Mạch điều khiển thiết bị sử dụng sóng RF

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN TỪ XA SỬ DỤNG SÓNG RF Giảng viên hướng dẫn: TS VŨ TRÍ VIỄN Sinh viên thực hiện: ĐINH VĂN CHUNG MSSV: 41301216 Lớp: 13040310 Khoá: 17 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016 TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỒ ÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN TỪ XA SỬ DỤNG SÓNG RF Giảng viên hướng dẫn: TS VŨ TRÍ VIỄN Sinh viên thực hiện: ĐINH VĂN CHUNG MSSV: 41301216 Lớp: 13040310 Khoá: 17 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016 LỜI NÓI ĐẦU Ngày với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, giới thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với độ xác cao, tốc độ nhanh Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ, đa chức Điện tử đáp ứng đòi hỏi không ngừng ngành, lĩnh vực khác đến nhu cầu khác người sống hang ngày Một ứng dụng điện tử điều khiển từ xa sóng vô tuyến hay gọi sóng RF Sóng vô tuyến sử dụng nhiều ngành công nghiệp đời sống người với thiết bị điều khiển tinh vi đạt hiệu suất, suất cao Xuất phát từ lý đó, em thiết kế thực mạch nhỏ ứng dụng thu phát sóng RF “Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF” TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ - CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập hoàn thành đồ án môn học này, em nhận hướng dẫn, giúp đỡ thầy cô, anh chị bạn Với lòng kính trọng biết ơn sâu sắc em xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô khoa Điện – điện tử bạn sinh viên lớp khoa đóng góp ý kiến trao đổi kinh nghiệm trình em thực đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Trí Viễn quan tâm nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án Trong trình thực dề tài không tránh khỏi sai sót, kính mong quý thầy cô bạn góp ý dẫn để em hoàn thiện đồ án môn học TP Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 04 năm 2016 Tác giả TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ - CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng hướng dẫn khoa học TS Vũ Trí Viễn Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, luận văn sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung luận văn Trường đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Tác giả (ký tên ghi rõ họ tên) TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ - CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc LỊCH TRÌNH LÀM ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên: Lớp: MSSV: Tên đề tài: Tuần / ngày Nội dung Xác nhận GVHD GV HƢỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………… MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ X DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU XI DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .XII CHƢƠNG GIỚI THIỆU ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG SÓNG RF 1.1 SÓNG VÔ TUYẾN (RF) 1.2 HOẠT ĐỘNG CỦA SÓNG VÔ TUYẾN 1.2.1 Ưu điểm .2 1.2.2 Khuyết điểm 1.2.3 Khắc phục khuyết điểm .2 CHƢƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 SƠ ĐỒ KHỐI 2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHUNG 2.3 GIỚI THIỆU KHỐI THU PHÁT TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN .3 2.3.1 Bộ phát tín hiệu điều khiển 2.3.2 Bộ thu tín hiệu điều khiển 2.4 KHỐI ĐIỀU KHIỂN 2.5 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH .7 2.5.1 IC CD4013 2.5.2 IC PT2262 2.5.3 IC PT2272 12 2.5.4 Relay 13 2.5.5 IC ổn áp 7805 14 2.5.6 Transistor C1815 16 2.5.7 Một số linh kiện khác 16 CHƢƠNG THI CÔNG SẢN PHẨM 17 3.1 MẠCH IN 17 3.2 SẢN PHẨM HOÀN THIỆN 17 CHƢƠNG NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 19 4.1 NHẬN XÉT 19 4.2 KẾT LUẬN 19 4.3 HƢỚNG PHÁT TRIỂN 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO .20 PHỤ LỤC A 21 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ HÌNH 2-1: CÁC KHỐI ĐIỀU KHIỂN CHÍNH HÌNH 2-2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA MẠCH HÌNH 2-3: BỘ PHÁT SÓNG RF THỰC TẾ HÌNH 2-4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH PHÁT RF .5 HÌNH 2-5: BỘ THU SÓNG TRỰC TIẾP .5 HÌNH 2-6: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH THU RF .6 HÌNH 2-7: KHỐI ĐIỀU KHIỂN HÌNH 2-8: SƠ ĐỒ CHÂN CD4013 HÌNH 2-9: SƠ ĐỒ NỐI DÂY CD4013 .9 HÌNH 2-10 : SƠ ĐỒ CHÂN PT2262 HÌNH 2-11: MẠCH PHÁT RF .10 HÌNH 2-12: LỆNH TRUYỀN 11 HÌNH 2-13: SƠ ĐỒ CHÂN PT2272 .12 HÌNH 2-14: MẠCH NHẬN RF 13 HÌNH 2-15: CẤU TẠO RELAY .14 HÌNH 2-16: SƠ ĐỒ CHÂN IC 7805 .15 HÌNH 2-17: SƠ ĐỒ MẠCH ỔN ÁP +5V .15 HÌNH 2-18: TRANSISTOR C1815 16 HÌNH 3-1: MẠCH IN 17 HÌNH 3-2 : BOARD HOÀN THIỆN 17 HÌNH 3-3 : SẢN PHẨM HOÀN THIỆN .18 HÌNH 5-4 : CHẠY THỬ 18 Trang 7/21 2.4 Khối điều khiển Hình 2-7: Khối điều khiển 2.5 Các linh kiện sử dụng mạch 2.5.1 IC CD4013 IC CD4013 loại D flip-flops đƣợc cấu tạo bên flip-flops loại D với hai trạng thái ổn định Sử dụng đầu vào để thay đổi trạng thái Mỗi flipflop có liệu độc lập, set, reset, đầu vào clock Thiết lập cài đặt lại độc lập xung clock đƣợc thực cấp độ cao thiết lập đƣờng dây tƣơng ứng IC CD4013 thƣờng đƣợc ứng dụng mạch tự động, thiết bị đầu cuối liệu, thiết bị đo đạc, thiết bị điện tử y tế, hệ thống báo động… Trong mạch đồ án em sử dụng hai IC CD4013 để điều khiển relay ngõ (mỗi IC điều khiển relay) bật/tắt đèn tƣơng ứng 2.5.1.1 Thông số kỹ thuật - Điện áp làm việc: 3-18V - Nhiệt độ làm việc: -550C ~ 1250C Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 8/21 - Công suất: 500mW 2.5.1.2 Sơ đồ chân Hình 2-8: Sơ đồ chân CD4013 Ta có chức năng chân nhƣ Hình 2-8: - Chân VDD: Nguồn vào Vcc - Chân VSS: Nguồn GND - Chân Q1 chân Q2: Hai chân ngõ bình thƣờng - Chân QN1 chân QN2: Hai chân ngõ đảo - Chân clock1 chân clock2: Hai chân ngõ vào xung clock - Chân set1 chân set2: Hai chân set - Chân reset1 chân reset2: Hai chân reset - Chân D1 D2: Hai chân nhận liệu 2.5.1.3 Bảng thật Bảng 2-1: Bảng thật CD4013 Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 9/21 2.5.1.4 Cách nối dây mạch Hình 2-9: Sơ đồ nối dây CD4013 Theo cách nối dây nhƣ Hình 