dụng công nghệ cao hệ thống camera, robot…tất điều đươc ứng dụng rộng rãi góp phần hiệu vào công việc giải phóng sức lao động người đưa người hướng tới giới công nghệ ngày đại tinh vi Trong sinh hoạt ngày người trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa…) ứng dụng gần gũi với cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng đạt mức tiện lợi Điều khiển từ xa thâm nhập vào vấn đề cho đời loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD,… đến quạt bàn tất điều khiển từ xa Điều khiển từ xa việc điều khiển mô hình, thiết bị khoảng cách mà người không thiết phải đến nơi đặt hệ thống Thế giới ngày phát triển việc ứng dụng thiết bị diều khiển tự động ngày người sử dụng rong có trình thu phát hồng ngoại có độ xác nhanh chóng trình điều khiển từ xa Xuất phát từ ý tưởng nên chúng em chọn đề tài Mạch Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Trong thời gian ngắn kiến thức hạn chế nên đồ án chưa hoàn thiện cho nhiều thiếu sót Kính mong dẫn góp ý tất thầy cô bạn CHƯƠNG I : LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tia hồng ngoại (ánh sáng hồng ngoại) Tia hồng ngoại xạ điện từ có bước sóng khoảng từ 400.000nm đến 760nm, dài bước sóng ánh sáng khả kiến ngắn tia xạ vi ba Tên “hồng ngoại” có nghĩa “dưới mức đỏ”, màu đỏ màu sắc có bước sóng dài ánh sáng thường Mọi vật có nhiệt độ lớn 00 K điều phát tia hồng ngoại Tia hồng ngoại truyền nhiều kênh tín hiệu Nó ứng dụng rộng rãi công nghiệp lượng thông tin đạt 3Mbit/s Lượng thông tin truyền với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện từ mà ta dùng Trong kỹ thuật truyền tin sợi quang dẫn không cần trạm khuếch đại chừng, người ta truyền lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua sợi tơ quang với đường kín 0,13 mm với khoảng cách 10 Km đến 20 Km Lượng thông tin truyền với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà ta dùng Tia hồng ngoại dễ hấp thụ, khả xuyên thấu Trong điều khiển từ xa chùm hồng ngoại phát hẹp, có hướng thu phải hướng 1.2 Hệ thống điều khiển từ xa 1.2.1 Nhiệm vụ hệ thống điều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa hệ thống cho phép ta điều khiển thiết bị từ khoảng cách xa Ví dụ hệ thống điều khiển vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa cáp quang dây dẫn, hệ thống điều khiển từ xa hồng ngoại Do chúng có nhiệm vụ sau: •Phát tín hiệu điều khiển •Sản sinh xung hình thành xung cần thiết •Tổ hợp xung thành mã •Phát tổ hợp mã đến điểm chấp hành •Ở điểm chấp hành ( thiết bị thu ) sau nhận mã phải biến đổi mã nhận thành lệnh điều khiển đưa đến thiết bị, đồng thời kiểm tra xác mã nhận 2 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN ĐIỂN HÌNH TRONG MẠCH 2.1 IC BL9148 2.2.1 Sơ đồ chức chân • • • • • • Chân 1: (GND) chân nối với cực âm nguồn điện Chân (XT) 3: hai đầu để nối với thạch anh bên cho tạo dao động bên IC Chân 4-9 (K1-K6): đầu tín hiệu bàn phím kiểu ma trận, chân từ K1 đến K6 kết hợp với chân 10 đến 12 (T1-T3) để tạo thành ma trận 18 phím Chân 13 (CODE):là chân mã số