Tìm Hiểu Về Ánh Sáng Hồng Ngoại Và Ứng Dụng Vào Điều Khiển Nguồn Cho Các Thiết Bị Điện

Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Khi bắt đầu nghiên cứu đề tài “Tìm hiểu ánh sáng hồng ngoại ứng dụng vào điều khiển nguồn cho thiết bị điện” biết có lúc gặp khó khăn việc tìm tài liệu, hạn chế kiến thức, trình thi công thiết kế, qua trình tìm hiểu thực đề tài với giúp đỡ bảo tận tình GVHD, cố gắng thân cuối hoàn thành xong đề tài “Tìm hiểu ánh sáng hồng ngoại ứng dụng vào điều khiển nguồn cho thiết bị điện” Đề tài vốn kiến thức kĩ quí báu cho sau trường, có ảnh hưởng lớn đến công việc học tập giảng dạy sau Vì vô biết ơn thầy cô trường Đại học Cần Thơ mà đặc biệt thầy cô Bộ môn Sư phạm Vật Lý tận tình giảng dạy cho suốt thời gian học tập trường, xin gởi lời cảm ơn chân thành đến quí thầy cô Đặc biệt với giúp đỡ thầy Vương Tấn Sĩ vượt qua lúc khó khăn để hoàn thành đề tài, xin chân thành cảm ơn thầy, suốt thời gian vừa qua giúp đỡ động viên tôi, để hoàn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn! GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC 4.1.1 Sơ đồ khối phát hồng ngoại 12 4.1.2 Sơ đồ khối máy thu .13 GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014 GV hướng dẫn GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2014 GV phản biện GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp A PHẦN MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 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 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 gủi 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 dùng không thiết phải đến nơi đặt hệ thống Thế giới ngày phát triển việc ứng dụng thiết bị điều khiển tự động ngày người sử dụng có trình thu phát hồng ngoại có độ xác nhanh chóng trình điều khiển từ xa Xuất phát từ ý tưởng nên chọn đề tài “Tìm hiểu ánh sáng hồng ngoại ứng dụng vào điều khiển nguồn cho thiết bị điện” Với kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên luận văn chưa hoàn chỉnh nhiều thiếu sót MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Việc sử dụng thiết bị điều khiển ngày trở nên phổ biến với tất người, đặc biệt điều khiển hồng ngoại Vì cần nghiên cứu ánh sáng hồng ngoại, linh kiện hồng ngoại nguyên lý hoạt động thu phát hồng ngoại để GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp hiểu rõ cách thức hoạt động đồng thời tự thiết kế thi công mạch điều khiển từ xa hồng ngoại để phục vụ gia đình hay đời sống Tìm hiểu phần mềm chuyên dụng để thiết kế mạch lý thuyết mạch in để thiết kế mạch theo yêu cầu đặt ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu đề tài hệ thống điều khiển từ xa hồng ngoại PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sưu tầm, tổng hợp tài liệu có liên quan đến đối tượng nghiên cứu đề tài Tìm kiếm thông tin ánh sáng hồng ngoại các linh kiện cần thiết cho việc thiết kế thi công mạch điều khiển Tìm hiểu nguyên lý hoạt động thu phát hồng ngoại, chọn mạch nguyên lý đơn giản thực yêu cầu đặt để tiến hành vẽ mạch