2-9, chƣa có xung clock( chƣa nhấn phím mạch phát RF), ngõ Q=0, QN=1 liệu D ta nối D với QN Khi có xung CK( Nhấn phím mạch phát RF), liệu D đƣợc nạp vào ngõ Q=1, QN=0 Lúc trạng thái ngõ đƣợc chốt lại thay đổi có tiếp xung clock 2.5.2 IC PT2262 2.5.2.1 Sơ đồ chân Hình 2-10 : Sơ đồ chân PT2262 Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 10/21 - PT2262 có loại : Loại có địa mã hóa, địa liệu loại có địa mã hóa địa liệu Ở Việt Nam có loại PT2262 địa mã hóa địa liệu - PT2262 có nhiều nhóm, nhiều phiên bản, phân nhóm theo cách chữ viết bên sau chữ PT2262, chức chân IC nhƣ hình 2-9 nhƣ sau : + Chân Vcc nối nguồn Vcc chân Vss nối GND + Chân A0-A5 dùng để nhập mã địa chỉ, chân có trạng thái, cho nối GND 00, cho nối nguồn Vcc 11 bỏ trống 01 + Chân A6/D5-A11/D0 dùng nhƣ địa từ A6-A11, nhƣng dùng nhƣ chân nhập liệu data xác lập theo mức mức + Chân Dout chân ngõ nhóm tín hiệu mã lệnh, có tác dụng mức áp thấp, cho xuất xung mã lệnh chân Dout + Chân OSC1 OSC dùng gắn điện trở R để định tần số cho xung nhịp, dùng tạo dãy xung mã lệnh Tần số xung nhịp phải lấy tƣơng thích bên phát bên nhận + Chân TE dùng cho xuất nhóm xung mã lệnh, có tác dụng mức thấp Nghĩa chân mức thấp, xuất xung mã lệnh chân Dout 2.5.2.2 Hoạt động Hình 2-11: Mạch phát RF Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 11/21 - PT2262 có 38 mã hóa tức mã hóa 6561 mã không trùng - Cách mã hóa PT2262 thực cách nối chân mã hóa địa lên nguồn dƣơng(mã hóa + ) xuống nguồn âm (mã hóa -) bỏ trống (mã hóa 0) - Dữ liệu mã hóa đƣợc truyền khung 12 bit gồm bit đầu mã hóa (A0-A7) liệu Bởi truyền đƣợc song song bit liệu - Nếu truyền liệu để mặc định cho chân liệu cách nối thêm điện trở “nối lên” “nối xuống GND” để tránh nhiễu PT2262 dùng dao động ngoài: đơn giản cần lắp thêm điện trở dao động vào chân 15 chân 16 - Tín hiệu mã hóa đƣợc đƣa chân 17, chân thƣờng mức tín hiệu nghỉ mức tín hiệu hoạt động - Tín hiệu đƣa gồm sóng mang dao động [...]... xét Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF cơ bản đáp ứng đƣợc yêu cầu đặt ra của môn học đồ án 1 Mạch hoạt động tƣơng đối ổn định theo đúng thiết kế và yêu cầu đặt ra là điều khiển 4 bóng đèn từ xa thông qua module RF Ngoài ra mạch có thể sử dụng để điều khiển các thiết bị khác nhƣ: Quạt, máy bơn… 4.2 Kết luận Đề tài Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF có tính khả thi và có thể ứng dụng. .. TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN KHỐI ĐIỀU KHIỂN Hình 2-1: Các khối điều khiển chính Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 3/21 2.2 Sơ đồ nguyên lý chung Hình 2-2: Sơ đồ nguyên lý chung của mạch 2.3 Giới thiệu khối thu phát tín hiệu điều khiển Có rất nhiều loại thu phát sóng RF khác nhau về số kênh điều khiển, IC sử dụng, tần số…Trong đề tài này em sử dụng module thu phát RF 4 kênh... - Tụ : 104, 470uF, 2200uF Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 17/21 CHƢƠNG 3 THI CÔNG SẢN PHẨM 3.1 Mạch in Hình 3-1: Mạch in 3.2 Sản phẩm hoàn thiện Hình 3-2 : Board hoàn