Dùng điều khiển từ xa điều khiển động cơ điện một chiều 12v.doc

Dùng điều khiển từ xa điều khiển động cơ điện một chiều 12v.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Đoàn Văn Tuấn

SINH VIÊN THƯC HIỆN : 1: Nguyễn Văn Nghĩa

I Dữ kiện cho trước:

+ Các linh kiện điện tử có bán trên thị trường

+ Động cơ điện một chiều 12V

+ Tài liệu tham khảo: điện tử công suất,điện tử căn bản,linh kiện điện tử

II Nội dung cần hoàn thành:

Phần I Cơ sở lý thuyết

1.1 Giới thiệu về thu phát hồng ngoại.

1.2 Giới thiệu về động cơ điện một chiều

+ Sản phẩm hoạt động tốt, đảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật

+ Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày các giải pháp thực hiện,

cơ sở lý thuyết, quá trình thực hiện đồ án, khả năng ứng dụng của đồ án)

+ Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định

MỤC LỤC

Nhận xét của giáo viên

Lời nói đầu

Kế hoạch tiến độ từng tuần thực hiện đề tài

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.

1.1 Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều 1.2 Cấu tạo và hoạt động của động cơ điện một chiều

1.2.1 Cấu tạo

1.2.2 Hoạt động.

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ THU PHÁT HỒNG NGOẠI.

2.1 Khái niệm về thu phát hồng ngoại.

2.2 Linh kiện thu sóng hồng ngoại

2.3 Mạch điện IC phát hồng ngoại PT2248

2.4 Mạch điện IC thu hồng ngoại PT2249

CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.

3.1 Sơ đồ khối

3.2 Nguyên lý hoạt đông của từng khối

CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ SỬ

CHƯƠNG V: SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN.

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày tháng năm 2010

LỜI NÓI ĐẦU

Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó

mà con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống Khoảng cách đó tùythuộc vào từng hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn như để điều khiển

từ xa một phi thuyền ta cần phải có hệ thống phát và thu mạnh, ngược lại, để điềukhiển một trò chơi điện tử từ xa ta chỉ cần một hệ thống phát và thu yếu hơn…

Thế giới ngày càng phát triển thì lĩnh vực điều khiển cần phải được mở rộnghơn Việc ứng dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc đã mang lại nhiều thuậnlợi cho xã hội loài người, thông tin được cập nhật hơn nhờ sự chính xác và nhanhchóng của quá trình điều khiển từ xa

Trong sinh hoạt hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot,

xe điều khiển từ xa …) cho đến những ứng dụng gần gũi với con người cũng đượccải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất Điều khiển từ xa đãthâm nhập vào vấn đề này do đó cho ra những loại điều khiển từ xa, đầu video,VCD, CD,…đều được điều khiển từ xa Xuất phát từ những ý tưởng đó cùng với

sự hướng dẫn của Thầy Đoàn Văn Tuấn – giảng viên trường ĐH SPKT Hưng

Yên, chúng em đã chọn đề tài:”Dùng điều khiển từ xa điều khiển động cơ điện

một chiều 12V”.

Nhưng do trình độ kỹ thuật còn có nhiều hạn chế nên đồ án không thể tránhkhỏi những sai sót, chúng em mong được sự thông cảm và chỉ bảo thêm của thầy

cô và các bạn !

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy Đoàn

Văn Tuấn cùng sự giúp đỡ của các bạn.

Xin chân thành cảm ơn !

KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TỪNG TUẦN

1 Tuần 1

- - Sắp xếp công việc cho từng tuần(phân chia công việc cho từng thànhviên)

Cả nhóm

Tìm hiểu đề tài

+ Tìm kiếm tài liệu liên quan: Linhkiện điện tử, điện tử căn bản, điện tửcông suất…

Văn Nghĩa

+ Tìm hiểu nguyên lý các mạch có liênquan đến đề tài Chẳng hạn như cácmạch thu phát hồng ngoại, mạch độnglực điều khiển động cơ và các linh kiệnliên quan đến mạch

- Sau khi đã tìm hiểu đề tài sẽ đưa ra cơ

sở lý thuyết chung của đề tài

- Từ đó xây dựng được sơ đồ khối

- Đưa ra nguyên tắc hoạt động của cáckhối và các linh kiện sẽ sử dụng đểthiết kế mạch phù hợp với yêu cầu từngkhối

Cả nhóm

3 Tuần 4+5

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch

- Tính toán thông số rồi tiến hành chạy

mô phỏng

Cả nhóm

4 Tuần 6

- Ráp mạch và khảo sát trên bo mạch(nếu gặp lỗi chỉnh sửa lại)

Văn NghĩaTiến Ngọc

-Đo đạc kiểm tra xem trên board chạy

có đạt yêu cầu hay không?