in, lắp ráp linh kiện, chạy thử nghiệm khắc phục lỗi có Hoàn chỉnh đề tài CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH Nhận đề tài Viết đề cương nộp cho giáo viên hướng dẫn Tìm hiểu nguyên lý thu phát hồng ngoại Tìm hiểu phần mềm chuyên dụng để thiết kế mạch điện Tiến hành vẽ mạch lắp ráp mạch Hoàn thiện luận văn Báo cáo luận văn GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp B PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỒNG NGOẠI KHÁI NIỆM HỒNG NGOẠI Tia hồng ngoại xạ điện từ có bước sóng khoảng từ 0.76 µm đến 1mm, 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 độ K 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 sóng điện từ mà ta dùng Trong kỹ thuật truyền tin sợi quang dẫn không cần trạm khuếch đại trung gian, người ta truyền lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua sợi tơ quang với đường kính 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 Sóng hồng ngoại có đặc tính quan trọng giống sóng ánh sáng (sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự …) Ánh sáng thường ánh sáng hồng ngoại khác rõ xuyên suốt qua vật chất Có vật chất ta thấy chúng màu xám đục với ánh sáng hồng ngoại chúng trở nên suốt Vì vậy, vật liệu bán dẫn “trong suốt” ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu vượt qua lớp bán dẫn để SỰ TÌM RA VÀ MỘT VÀI ỨNG DỤNG TỪ HỒNG NGOẠI 2.1 Sự tìm hồng ngoại Cuối năm 1799, Herschel bắt đầu nghiên cứu ánh sáng Mặt Trời, ông thường sử dụng thiết bị lọc màu sắc để tách phần ánh sáng khỏi quang phổ Ông phát lọc đôi lúc nóng khác ông đặt vấn đề: có lẽ số màu lại mang nhiệt lượng màu khác? GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Để kiểm chứng suy đoán này, ông chế tạo lăng kính lớn Trong phòng tối, ông chiếu quang phổ đủ màu qua lăng kính lên vách tường, sau ông tiến hành đo nhiệt độ chùm ánh sáng có màu riêng biệt Kết thu : nhiệt độ tăng dần từ màu tím đến màu đỏ Trong lúc ông đo nhiệt độ chỗ tối bên cạnh ánh sáng màu đỏ phía quang phổ Theo lý thuyết nhiệt kế phải giữ nguyên mức nhiệt độ không đặt luồng ánh sáng chiếu thẳng Nhưng kết lại thu mức nhiệt độ cao Vì loại ánh sáng xuất ánh sáng màu đỏ nên Herschel đặt tên cho tia hồng ngoại 2.2 Một vài ứng dụng từ hồng ngoại Đo nhiệt độ: việc thu nhận đo đạc tia hồng ngoại giúp xác định nhiệt độ vật xa, chúng nguồn phát tia thu Kĩ thuật đo nhiệt hồng ngoại chủ yếu dùng quân (tên lửa) ứng dụng công nghiệp Kĩ thuật ứng dụng thị trường như: máy ảnh xe Phát nhiệt: tia hồng ngoại dùng phòng tắm hay dùng để làm tan tuyết cánh máy bay (do da người bề mặt cánh máy bay hấp thu tốt lượng tia hồng ngoại) Mặt Trời hay vật nóng cỡ vài trăm độ (như lò sưởi, bếp) phát tia hồng ngoại Truyền thông, điều khiển: dùng để truyền tải thông tin mạng nhỏ Ví dụ như: từ máy tính sang máy tính, từ điện thoại sang điện thoại,… Ngoài ra, tia hồng ngoại ứng dụng lĩnh vực điều khiển từ xa Ngoài ứng dụng kĩ thuật, tia hồng ngoại ứng dụng lĩnh vực y học dùng để chữa trị nhiều chứng bệnh ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI 3.1 Ưu điểm Với phương pháp dùng sóng hồng ngoại gọn nhẹ không sử dụng ăng – ten để phát thu lắp đặt sử dụng Kích thước led nhỏ nên dễ dàng bố trí Giá thành linh kiện không cao GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Để phát khoảng cách xa cần tăng số lượng led phát phân cực cho led chạy mạnh Không phải bị ảnh hưởng với tần số vô tuyến khác 3.2 Khuyết điểm Tín hiệu truyền tải không xa, dễ bị ảnh hưởng vật cản Các nguồn nhiệt xung quanh ta nên gây ảnh hưởng hạn chế tầm phát SO SÁNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG HỒNG NGOẠI VỚI ĐIỀU KHIỂN BẰNG SÓNG VÔ TUYẾN (RF) Điều khiển từ xa sóng vô tuyến loại điều khiển phổ biến đời sống Điều khiển RF dùng nhiều cho vật bên đồ chơi, điều khiển xe phát tín hiệu , … Các đặc điểm Tầm hoạt động Khả bị nhiễu Năng lượng tiêu thụ Thiết bị hỗ trợ Cách thức kết nối Giá thành Góc kết nối Điều khiển hồng ngoại Khoảng cách ngắn (khoảng – 5m) Dễ bị nhiễu nguồn nhiệt khác xung quanh Điều khiển sóng vô tuyến Khoảng cách trung bình (10 – 100m) Dễ bị nhiễu bên có nhiều thiết bị khác sử dụng sóng RF có nhiều tầng số khác Thấp Trung bình Hơn 150 triệu thiết bị hổ Lắp đặt theo yêu cầu trợ với phần cứng phần mềm toàn giới Đơn giản Cần phải có ăn-teng phải mã hóa tần số Khoảng $1 Khoảng $5 Tầm hoạt động Có thể kết nối theo nhiều góc hình nón khoảng 30 phương xuyên độ không xuyên vật qua vật thể cản Bảng So sánh đặc điểm điều khiển hồng ngoại điều khiển sóng điện từ GVHD: Vương Tấn Sĩ SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG II: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI GIỚI THIỆU Trong sinh hoạt ngày gia đình, nhà máy việc tắt mở số thiết bị diễn liên tục Do đó, để đơn giản hóa thao tác tiện lợi cho người sử dụng, thiết bị điều khiển từ xa đời Người dùng cần chỗ mà điều khiển tất thiết bị nhà với thiết bị nhỏ gọn remote Mạch điều khiển thiết bị điện từ xa hồng ngoại mạch điều khiển sử dụng rộng rãi Nó điều khiển thiết bị cách tiện lợi như: tắt, mở, điều chỉnh mức độ, … HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 2.1 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 Chúng có nhiệm vụ sau: - Phát tín hiệu điều khiển - Tạo xung hình thành xung cần thiết - Tổ hợp xung thành mã - Phát tổ hợp mã đến điểm chấp hành (thiết bị thu) - 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 2.2 Kết cấu tin tức Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ nhiều đến kết cấu tin tức Nội dung kết cấu tin tức có hai phần: lượng chất Về lượng có biên lượng điều khiển lượng điều khiển thành loại xung cho phù hợp, xung cần áp dụng phương pháp để hợp thành tin tức, để có dung lượng lớn có tốc độ truyền dẫn nhanh GVHD: Vương Tấn Sĩ 10 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Hình 53 Hộp thoại Print in Lưu ý: Để thuận tiện cho việc rửa mạch in sau ta sử dụng giấy in ảnh để in mạch GVHD: Vương Tấn Sĩ 52 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp C PHẦN TỔNG KẾT KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Với