Điều khiển từ xa dùng sóng RF cho cầu trục phòng thực hành thí nghiệm tự động hóa trường ĐHCNTTTT

LỜI CẢM ƠN Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cô, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô khoa Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa - Đại học Công nghệ thông tin truyền thông – Đại học Thái Nguyên Năm năm em sinh viên học tập trường Thầy Cô với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em, để chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cô, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Th.s Lê Văn Chung, giảng viên Bộ môn Công nghệ thiết bị tự động khoa Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa - Đại học Công nghệ thông tin truyền thông - Đại học Thái Nguyên người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt trình làm đồ án Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2016 Sinh viên Nguyễn Thành Công LỜI CAM ĐOAN Em cam đoan kết nghiên cứu đưa đồ án dựa kết thu trình nghiên cứu riêng em, không chép kết nghiên cứu tác giả khác Nội dung đồ án có tham khảo sử dụng số thông tin, tài liệu từ nguồn sách, tạp chí liệt kê danh mục tài liệu tham khảo Nguyễn Thành Công MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10 1.1 Hệ thống cầu trục 10 1.1.1 Giới thiệu cầu trục 10 1.1.2 Phân loại cầu trục 10 1.1.3 Điều kiện an toàn máy trục 18 1.2 Sóng RF 19 1.2.1 Điều khiển từ xa tần số vô tuyến (RF) 19 1.2.2 Hoạt động 19 1.2.3 Ưu Điểm 22 1.2.4 Phân loại tần số sóng RF 22 1.2.5 Khuyết Điểm 22 1.2.6 Khắc phục 23 1.2.7 Ứng dụng sóng RF 23 1.3 Bộ điều khiển từ xa dùng sóng RF 23 1.3.1 IC PT2262 PT2272 23 1.3.2 Relay YL E(yl303h) 31 1.3.3 Tụ điện 33 1.3.4 Điện trở 35 1.3.5 Diode 38 1.3.6 Led Đơn 38 1.2.7 Tranzitor 39 CHƯƠNG THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN DÙNG SÓNG RF VÀ HỆ THỐNG CẦU TRỤC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 40 2.1 Hệ thống cầu trục điểu khiển từ xa 40 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống cầu trục 41 2.1.2 Sơ đồ trạng thái hệ thống cầu trục 42 2.1.3 Thiết kế Các nút bấm cầm tay điều khiển RF 43 2.1.4 Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống cầu trục 43 2.2 Thiết kế mạch phần cứng 44 2.2.1 Mạch phát thu có IC giải mã 44 2.2.2 Thiết lập modul thu/phát RF 47 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG SÓNG RF VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THÔNG CẦU TRỤC 50 3.1 Bộ thu – phát RF 50 3.1.1 Nguyên lý hoạt động 51 3.2 Lưu đồ giải thuật 51 3.3 Mạch nguyên lý điều khiển từ xa dùng sóng RF 52 3.3.1 Bo mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF với relay chuyển mạch 55 3.4 Mạch điều khiển từ dùng sóng RF 56 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 59 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 60 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cầu trục dầm 11 Hình 1.2 Cầu trục dầm 13 Hình 1.3 Cầu trục tựa 13 Hình 1.4 Cầu trục treo 14 Hình 1.5 Cầu trục dẫn động chung 15 Hình 1.6 Cầu trục dẫn động riêng 15 Hình 1.7 Cầu trục dẫn động tay 16 Hình 1.8 Các loại máy nâng hạ 17 Hình 1.9: Phân loại tần số sóng RF 22 Hình 1.10 Sơ đồ chân PT 2262 PT 2272 24 Hình 1.11 Sơ đồ khối chức 2272 26 Hình 1.12 Cách tạo xung nhịp 27 Hinh 1.13 Khối mạch