dùng để kết hợp với chân 10-11 để tạo tổ hợp mã hệ thống phần phát phần thu Chân 14 (TEST): chân dùng để kiểm tra mã phần phát, bình thường không sử dụng bỏ trống Chân 15 (TXout): đầu tín hiệu điều chế FM 2.2.1 IC BL9149 • Chân (GND): chân mass nối với cực âm • • • • • • nguồn điện Chân (RxIN): đầu vào tín hiệu thu, tín hiệu sau lọc bỏ sóng mang Chân 3-7 (HP1-HP5): đầu tính hiệu liên tục Chỉ cần thu tín hiệu tương ứng với đầu đầu trì mức logic “1” Chân 8-12 (SP5-SP1): đầu tín hiệu không liên tục Chỉ cần thu tín hiệu tương ứng với đầu đầu trì mức logic “1” khoảng thời gian 107 ms Chân 14 13 (CODE CODE 3): để tạo tổ hợp mã hệ thống phần phát phần thu Mã số hai chân phải giống tổ hợp mã hệ thống phần phát thu tín hiệu Chân 15 (OSC): dùng để nối tụ điện điện trở bên tạo dao động cho mạch Chân 16 (Vcc): chân nối với cực dương nguồn cung cấp 2.1.2 Led phát hồng ngoại Led phát hồng ngoại viết tắt IR Red (Infra Red Led), hay gọi nguồn phát tia hồng ngoại (Infra Red Emitters), giống led bình thường (led phát quang- light emitting diode) phát ánh sáng hồng ngoại Nó chế tạo chất Arsenic-Galium (GaAs) Led hồng ngoại có đời sống khoảng 100.000 (khoàng 11 năm), với đặc trưng kỹ thuật như: • Điện áp thuận: Vf = 1,1 V ÷ 5V • Dòng điện thuận: If = vài chục mA ÷ vài trăm mA • Công suất cực đại: PMax = vài trăm mW Ký hiệu hình dạng led phát hồng ngoại Nguyên lý làm việc : Để có ánh sáng phát liên tục, người ta phân cực thuận led hồng ngoại tùy theo vật liệu cấu tạo, điện thêm led thay đổi từ đến 2.5V dòng điện qua đa khoảng vài mA Khi chuyển tiếp P-N phân cực thường có tượng phun hạt dẫn mức cao (lỗ trống P++ phun sang N++, điện tử từ N++ phun sang P+ +) kèm theo tượng tái hợp xạ để sinh lượng ánh sáng sáng hồng ngoại (không thấy mắt thường) Hiện tượng xạ tượng giải phóng proton có tái hợp trực tiếp điện tử lỗ trống 2.2.2 Bộ thu hồng ngoại Cấu tạo bán dẫn quang transistor coi gồm có quang diode quang transistor Sơ đồ cấu tạo ký hiệu thu hồng ngoại Nguyên lý hoạt động : Trong quang transistor có quang diode làm nhiệm vụ cảm ứng quang điện transistor làm nhiệm vụ khuếch đại quang diode sử dụng mối nối P-N cực B cực C transistor, phân cực cho chân diode B-E phân cực thuận diode BC phân cực ngược chiếu sáng dòng điện rỉ I BC tăng cao bình thường nhiều lần Dòng điện rỉ trở thành dòng I B transistor khuếch đại độ khuếch đại transistor từ 1001000 khuếch đại không tuyến tính theo cường độ ánh sáng chiếu vào mối nối Quang điện transistor có tốc độ làm việc chậm tụ điện kí sinh CB (kí sinh cực C cực B).Quang transistorco1 tần số làm việc cao khoảng vài trăm KHz, tần số làm việc cực đại quang diode lên vài chục MHz 2.2.3 IC HEF4013 2.23.1 Đặc tính Vi mạch 4013 chứa flip-flop D, vi mạch đa năng, chúng có chân đặt trực tiếp (SD), xóa trực tiếp (CD), ngỏ vào xung clock (CP) ngỏ (O,) Dữ liệu chấp nhận CP mức thấp chuyển đến ngõ có cạnh dương xung đồng hồ Khi chân CD SD mức cao bất chấp liệu vào xung đồng hồ nào, ngõ O điều mức cao 2.2.3.2 Sơ đồ chức chân HEF4013 có 14 chân