mong muốn tìm hiểu công nghệ, kĩ thuật, hướng dẫn tận tình thầy Vương Tấn Sĩ, hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu ánh sáng hồng ngoại ứng dụng vào mạch điều khiển cấp nguồn cho thiết bị điện” Một số kết đạt thực đề tài: Tìm hiểu ánh sáng hồng ngoại, ứng dụng hồng ngoại số công nghệ điều khiển từ xa khác có tầm ứng dụng rộng rãi Nắm cách thức hoạt động, đặc điểm kĩ thuật khả điều khiển hồng ngoại Tìm hiểu phần mềm hỗ trợ cho việc thiết kế mạch lý thuyết mạch in Thiết kế lắp ráp thành công mạch điều khiển thiết bị điện từ xa hồng ngoại, thử nghiệm thành công, tắt/ mở bốn thiết bị (quạt điện, TV, đầu radio,…) theo yêu cầu, mạch hoạt động ổn định Mạch điều khiển phòng diện tích vừa nhỏ Tầm hoạt động tối đa 5m vật cản không bị ảnh hưởng nguồn nhiệt cao Đề tài vốn kiến thức kĩ quí báu cho sau trường, kiến thức áp dụng để tự làm mạch điện tử sau nghiên cứu mạch nguyên lý Hình ảnh thực tế: Hình 54 Remote điều khiển GVHD: Vương Tấn Sĩ 53 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Hình 55 Mạch thu hồng ngoại HẠN CHẾ Đối với mạch điều khiển thiết bị điện từ xa hồng ngoại, lần thực hiện, nên kinh nghiệm thi công mạch kỹ thuật lắp ráp chưa nhiều Nên dừng lại mạch điều khiển hồng ngoại, chưa hướng tới lập trình vi điều khiển để mạch hoạt động với nhiều chức Mạch dùng phòng diện tích nhỏ, có nhiệt độ môi trường không cao (do sử dụng hồng ngoại nên tầm thu phát hạn chế) HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Với kết đạt hạn chế nêu trên, đề tài mở rộng theo hướng sau: GVHD: Vương Tấn Sĩ 54 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Thay điều khiển sóng hồng ngoại điều khiển sóng radio (RF) để tăng tầm hoạt động mạch điều khiển Tìm hiểu lập trình vi điều khiển tiến hành thiết kế mạch điều khiển từ xa sử dụng vi điều khiển để mạch thực nhiều chức như: mạch có chế độ hẹn tự tắt thiết bị hệ thống, hiển thị số LCD,… GVHD: Vương Tấn Sĩ 55 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp PHỤ LỤC CÔNG NGHỆ CMOS 1.1 Tổng quan IC LOGIC CMOS 1.1.1 Khái niệm: CMOS từ viết tắt từ Complementary – Metal – Oxide – Silicon Đầu tiên, CMOS nghiên cứu để sử dụng kỹ thuật hàng không vũ trụ Với đặc tính như: không bị lệ thuộc vào lưới điện, miễn nhiễu, Ngày CMOS sử dụng rộng rãi điện tử công nghiệp, điện tử y khoa, kỹ thuật xe kỹ thuật máy tính điện tử 1.1.2 Một số đặc tính quan trọng Điện áp: - CMOS hoạt động từ – 15V Tuy nhiên với điện áp nhỏ 4.5V thời gian trễ gia tăng (vận tốc làm việc chậm lại) Tổng trở lớn đồng thời tính chống nhiễu giảm Tuy nhiên, với điện áp lớn 15V có bất lợi: - Công suất tiêu tán lúc CMOS hoạt động tăng cao - Với xung nhiễu từ nguồn vượt điện áp đánh thủng (20V) phá hỏng IC dòng không hạn chế từ bên Nếu dùng điện áp lớn 15V phải có điện trở hạn dòng Thời gian trễ: Điện áp cao CMOS hoạt động nhanh Thời gian trễ gia tăng với nhiệt độ tải điện dung Tính miễn nhiễu: CMOS chống nhiễu tốt, thường 45% điện áp: 2.25V với điệp áp 5V; 4.5V với điện áp 10V Thời gian trễ CMOS