phát 28 Hình 1.14 Khối mạch nhận 28 Hình 1.15 Cách tạo xung cặp IC PT2262/2272 29 Hình 1.16 Xung đồng 29 Hình 1.17 Relay 31 Hình 1.18 Cuộn hút relay 32 Hình 1.19 Tụ điện 33 Hình 1.20 Điện trở 35 Hình 1.21 Đọc giá trị điện trở vòng 36 Hình 1.22 Điện trở vòng màu 37 Hình 1.23 Diode 38 Hình 1.24 Tranzitor 39 Hình 2.1 Nguyên lý cầu trục 41 Hình 2.2 Sơ đồ trạng thái hệ thống cầu trục 42 Hình 2.3 Thuật toán điều khiển hệ thống cầu trục từ xa dùng sóng RF 43 Hình 2.4 Module thu 45 Hình 2.5 Module phát 45 Hình 2.6 Sơ đồ mạch phát dùng IC PT 2262 45 Hình 2.7 Sơ đồ mạch thu dùng IC PT 2272 46 Hình 2.8 bảng tra tần số 47 Hình 2.9 Bảng kết nối bit 48 Hình 2.10 Đặt bit thu/nhận sóng RF 49 Hinh 2.11 Đặt bit thu/nhận sóng RF 49 Hình 3.1 Bộ phát RF 50 Hình 3.2 Bộ Thu RF 50 Hình 3.3 Lưu đồ mạch thu 51 Hình 3.4 Lưu đồ mạch phát 52 Hình 3.5 Mạch thu sóng RF sử dụng PT2272 52 Hình 3.6 Mạch phát sóng RF 53 Hình 3.7 Mạch phát sóng RF 53 Hình 3.8 Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển xa dùng sóng RF 54 Hình 3.9 Bo mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF 55 Hình 3.10 Bộ thu/phát RF 56 Hình 3.11 Mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF 56 LỜI NÓI ĐẦU Truyền liệu không dây mảng lớn điện tử thông tin, liệu truyền tương tự số Trong truyền liệu không dây, hiệu truyền sóng điện từ hay sóng Radio, ưu điểm truyền khoảng cách xa, đa hướng, tần số hoạt động cao Vì em chọn đồ án tốt nghiệp là: “Điều khiển từ xa dùng sóng RF cho cầu trục phòng thực hành thí nghiệm tự động hóa trường ĐHCNTT&TT” Đồ án tốt nghiệp em gồm chương: Chương 1: Cơ Sở lý thuyết Chương 2: Bộ điều khiển dùng sóng RF hệ thống cầu trục điều khiển từ xa Chương 3: Xây dựng mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF điều khiển hệ thống cầu trục Bằng cố gắng nỗ lực thân đặc biệt giúp thầy giáo ThS.Lê Văn Chung, thầy cô khoa Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa, với em hoàn thành đồ án thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn trình độ nhiều hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths Lê Văn Chung, thầy cô giáo khoa Công nghệ kỹ thuật điều khiển tự động hóa trường Đại học Công nghệ thông tin truyền thông tỉnh Thái Nguyên tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian qua Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2016 Sinh viên Nguyễn Thành Công TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Mục đích Bằng kiến thức học tự tìm hiểu nghiên cứu, vận dụng chúng để xây dựng mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF Qua giúp em rèn luyện hiểu thêm thiết kế, xây dựng ứng dụng thiết bị điều khiển từ xa vào thực tế Điều khiển từ xa dùng sóng RF để điều khiển hệ thống cầu trục dễ dàng Nhiệm vụ Tìm hiểu hệ thống cầu trục phòng thực hành thí nghiệm trường Đại Học CNTT&TT Nghiên cứu nguyên lý thiết kế điều khiển từ xa sóng RF Xây dựng mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF điều khiển hệ thống cầu trục đảm bảo đơn giản, dễ dàng, hiệu Nội dung: Ứng dụng module thu phát RF điều khiển cho hệ thống cầu trục phòng thực hành thí nghiệm trường ĐHCNTT&TT Với đầu relay điều khiển hệ thống cầu trục Thiết kế thi công mạch chạy thành công Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu áp dụng