thiện Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 18/21 Hình 3-3 : Sản phẩm hoàn thiện Hình 5-4 : Chạy thử Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang... thƣờng đƣợc ứng dụng trong các mạch tự động, thiết bị đầu cuối dữ liệu, thiết bị đo đạc, thiết bị điện tử y tế, hệ thống báo động… Trong mạch đồ án này em sử dụng hai IC CD4013 để điều khiển 4 relay ngõ ra (mỗi IC điều khiển 2 relay) bật/tắt 4 đèn tƣơng ứng 2.5.1.1 Thông số kỹ thuật - Điện áp làm việc: 3-18V - Nhiệt độ làm việc: -550C ~ 1250C Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN... 4.7MΩ dùng xác định tần số xung nhịp cho IC PT2262 Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 5/21 Hình 2-4: Sơ đồ nguyên lý mạch phát RF 2.3.2 Bộ thu tín hiệu điều khiển 2.3.2.1 Cấu tạo Hình 2-5: Bộ thu sóng trực tiếp 2.3.2.2 Thông số - IC giải mã: PT2272-M4 - Điện áp hoạt đông: 5VDC Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 6/21 - Dòng tiêu thụ... dân dụng cũng nhƣ trong công nghiệp Từ những thành công bƣớc đầu mong rằng sản phẩm có thể đáp ứng đƣợc nhu cầu về thiết bị thông minh thực tế của con ngƣời 4.3 Hƣớng phát triển Sản phẩm cần nghiên cứu nâng cấp để hoàn thiện và tối ƣu hơn: - Nâng cấp mạch để có khả năng điều khiển nhiều thiết bị hơn trên cùng một board mạch - Thiết kế tối ƣu để mạch nhỏ gọn hơn Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF. .. xuyên tƣờng tốt Với điều khiển bằng sóng vô tuyến, nó cũng sử dụng nguyên lý tƣơng tự nhu điều khiển bằng tia hồng ngoại nhƣng thay vì gửi đi các tín hiệu ánh sáng, nó lạo truyền sóng vô tuyến tƣơng ứng các lệnh nhị phân, Bộ phận thu sóng vô tuyến trên thiết bị đƣợc điều khiển nhận tín hiệu và giải mã nó Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 2/21 1.2.1 Ƣu điểm - Truyền... kênh 315MHz sử dụng chip PT2272-M4/PT2262 Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 4/21 2.3.1 Bộ phát tín hiệu điều khiển 2.3.1.1 Cấu tạo Hình 2-3: Bộ phát sóng RF thực tế 2.3.1.2 Thông số - Chip mã hóa: PT2262 - Điện áp hoạt động: 12VDC - Dòng hoạt động: 23A - Tần số hoạt động: 315MHz - Tầm phát: 50m-100m 2.3.1.3 Nguyên lý hoạt động - Mạch dùng 4 phím nhấn để điều khiển 4 chức... VIẾT TẮT RF: Sóng vô tuyến VCC: Nguồn dƣơng GND: Nguồn masse Trang 1/21 CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG SÓNG RF 1.1 Sóng vô tuyến (RF) Sóng vô tuyến là một kiểu bức xạ điện từ với bƣớc sóng trong phổ điện từ dài hơn ánh sáng hồng ngoại Sóng vô tuyến có tần số từ 3KHz tới 300Ghz, tƣơng ứng với bƣớc sóng từ 100km tới 1mm Giống nhƣ các sóng điện từ khác, chúng truyền với vận tốc ánh sáng Sóng vô... nguyên lý mạch thu RF - Các điện trở 470Ω để cấp mức thấp cho một trong các chân D0-D3, qua các nút nhấn - Dùng 4 diode 1N4148 để cách ly nguồn với các chân 10, 11, 12, 13 - Điện trở 4.7MΩ dùng xác định tần số xung nhịp cho IC PT2272 và nó phải trùng với xung nhịp của mạch phát Mạch điều khiển đèn từ xa sử dụng sóng RF SVTH: ĐINH VĂN CHUNG Trang 7/21 2.4 Khối điều khiển Hình 2-7: Khối điều khiển 2.5