đóng vai trò lọc nhiễu Xung 10ns biến sau chuỗi cổng CMOS Vì tính chất đặc biệt này, CMOS dùng thiết kế mạch điện thiết bị công nghiệp phải hoạt động môi trường đầy nhiễu điện điện từ Với điện áp cấp +5V, CMOS làm việc bình thường với ổn định điện áp cấp hay điện áp nhiễu đến 1V GVHD: Vương Tấn Sĩ 56 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp MẠCH ĐIỀU KHIỂN MỘT KÊNH Mạch thu sử dụng IC 567 để giải mã IC 567 có tính nhận dạng tín hiệu theo tần số, ứng dụng mạch điều khiển hồng ngoại, tần số tín hiệu hồng ngoại định trước Loại mạch điều khiển có tính kháng nhiễu tốt Chúng ta biết, xung quanh thu quang (led thu) có nhiều nguồn nhiễu hồng ngoại, nguồn nhiễu không làm ảnh hưởng đến thiết bị chịu điều khiển, tần số thích hợp Nguyên lý làm việc sau: Mạch phát: Mạch phát tín hiệu dạng tia hồng ngoại dùng hai transistor ráp thành tầng dao động đa hài Khi bạn nhấn phím SW 1, mạch cấp điện dao động Dòng xung Q2 kích thích led phát hồng ngoại D 1, từ diode chùm tia hồng ngoại phát Hình 59 Mạch phát tín hiệu hồng ngoại phím nhấn Tần số mạch phụ thuộc vào trị số điện trở R1 (22K), R2 (1M Ω ) tụ C1 (0.01 µ F) Mạch làm việc với nguồn pin 9V GVHD: Vương Tấn Sĩ 57 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Mạch thu: Mạch thi có tầng khuếch tăng độ nhạy thêm IC 567 để nhận dạng tín hiệu theo tần số Hình 60 Mạch thu tín hiệu hồng ngoại điều khiển relay Khi quang transistor nhận kích thích chùm sáng hồng ngoại, tín hiệu qua tụ C1 khuếch đại với IC LM308, tín hiệu chân qua tụ liên lạc C vào chân IC 567 Ở tín hiệu nhận dạng theo tần số, tần số tín hiệu vào chân số trùng với tần số mạch dao động IC 567, lúc chân số nối mass, dòng điện từ chân số cấp cho relay, relay đóng sang vị trí số Người dùng điều chình tần số riêng mạch dao động cách chỉnh biến trở RV1 Tóm lại, người dùng nhấn phím lệnh phát, chùm hồng ngoại có tần số xác định phát từ led hồng ngoại Lúc quang transistor thu bị kích thích, qua tầng khuếch đại, tín hiệu vào IC 567 để nhận dạng theo tần số, tần số mạch phát thu trùng nhau, relay cấp dòng đóng tiếp điểm, ngược lại tiếp điểm hở GVHD: Vương Tấn Sĩ 58 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp MẠCH PHÁT VÀ NHẬN TÍN HIỆU ÂM THANH BẰNG HỒNG NGOẠI Trong đời sống ngày việc xem TV nghe radio trở nên quen thuộc người, có lúc người xem cần tránh làm ồn ảnh hưởng đến người khác Để làm việc mà không bỏ qua chương trình mà mà yêu thích, người dùng sử dụng tai nghe, để tránh phiền phức dây nối TV tai nghe, người dùng chọn lựa sử dụng tai nghe hồng ngoại để nghe TV radio Nguyên lý làm việc tai nghe hồng ngoại: Ở mạch phát: Tín hiệu âm lấy từ TV radio cách ly thông qua biến áp cách ly X1 Biến áp khuếch đại tín hiệu đầu vào tùy thuộc vào số vòng dây quấn thứ cấp sơ cấp máy biến áp Tín hiệu âm khuếch đại transistor T1 (BC547) T2 (BD140) sau đưa led hồng ngoại để phát tín hiệu led đỏ để tạo điện phân cực cho cực T Biển trở VR1 để điều chình tín hiệu âm đầu vào Hình 61 Sơ đồ nguyên lý mạch phát tín hiệu âm hồng ngoại