cho khâu phân tích, thiết kế, thống theo phương pháp vừa làm vừa nghiên cứu Dùng phương pháp đọc tài liệu kết hợp với so sánh để tìm hiểu lý thuyết nội dung cần nghiên cứu Quá trình phân tích tiết tốt để cho phần cứng tối ưu, dễ dàng cho việc viết chương trình điều khiển Việc thiết kế tổng hòa giải pháp để phần mềm hệ thống mềm dẻo, đảm bảo yêu cầu cần thay đổi hệ thống 10 Hình 2.9 Bảng kết nối bit Cho ghép ic PT2262 PT2272 sơ đồ mạch trên, thực cách đặt mã bit cho bên phát bên thu giống nhau, sau cấp điện đo volt DC chân VT bên thu nhấn nút BP chân TE bên phát, mức volt chân VT có thay đổi hai IC "hiểu nhau" Bước 3: Kết nối bên phát bên thu sóng cao tần Cho xung mã lệnh chân Dout PT2262 nối vào chân B transistor phát với mạch cộng hưởng LC chân C để mượn sóng cao tần cho phát tín hiệu vào không gian Dùng transistor bẩy sóng LC để bắt sóng bên phát Sau qua mạch tách sóng lấy tín hiệu mã lệnh đưa vào chân DIN PT2272 để giải mã, tần số sóng cao tần bên phát bên thu phù hợp, ta thấy có thay đổi mức volt DC chân VT nhấn nút BP chân TE Dùng mức volt để điều khiển thiết bị mà ta muốn chỉnh tụ tinh chỉnh bên phát hay bên thu cho tần số bên phát bên thu phải Nếu việc điều chỉnh chuẩn xác, tầm điều khiển xa 53 Đặt bit cho mạch thu/phát Để thu/phát điều khiển không trùng nhau, em đặt bít điều khiển thu/phát RF sau: Bộ thu/phát RF 1: Đặt bít A7 = 1, bít lại từ A0 A6 = F (là để trống A0 A6) Hình 2.10 Đặt bit thu/nhận sóng RF Bộ thu/phát RF 2: Đặt bit A0 = A7 = 1, bít lại A1 A6 = F Hinh 2.11 Đặt bit thu/nhận sóng RF 54 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG SÓNG RF VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THÔNG CẦU TRỤC Để điều khiển relay đồ án em thiết kế bo mạch Mỗi bo mạch điều khiển đầu relay Như em sử dụng thiết kế mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF kênh với tính giống để điều khiển Tuy nhiên tay phát thu mạch thiết lập hoạt động tần số khác để điều khiển kênh riêng biệt 3.1 Bộ thu – phát RF Bộ phát Hình 3.1 Bộ phát RF Bộ thu RF 55 Hình 3.2 Bộ Thu RF 3.1.1 Nguyên lý hoạt động -Bộ phát: Sử dụng Chip PT2262 Tần số tín hiệu: 39Khz Tầm phát 50-100m  Bộ thu: Sử dụng Chip PT2272 Điện áp sử dụng: 5V Dòng điện tiêu thụ 2.5mA Tầm thu: 50-150m Modul phát tín hiệu RF gồm nút nhấn Khi nhấn nút, sóng phát thời điểm Modul nhận tín hiệu RF thu nhận tín hiệu thời điểm Do xuất ngõ đồng thời hay on/off ngõ nút 3.2 Lưu đồ giải thuật -Mạch thu 56 Hình 3.3 Lưu đồ mạch thu -Mạch phát Hình 3.4 Lưu đồ mạch phát 3.3 Mạch nguyên lý điều khiển từ xa dùng sóng RF Mạch nguyên lý thu/phát 57 Hình 3.5 Mạch thu sóng RF sử dụng PT2272 Modul phát sóng thứ Mã hóa bit A7 =1, A0…A6 = F (trống) 58 Hình 3.6 Mạch phát sóng RF Modul phát sóng thứ hai Mã hóa bit A7 =1, A0 =1 lại A2 A6 = F (trống) Hình 3.7 Mạch phát sóng RF Mạch nguyên lý bận nhận sóng RF đưa chuyển mạch có đầu relay kết nối với PLC module nhận sóng kết nối với chuyển mạch relay Và mã hóa bit hình vẽ: Thu RF1: Mã hóa A7 = 1, A0…A6 = F (trống) Thu RF2: Mã hóa A0 = A7 = 1, A1…A6 = F (trống) 59 Hình 3.8 Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển xa dùng sóng RF 3.3.1 Bo mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF với relay chuyển mạch 60 Hình 3.9 Bo mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF Nguyên lý hoạt động sau: Cấp nguồn cho mạch, mạch vào chế độ học mã cho Relay đồng thời led báo hiệu nháy, nhấn nút remote để học mã cho relay lại, sau mạch vào chế độ hoạt động bình thường, nhấn nút 61 remote relay tương ứng đóng led báo hiệu sáng, nhấn lại nút relay cắt 3.4 Mạch điều khiển từ dùng sóng RF thu/phát RF Hình 3.10 Bộ thu/phát RF mạch điều khiển từ xa kênh sử dụng sóng RF 62 Hình 3.11 Mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF 63 KẾT LUẬN 1.Nhận xét -Mạch thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, tín hiệu thu phát tốt -Giá thành rẻ, nguyên vật liệu sẵn có thị trường, có tính công nghệ Hướng phát triển Theo đề tài thiết kế mạch: Bật tắt đèn theo thời gian quy định, bật tắt có người người bước vào khu vục quy định Ngắt điện tức thời xảy cố … Ngoài ta phát triển nhiều phương thức giao tiếp chẳng hạn: Giao tiếp giọng nói, hình cảm biến hay qua điện thoại Không dừng lại hệ thống đèn, tương lai phát triển thêm số thiết bị nhà khác tivi, máy điều hòa, quạt Mục tiêu tạo sản phẩm có khả ứng dụng vào sống, chất lượng giá thành rẻ, phù hợp với nhu cầu sinh hoạt tiêu dùng người Việt Nam 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình Kỹ thuật lập trình công nghiệp, Đỗ Thị Mai , Đại học Công nghệ thông tin truyền thông Thái Nguyên [2]Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Tự động hóa SIMATIC S7-200, Nhà sản xuất Nông nghiệp, 1997 [3] Một số website: https://sites.google.com/ https://Diendandientu.com/ https://Phuclanshop.com/ 65 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 66 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 67 [...]... phát triển cho hệ thống 5 Dự kiến kết quả đạt được Hiểu được nguyên lý hoạt động của hệ thống cầu trục trên phòng thực hành thí nghiệm trường ĐHCNTT&TT Xây dựng mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF Dùng mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF điều khiển thành công hệ thống cầu trục trên phòng thực hành thí nghiệm trường ĐHCNTT&TT 11 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Hệ thống cầu trục 1.1.1 Giới thiệu về cầu trục Máy... chuyển cầu trục Cầu trục dẫn động chung Cầu trục dẫn động riêng Cơ cấu di chuyển của cầu trục có thể thực hiện theo 2 phương án dẫn động chung và dẫn động riêng Trong phương án dẫn động chung, động cơ động được đặt ở giữa dầm cầu và truyền chuyển động đén các bánh xe chủ động ở hai bên ray nhờ các trục truyền Các trục truyền có thể là trục quay nhanh quay chậm, quay trung bình 17 Hình 1.5 Cầu trục dẫn động. .. và cầu cũng được dẫn động bằng động cơ điện Loại cầu trục này được sử dụng phổ biến nhất do có nhiều ưu điểm nổi bậc là khả năng tự động hóa, thuận tiện cho người sử dụng và có thể sử dụng trong việc vận chuyển các loại hàng có khối lượng lớn f Theo vị trí điều khiển Theo vị trí điều khiển có các loại điền khiển từ cabin gắn trên dầm cầu và cầu trục điều khiển từ dưới nền nhờ nút bấm Điều khiển từ. .. 