đó: • • • • D : liệu vào CP : xung đồng hồ vào SD : chân đặt • O : ngỏ CD : chân xóa BẢNG CHÂN TRỊ • H : cấp giá trị mức cao • L : cấp giá trị mức thấp • X: giá trị tùy định CHƯƠNG II : THI CÔNG MÔ HÌNH Sơ Đồ Nguyên Lý 1.1 Mạch Phát 1.2 Mạch Thu Sơ Đồ Mạch In 3.1 Mạch Phát 3.2 Mạch Thu KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực đồ án, chúng em đặt kết sau: • Áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ • Mạch phát mạch thu nhỏ gọn • Điều khiển nhiều thiết bị • Mạch thiết kế có độ xác, tính ổn định cao Do thời gian kiến thức hạn hẹp nên trình thực mặt hạn chế như: • Tầm xa bị giới hạn • Dòng điện cao tức thời • Nhiễu hồng ngoại nguồn nhiệt xung quanh phát ra, nên gây ảnh hưởng hạn chế tầm phát Do dùng phòng, kho, nơi có nhiệt độ môi trường thấp HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật đất nước ta chuyển sang sản xuất công nghiệp Vì vậy, để đáp ứng với nhu cầu thực tế cần phải nghiên cứu thêm để ứng dụng mạch điều khiển từ xa hồng ngoại vào nhiều mô hình khác lớn hơn, ưu việt điều khiển từ xa đóng mở cửa tự động, điều khiển TV, cassette… Mở rộng tầm thu, mở rộng khoảng cách điều khiển để điều khiển nhạy hệ thống • • • • TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện Tử ứng Dụng Trong Công Nghiệp, Nguyễn Tấn Phước, nhà xuất Thành Phố Hồ Chí Minh, 2001 Giáo Trình Cơ Sở Viễn Thông, Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM, tập thể tác giả, lưu hành nội bộ, 2009 Giáo Trình Kỹ Thuật Số, Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM, tập thể tác giả, lưu hành nội bộ, 2009 Tài liệu từ Website: – www.alldatasheet.com – www.ant7.com – www.diendandientu.com.vn XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ ĐÃ LẮNG NGHE ! [...]... HÌNH 1 Sơ Đồ Nguyên Lý 1.1 Mạch Phát 1.2 Mạch Thu 3 Sơ Đồ Mạch In 3.1 Mạch Phát 3.2 Mạch Thu KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án, chúng em đã đặt được những kết quả như sau: • Áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ • Mạch phát và mạch thu nhỏ gọn • Điều khiển được nhiều thiết bị • Mạch thiết kế có độ chính xác, tính ổn định cao Do thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá... mô hình khác lớn hơn, ưu vi t hơn như điều khiển từ xa đóng mở cửa tự động, điều khiển TV, cassette… Mở rộng tầm thu, mở rộng khoảng cách điều khiển để có thể điều khiển nhạy các hệ thống • • • • TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện Tử ứng Dụng Trong Công Nghiệp, Nguyễn Tấn Phước, nhà xuất bản Thành Phố Hồ Chí Minh, 2001 Giáo Trình Cơ Sở Vi n Thông, Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM, tập thể tác giả, lưu hành nội bộ, 2009... để sinh ra năng lượng là ánh sáng sáng hồng ngoại (không thấy được bằng mắt thường) Hiện tượng bức xạ là hiện tượng giải phóng ra các proton khi có tái hợp trực tiếp giữa điện tử và lỗ trống 2.2.2 Bộ thu hồng ngoại Cấu tạo bán dẫn của quang transistor coi như gồm có một quang diode và một quang transistor Sơ đồ cấu tạo và ký hiệu của bộ thu hồng ngoại Nguyên lý hoạt