GVHD: Vương Tấn Sĩ 59 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Mạch làm việc với nguồn điện 9V pin 9V Mạch phát tín hiệu hình nón với khoảng cách tối đa 6m mà vật cản Ở mạch thu: Khi máy phát hoạt động, tín hiệu truyền vào không gian Khi mạch thu, led T3 nhận tín hiệu phát từ mạch phát, tín hiệu thu đưa vào T4 T5 để khuếch đại lọc nhiễu tụ C 2, C3 Tín hiệu lọc khuếch đại lần T6 trước đưa đến tai nghe Biến trở V R2 để điều chỉnh âm lượng tai nghe Mạch hoạt động nguồn 9V Hình 62 Sơ đồ nguyên lý mạch thu tín hiệu âm hồng ngoại MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG SÓNG RADIO (RF) 4.1 Giới thiệu mạch RF Tương tự mạch điều khiển từ xa hồng ngoại, mạch điều khiển từ xa sóng RF sử dụng sóng vô tuyến để điều khiển thực hay nhiều nhiệm vụ người thi công thiết kế Mạch sử dùng cặp IC PT2262 để tạo dao động cho phần phát PT2272 để giải mã dao động phần thu GVHD: Vương Tấn Sĩ 60 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Nguyên lý làm việc mạch Ở bên phát : Dùng mạch cộng hưởng LC tạo sóng mang có tần số ổn định Dùng mạch tạo tín hiệu mã lệnh cho mã lệnh điều chế vào sóng mang cho phát vào không gian Ở bên thu: Dùng mạch cộng hưởng LC để thu sóng điện từ có không gian, phát từ bên phát, sau giải mã lệnh có sóng mang, dùng tín hiệu mã lệnh để thi hành 4.2 Ưu điểm nhược điểm so với điều khiển hồng ngoại Ưu điểm Do sử dụng sóng vô tuyến tần số cao nên tín hiệu truyền xa ổn định, điều khiển thiết bị xa (khoảng vài chục mét) Nhược điểm Cần phải có mạch LC cộng hưởng thích hợp mạch thu phát nên phải thiết kế tính toán xác cao Chi phí riêng cho phần thu phát tín hiệu RF cao so với hồng ngoại, cần phải có ăng-ten để phát tín hiệu (mạch hồng ngoại cần led thu phát) 4.3 Giới thiệu cặp IC PT2262/PT2272 PT2262 có loại chính: Loại địa mã hóa địa liệu vào Loại địa mã hóa địa liệu vào Loại L4 thông dụng Việt Nam nên giới thiệu loại L4 Hình 63 Sơ đồ chân hình dạng PT2262 GVHD: Vương Tấn Sĩ 61 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Chức chân: - Chân – (A0-A5): dùng để nhập mã địa chỉ, chân có ba trạng thái (nối mass bit 0, nối vào nguồn dương bit bỏ trống bit F) - Chân A6/D5 – A11/D0: Các chân nhập liệu, có hai trạng thái - Chân (VSS): nối với cực âm nguồn - Chân 14 (TE): xuất nhóm mã lệnh mức áp thấp Nghĩa chân mức áp thấp, cho xuất xung mã lệnh chân 17 - Chân 15-16 (OSC): gắn điện trở để định tần - Chân 17 (DOUT): ngõ của nhóm xung mã lệnh - Chân 18 (VCC): Nối với cực dương nguồn PT2272 có loại: Loại địa mã hóa địa liệu (PT2262-L4) Loại địa mã hóa địa liệu (PT2272-L4) Hình 64 Sơ đồ chân hình dạng PT2272 Chức chân - Chân – (A0-A5): dùng để nhập mã địa - Chân A6/D5 – A11/D0: Các chân xuất liệu - Chân (VSS): nối với cực âm nguồn - Chân 14 (DIN): mã lệnh bên phát với mã lệnh xác lập IC, cho xuất lệnh điều khiển chân 17 - Chân 17 (VT): Khi mã giải mã chân 17 có điện áp cao đưa - Chân 18 (VCC): Nối với cực dương nguồn GVHD: Vương Tấn Sĩ 62 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp 4.4 Sơ đồ nguyên