1.2 Cầu trục 2 dầm Dầm chính của cầu trục hai dầm được chế tạo dạng hộp hoặc giàn không gian Dầm giàn không gian tuy nhẹ hơn dầm hộp nhưng khó chế tạo và dùng cho cầu làm dưới dạng hộp và được liên kết với các dầm chính bằng mối hàn hoặc bu lông c Theo cách tựa của dầm chính Theo cách tựa của dàm chính thì có loại cầu trục tựa và cầu trục treo 15 Hình 1.3 Cầu trục tựa Cầu trục cầu là loại cầu trục. .. với hệ thống điều khiển để tự động ngắt thiết bị khi có sự cố xảy ra Như vậy để hạn chế tối đa tai nạn xảy ra đòi hỏi người công nhân sử dụng máy phải có ý thức chấp hành nghiêm túc những yêu cầu đã nêu trên 1.2 Sóng RF 1.2.1 Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến (RF) Sóng vô tuyến (RF) là một dạng dao động sóng, không nhìn thấy được và được lan tỏa theo mọi hướng Là loại điều khiển từ xa xuất hiện... cần thiết so với cầu trục tựa cầu trục treo có ưu điểm là có thể làm dầm cầu dài hơn, do đó có thể phục vụ cả phần rìa mép của nhà xưởng thậm chí có thể chuyển hàng giữa hai nhà xưởng song song đồng thời kết cấu của cầu trục treo nhẹ hơn cầu trục tựa Tuy nhiên cầu trục treo có chiều cao nâng thấp hơn cầu trục tựa Cầu trục treo có 2 loại: Loại 2 dây treo và 3 dây treo 16 Hình 1.4 Cầu trục treo a) Loại... biệt là những cầu trục có khẩu độ trên 15 m e Theo nguồn dẫn động Cầu trục dẫn động bằng tay và cầu trục dẫn động bằng máy 18 Cầu trục dẫn động bằng tay: Được dùng chủ yếu trong lắp ráp sữa chữa nhỏ và các công việc nân chuyển không cần tốc độ cao Cơ cấu nâng của loại cầu trục nầy thường là palăng kéo tay Cơ cấu di chuyển palang xích và cầu trục cũng được dẫn động bằng cách kéo xích từ dưới lên Tuy... bị palang keo tay thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng tay, nếu được trang bị palang điện thì gọi là cầu trục một dầm dẫn động bằng điện Hình 1.1 Cầu trục một dầm 13  Bộ phận cấp điện lưới 3 pha 6 Palang điện  Trục truyền động 7 Dầm chính  Cơ cấu chuyển cầu 8 Khung dàn thép  Bánh xe di chuyển cầu 9 Móc sâu  Dầm cuối 10 Cabin điều khiển Cầu trục một dầm dẫn động bằng tay có kết cấu đơn... phổ biến trong đời sống Nếu điều khiển IR chỉ dùng trong nhà thì điều khiển RF lại dùng cho nhiều vật dụng bên ngoài như các thiết bị mở cửa gara xe, hệ thống báo hiệu cho xem các loại đồ chơi điện tử từ xa thậm chí kiểm soát vệ tinh và các hệ thống máy tính xách tay và điện thoại thông minh… 1.2.2 Hoạt động Với loại điều khiển này, nó cũng sử dụng nguyên lý tương tự như điều khiển bằng tia hồng ngoại... vật chuyên dùng 1.1.2 Phân loại cầu trục a Theo công dụng 12 Theo công dụng có các loại cầu trục công dụng chung và cầu trục chuyên dung Cầu trục có công dụng chung có kết cấu tương tự như các loại cầu trục khác, điểm khác biệt cơ bản của các loại cầu trục này là thiết bị mang vật đa dạng, có thể nâng được nhiều loại hàng hóa khác nhau Thiết bị mang vật chủ yếu của cầu trục này là móc treo để xếp dỡ, ... trường ĐHCNTT&TT Xây dựng mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF Dùng mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF điều khiển thành công hệ thống cầu trục phòng thực hành thí nghiệm trường ĐHCNTT&TT 11 CHƯƠNG... dụng thiết bị điều khiển từ xa vào thực tế Điều khiển từ xa dùng sóng RF để điều khiển hệ thống cầu trục dễ dàng Nhiệm vụ Tìm hiểu hệ thống cầu trục phòng thực hành thí nghiệm trường Đại Học... thiết kế điều khiển từ xa sóng RF Xây dựng mạch điều khiển từ xa dùng sóng RF điều khiển hệ thống cầu trục đảm bảo đơn giản, dễ dàng, hiệu Nội dung: Ứng dụng module thu phát RF điều khiển cho hệ