Văn Nghĩa Tiến Ngọc

Tiến Ngọc

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

1.1 Tầm quan trọng của động cơ DC.

Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loạimáy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụngnguồn điện xoay chiều thông dụng.

Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm nhiều khả năng điều chỉnh tốc

độ rất tốt ,khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải Chính vì vậy màđộng cơ một chiều được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao

về điều chỉnh tốc độ những cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải…mà điều quantrọng là các ngành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều

Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất địnhcủa nó nhưng so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn(dễ phát sinh tia lửađiện)…nhưng do những ưu điểm của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn cómột tầm quan trọng nhất định trong sản xuất

Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều hiện nay vào khoảng10000KW , điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000V Hướng phát triển hiệnnay là cải tiến tính năng của vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động cơ và chếtạo những động cơ có công suất lớn…

1 2 Cấu tạo và hoạt động của động cơ điện DC.

1.2.1 Cấu tạo.

Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phầnđộng

1.2.1.1 Phần tĩnh hay stato.

Đây là phần đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau:

a Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dâyquấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kĩthuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Trong động cơ điệnnhỏ có thể dùng thép khối Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bu lông.Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đềuđược bọc cách điện kĩ thành một khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực

từ Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau

b Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cảithiện đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thâncực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từphụ được gắn với vỏ máy nhờ những bulong

c Gông từ : Gông từ dùng làm mạch nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ

máy điện lớn thường dùng thép đúc Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm

1.2.1.2 Phần quay hay roto.

a Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kĩ thuậtđiện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao dodòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thìđặt dây quấn vào

Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thônggió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục

Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành nhữngđoạn nhỏ, giữa đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió Khi máy làmviệc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt

Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vàotrục.Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá roto Dùng giá roto cóthể tiết kiệm thép kĩ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng roto

b Dây quấn phần ứng

Dây quấn phần ứng là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạyqua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máyđiện nhỏ có công suất tới vài KW thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máyđiện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn được cách điện cẩnthận với rãnh của lõi thép

Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để

đè chặt hoặc đai chăt dây quấn Nêm làm bằng tre gỗ hay bakelit

c Cổ góp: Dùng để chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Cổ gópgồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lỗ mica dài từ 0,4 đến1,2mm và hợp thành một hình trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng hai hình ốp hình chữ

V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp cócao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được

dễ dàng

d Các bộ phận khác:

+ Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy Máy điện một chiều thườngchế tạo theo kiểu bảo vệ, ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió Cánh quạt nắp trêntrục máy khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ, gió đi qua vànhgóp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy

+ Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trụcmáy thường làm bằng thép cacbon tốt

1.2.2 Hoạt động.

Trên hình khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B, trong dâycuốn phần ứng có dòng điện Các thanh dẫn ab và cd mang dòng điện nằm trong từtrường sẽ chịu tác dụng tương hỗ lên nhau tạo nên mômen tác dụng lên rôto, làmrôto quay Chiều lực tác dụng được xác định theo quy tác bàn tay trái (hình a)

Hình 2: Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí thanh dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau(hình2 b) nhờ có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên dòng điện một chiều biến đổithành dòng điện xoay chiều đưa vào dây cuốn phần ứng, giữ cho chiều lực tácdụng không đổi, do đó lực tác dụng lên roto cũng theo một chiều xác định, đảmbảo động cơ có chiều quay không đổi

CHƯƠNG II:GIỚI THIỆU VỀ THU PHÁT HỒNG NGOẠI.

Do yêu cầu của đề tài là điều khiển động cơ điện một chiều từ xa, trong quátrình nghiên cứu chúng em đã quyết định dùng cặp IC thu phát IC PT2248 và ICPT2249 để thiết kế mạch.

1.Khái niệm về hồng ngoại

Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được

tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng

Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém Trong điều khiển từ

xa chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng

2 Linh kiện thu sóng hồng ngoại.

Ta có thể dùng quang điện trở, phototransistor, photodiode để thu sóng hồngngoại gần Để thu sóng hồng ngoại trung bình và xa phát ra từ cơ thể con người, vậtnóng… Để thực hiện trong mạch chúng ta dùng diode quang

* Chức năng của các chân dẫn:

IC PT2248 sử dụng 16 chân vỏ nhựa kiểu cắm thẳng hàng

- Chân 1: chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

- Chân 2 và 3: là hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao động ởbên trong IC

- Chân 4 – 9 (K1 - K6) : là đầu của tín hiệu bàn phím kiểu ma trận, các chân từK1 đến K6 kết hợp với các chân 10 đến 12 ( T1 – T3) để tạo thành ma trận 18phím

- Chân 13 ( CODE ): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân T1 – T2 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 phát, bình thường khikhông 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:

Bên trong IC PT2248 do bộ phân dao động, bộ phân tần, bộ giải mã, mạchđiện đầu vào của bàn phím, bộ phận phát mã số… tạo thành

 Tham số cực hạn của PT2248:

Hai hàng phím ở T2 và T3 chỉ có thể sử dụng phím đơn, hơn nữa, mỗi khi ấnvào phím một lần chỉ có thể phát xạ một nhóm mạch xung điều khiển xa Nếu nhưcác phím ở cùng hàng đồng thời ấn xuống thì thứ tự ưu tiên làK1>K2>K3>K4>K4>K5>K6 Không có nhiều phím chức năng trên cùng mộtđường K, nếu như đồng thời nhấn phím thì thứ tự ưu tiên của nó là T1>T2>T3.

Lệnh phát ra của nó do mã 12 bit tạo thành, trong đó C1- C3 (code) là mã sốngười dùng, có thể dùng để xác định các mô thức khác nhau, tổ hợp C2, C3 phối

hợp với mạch IC thu PT2249 Mỗi loại tổ hợp có 3 trạng thái đó là 01, 10, 11 màkhông dùng trạng thái 00.

Lệnh phát ra 12 bit như sau:

Các bit C1, C2, C3 được thực hiện bằng việc nối hay không nối các chânT1, T2, T3 với chân code bằng các diode Nếu nối qua diot thì các C tương ứng trởthành “1” và ở “0” khi không được nối

- Chân 2 (Rxin): là đầu vào tín hiệu thu

- Các chân 3 – 7 (HP1 - HP5): là đầu ra tín hiệu liên tục Chỉ cần thu được tínhiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức logic “1”

- Các chân 8 – 12 (SP5 – SP1): là đầu ra tín hiệu không liên tục Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ duy trì ở mức logic “1”trong khoảng thời gian là 107ms

- Chân 14 và 13 (CODE 2 và CODE 3): để tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữaphần phát và phần thu Mã số của 2 chân này phải giống tổ hợp mã hệ thống củaphần phát thì mới thu được tín hiệu

- Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao độngcho mạch

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

* Sơ đồ khối bên trong:

Do trong tín hiệu phát ra của IC phát có C1, C2và C3 cung cấp tín hiệu mã

số cho người dùng, vì vậy đầu tiếp nhận cần phải có tín hiệu mã số tương ứng

IC PT2248 phối hợp với mã người dùng của IC PT2249 là:

Đầu C (code) nối với tụ điện cho đến đất là “1”, trực tiếp nối đất là “0”

CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.

3.1 Sơ đồ khối

Sơ đồ khối có 3 khối chính:

+ Khối phát hồng ngoại

+ Khối thu hồng ngoại

+ Khối mạch động lực và điều khiển động cơ

+ Khối phát hồng ngoại

Làm nhiệm vụ phát ra tín hiệu hồng ngoại để giúp mạch thu hoạt động

+ Khối thu hồng ngoại

Khối

nguồn

Khối thu

Khối mạch động lực và điều khiển động cơ

Khối phát

Động

cơ DC

Khối mạch động lực và điều khiển

Có chức năng nhận tín hiệu từ mạch phát và cung cấp tín hiệu đầu vào (cungcấp tín hiệu vào chân 14 của IC 4017) dùng để điều chỉnh động cơ thông qua mạchcầu H1061

+ Khối mạch động lực và điều khiển động cơ

Có chức năng điều chỉnh động cơ (đảo chiều và dừng động cơ)

CHƯƠNG IV : GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỆN

là điện trở suất

L là chiều dài dây dẫn

S là tiết diện của dây dẫn

b) Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử

* Hình dáng và ký hiệu: Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử

không phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử, chúngđược làm từ hợp chất của cacbon và kim loại và được pha theo tỷ lệ mà tạo ra cáccon điện trở có điện dung khác nhau

Chú ý: điện trở là linh kiện không phân cực nên khi mắc vào mạch điện ta

không cần để ý đến đầu âm dương làm gì (đầu nào cũng như đầu nào)

4.1.2 Tụ điện.

Tụ điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rộng rãi trong các mạchđiện tử, được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu mạch truyền tín hiệu,mạch dao động…

Tụ không phân cực là tụ có hai cực như nhau và giá trị thường nhỏ (pF)

Tụ phân cực là tụ có hai cực tính âm và dương không thể dũng lẫn lộn nhauđược Có giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực

Được cấu tạo từ hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau Diode có hai cực làAnot (A) và Katot (K) Nó chỉ cho dòng một chiều từ A sang K và nó được coi nhưvan một chiều trong mạch điện và được ứng dụng rộng rãi trong các máy thu thanhthu hình, các mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp.

Hình dạng diode trong thực tế

Kí hiệu diode trong các mạch nguyên lý