lý mạch phát mạch thu RF 4.4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch phát RF Hình 65 Sơ đồ nguyên lý mạch phát RF IC nhận lệnh điều khiển từ ma trận phím chân 10-13 IC2262 dùng dao động ngoài, đơn giản cần lắp thêm điện trở dao động vào chân 15 chân 16 IC vad tính f=R/12 Ví dụ: mắc điện trở 470K vào chân 15 16 tín hiệu đầu 39KHz Tín hiệu dao động lấy chân 17 IC, chân thường mức tín hiệu nghỉ mức tín hiệu hoạt động 4.4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch thu RF Hình 66 Sơ đồ nguyên lý mạch thu RF GVHD: Vương Tấn Sĩ 63 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp PT2272 IC giải mã PT2262 có địa giải mã tương ứng + liệu + chân báo hiệu mã VT (chân 17) Cách giải mã sau: Chân 15 16 cần có điện trở để làm dao động giải mã Nếu dãy hồng ngoại có tần số 100KHz dùng R lớn không cần Nhưng từ 100KHz trở lên bắt buộc phải dùng điện trở để tạo dao động cho PT2272 (giá trị điện trở để tạo dao động PT2272 1/10 giá trị điện trở tạo dao động PT2262) Các chân mã hóa PT2262 (chân đến chân 8) nối PT2272 phải nối tương tự (chân nối dương, nối âm hay bỏ trống phải nối tương tự IC) Khi truyền mã giải mã chân 17 PT2272 có điện áp cao đưa ra, báo hiệu mã hóa Ứng dụng mạch điều khiển từ xa RF: Cũng tương tự mạch điều khiển từ xa hồng ngoại, mạch điều khiển từ xa RF lắp đặt để điều khiển tắt/mở thiết bị điện để thực công việc theo nhu cầu người sử dụng lắp đặt 4.4.3 Một vài mạch điều khiển từ xa thiết kế từ mạch RF Hình 67 Mạch điều khiển từ xa điều khiển bật/tắt thiết bị điện GVHD: Vương Tấn Sĩ 64 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp Hình 68 Mạch điều khiển từ xa 12 kênh Hình 69 Mạch điều khiển đảo chiều động dành cho cửa kéo GVHD: Vương Tấn Sĩ 65 SVTH: Võ Hoàng Duy Luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu viết: [1] Trần Quang Vinh Chử Văn An, Nguyên lý kĩ thuật điện tử, Nhà xuất Giáo dục, 2005 [2] Vụ THCN – DẠY NGHỀ, Giáo trình Kĩ thuật mạch điện tử, Nhà xuất Giáo dục, 2006 [3] Klaus Beuth; Nguyễn Viết Nguyên (dịch), Linh kiện điện tử, Nhà xuất Giáo dục, 2008 [4] Nguyễn Viết Nguyên, Giáo trình linh kiện điện tử ứng dụng, Nhà xuất Giáo dục, 2004 [5] Vương Khánh Hưng, Capture CIS-Vẽ sơ đồ mạch điện, Trường dạy nghề Điện Tử Thực Hành [6] Vương Tấn Sĩ, GIÁO TRÌNH CROCODILE PHYSICS, Điện tử tin học Minh Huy – Tài liệu giảng dạy lưu hành nội Tài liệu Wedsite: [7] http://hoiquandientu.com/read.php?514 [8] http://www.datasheetarchive.com/ [9] http://voer.edu.vn/m/tia-hong-ngoai/5bcd7071 [10] http://www.dcivn.com/sys/index.php/vi/download/Ebooks-Sach-dien-tu/Giao-trinhve-va-thiet-ke-mach-in-ORCAD-9-2-can-ban/ [11] https://sites.google.com/site/xuanthanhdientu1k6/thu-phat-song-rf [12] http://diagramplus.blogspot.com/2013/12/infrared-cordless-headphone.html [13] http://www.xenics.com/en/infrared_technology/infrared_detector_history.asp [14] http://www.thuvientailieu.vn/tai-lieu/de-tai-so-luoc-ve-ly-thuyet-thu-phat-hongngoai-cau-tao-linh-kien-20030/ GVHD: Vương Tấn Sĩ 66 SVTH: Võ Hoàng Duy