động : Trong quang transistor có... ánh sáng chiếu vào mối nối Quang điện transistor có tốc độ làm vi c chậm do tụ điện kí sinh CB (kí sinh giữa cực C và cực B).Quang transistorco1 tần số làm vi c cao nhất chỉ khoảng vài trăm KHz, trong khi tần số làm vi c cực đại của quang diode có thể lên vài chục MHz 2.2.3 IC HEF4013 2.23.1 Đặc tính Vi mạch 4013 chứa 2 flip-flop D, nó là vi mạch đa năng, chúng có các chân đặt trực tiếp (SD), xóa trực... chỉ dùng trong phòng, kho, hoặc nơi có nhiệt độ môi trường thấp HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật và đất nước ta chuyển mình sang nền sản xuất công nghiệp Vì vậy, để đáp ứng với nhu cầu thực tế thì chúng ta cần phải nghiên cứu thêm để có thể ứng dụng mạch điều khiển từ xa bằng hồng ngoại vào nhiều mô hình khác lớn hơn, ưu vi t hơn như điều khiển từ... được chấp nhận khi CP ở mức thấp và được chuyển đến ngõ ra khi có cạnh dương của xung đồng hồ Khi 2 chân CD và SD cùng ở mức cao bất chấp dữ liệu vào và xung đồng hồ như thế nào, cả 2 ngõ ra O và điều ở mức cao 2.2.3.2 Sơ đồ và chức năng của từng chân HEF4013 có 14 chân trong đó: • • • • D : dữ liệu vào CP : xung đồng hồ vào SD : chân đặt • O : ngỏ ra chính CD : chân xóa BẢNG CHÂN TRỊ • H : cấp giá... nối P-N giữa cực B và cực C trong transistor, khi phân cực cho các chân thì diode B-E được phân cực thuận và diode BC được phân cực ngược và khi được chiếu sáng thì dòng điện rỉ I BC sẽ tăng cao hơn bình thường nhiều lần Dòng điện rỉ sẽ trở thành dòng I B và được transistor khuếch đại độ khuếch đại của transistor từ 1001000 và bộ khuếch đại không tuyến tính theo cường độ ánh sáng chiếu vào mối nối Quang... kỹ thuật như: • Điện áp thuận: Vf = 1,1 V ÷ 5V • Dòng điện thuận: If = vài chục mA ÷ vài trăm mA • Công suất cực đại: PMax = vài trăm mW Ký hiệu và hình dạng của led phát hồng ngoại Nguyên lý làm vi c : Để có ánh sáng phát ra liên tục, người ta phân cực thuận led hồng ngoại tùy theo vật liệu cấu tạo, điện thế thêm của led thay đổi từ 1 đến 2.5V và dòng điện qua nó tôi đa khoảng vài mA Khi chuyển tiếp...2.1.2 Led phát hồng ngoại Led phát hồng ngoại được vi t tắt là IR Red (Infra Red Led), hay còn gọi là nguồn phát tia hồng ngoại (Infra Red Emitters), giống như led bình thường (led phát quang- light emitting diode) và phát ra ánh sáng hồng ngoại Nó được chế tạo bằng chất Arsenic-Galium (GaAs) Led hồng ngoại có đời sống khoảng 100.000 giờ (khoàng ... mức thấp chuyển đến ngõ có cạnh dương xung đồng hồ Khi chân CD SD mức cao bất chấp liệu vào xung đồng hồ nào, ngõ O điều mức cao 2.2.3.2 Sơ đồ chức chân HEF4013 có 14 chân đó: • • • • D : liệu... thiết bị • Mạch thiết kế có độ xác, tính ổn định cao Do thời gian kiến thức hạn hẹp nên trình thực mặt hạn chế như: • Tầm xa bị giới hạn • Dòng điện cao tức thời • Nhiễu hồng ngoại nguồn nhiệt xung... cực cho chân diode B-E phân cực thuận diode BC phân cực ngược chiếu sáng dòng điện rỉ I BC tăng cao bình thường nhiều lần Dòng điện rỉ trở thành dòng I B transistor khuếch đại độ khuếch đại transistor