Chapter3 DieuKhienVoTuyen tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực ki...
Chương 3: ĐIỀU KHIỂN VÔ TUYẾN ĐIỀU KHIỂN HỮU TUYẾN 3.1 Điều khiển hồng ngoại 3.2 Điều khiển sóng siêu âm 3.3 Điều khiển RF 3.4 Điều khiển GSM 3.1 Điều khiển hồng ngoại Đặc điểm tia hồng ngoại • Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) ánh sáng nhìn thấy mắt thường • có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm • Tia hồng ngoại có vận tốc truyền vận tốc ánh sáng • Tia hồng ngoại truyền nhiều kênh tín hiệu • Tốc độ truyền đạt megabit/s • Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả xuyên thấu • Chùm tia hồng ngoại phát hẹp, có hướng, thu phải hướng Đặc điểm tia hồng ngoại (tt) • Sóng hồng ngoại có đặc tính quan trọng giống ánh sáng (sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự …) Ánh sáng thường ánh sáng hồng ngoại khác rõ xuyên suốt qua vật chất Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu vượt qua lớp bán dẫn để Nguyên lý thu phát hồng ngoại Việc thu phát xạ hồng ngoại nhiều phương tiện khác nhau, nhận tia hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời Nhiều thứ phát tia hồng ngoại như: lò xạ, lò điện, đèn, thể người,… Để truyền tia hồng ngoại tốt phải tránh xung nhiễu bắt buộc phải dùng mã phát nhận ổn định để xác định xem xung truyền hay nhiễu Tần số làm việc tốt từ 30 KHz đến 60 KHz, thường sử dụng khoảng 36 KHz Dùng tần số 36 KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại dễ, khó thu giải mã phải sử dụng lọc để tín hiệu ngõ xung vng, ngõ có xung nghĩa nhận tín hiệu ngõ vào Hệ thống phát hồng ngoại Hình 3.1: sơ đồ khối hệ thống phát hồng ngoại Hệ thống phát hồng ngoại (tt) Giải thích khối • Khối chọn chức mã hố: Khi người sử dụng bấm vào phím chức để phát lệnh u cầu mình, phím chức tương ứng với số thập phân Mạch mã hóa chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dạng mã lệnh tín hiệu số Số bit mã lệnh nhị phân bit hay bit… tùy theo số lượng phím chức nhiều hay • Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn phím chức đồng thời khởi động mạch dao động tạo xung clock, tần số xung clock xác định tốc độ chuẩn bit Hệ thống phát hồng ngoại (tt) • Khối chốt chuyển đổi liệu: Mã nhị phân sau khối mã hóa chốt để đưa vào mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp Mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp điều khiển xung clock mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc lúc việc chuyển đổi đủ số bit mã lệnh • Khối điều chế: mã lệnh dạng nối tiếp đưa qua mạch điều chế phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu truyền xa hơn, nghĩa tăng cự ly phát • Khối thiết bị phát: LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit = LED phát hồng ngoại khoảng thời gian T bit Khi mã lệnh có giá trị bit = LED khơng sáng Do bên thu khơng nhận tín hiệu xem bit = Hệ thống thu hồng ngoại Hình 3.2: sơ đồ khối hệ thống thu hồng ngoại Hệ thống thu hồng ngoại (tt) Giải thích khối • Khối thiết bị thu: tia hồng ngoại từ phần phát tiếp nhận LED thu hồng ngoại hay linh kiện quang khác • Khối khuếch đại tách sóng: khuếch đại tín hiệu nhận đưa qua mạch tách sóng để loại bỏ sóng mang tách lấy liệu cần thiết mã lệnh • Khối chuyển đổi liệu giải mã: mã lệnh đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song đưa tiếp qua khối giải mã thành số thập phân tương ứng dạng xung kích ngõ tương ứng để kích mở mạch điều khiển • Tần số sóng mang dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch tách sóng mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động xác 10 Điều khiển HM-TRP (tt) Đặc trưng HM-TRP • Chi phí thấp, hiệu độ nhạy cao • Điều chế FSK, chế độ bán song công • Dải tần hoạt động: 433/470/868/915 MHz • Cơng suất lớn nhất: 100 mW (20dBm), điều chỉnh từ 1-20 dBm • Dòng điện cho Tx: 100mA@20dBm; 40mA@14dBm • Dòng điện cho Rx: 25 mA • Dòng chế sleep: 1àA Giao tip TTL UART Tc độ truyền: 1.2-115.2 kbps • Khoảng cách truyền: km tầm nhìn mở 21 Điều khiển HM-TRP (tt) Ứng dụng HM-TRP • Điều khiển từ xa, đo lường từ xa • Hệ thống nhận dạng • Giải pháp nhà thông minh 22 Điều khiển HM-TRP (tt) Hình 3.5: HM-TRP module 23 Điều khiển HM-TRP (tt) Ứng dụng HM-TRP • Điều khiển từ xa, đo lường từ xa • Hệ thống nhận dạng • Giải pháp nhà thông minh 24 Điều khiển HM-TRP (tt) Hình 3.6: kết nối MCU HM-TRP 25 Điều khiển HM-TRP (tt) Hình 3.7: HM-TRP mở rộng giao tiếp RS232 26 Điều khiển HM-TRP (tt) Hình 3.8: giao diện phần mềm “HP-TRP Config GUI” 27 Giới thiệu linh kiện chuyên dùng RF • APC320-433: 433MHz RF Transceiver Module chip Si4463, 2000m • APC220-43: 1000 Meters 433 MHz RF Transceiver Module • YET112D-12-GY: 315MHz Fixed Code 12Channel RF Remote, Gray • nRF24L01+: ultra low power 2.4GHz RF Transceiver IC 28 3.4 Điều khiển GSM Giới thiệu mạng GSM • GSM (Global System for Mobile communications): hệ thống thơng tin di động tồn cầu • Băng tần hoạt động: 850/900/1800/1900 MHz • Băng tần 900 MHz: uplink có dãi tần 890-915 Mz, downlink có dãi tần 935-960 MHz Chia băng tần thành 124 kênh với độ rộng băng thông 25 MHz, kênh cách khoảng 200 kHz Khoảng cách song công (uplink downlink cho thuê bao) 45 MHz 29 Giới thiệu mạng GSM (tt) Cấu trúc mạng GSM 30 Giới thiệu mạng GSM (tt) Một mạng GSM để cung cấp đầy đủ dịch vụ cho khách hàng phức tạp sau chia thành phần sau chia theo phân hệ: Phân hệ chuyển mạch NSS (Network switching SubSystem) Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS; (Radio SubSystem) Phân hệ vận hành bảo dưỡng OMS (Operation and Maintenance SubSystem) 31 Giới thiệu mạng GSM (tt) BSS (Base Station Subsystem) = TRAU + BSC + BTS • TRAU: chuyển đổi mã phối hợp tốc độ • BSC: điều khiển trạm gốc • BTS: trạm thu phát gốc MS: thuê bao di động, gồm ME SIM • ME (Mobile Equipment): phần cứng phần mềm • SIM (Subscriber identity module): lưu trữ thông tin thuê bao mật mã /giải mật mã 32 SIM Một phận quan trọng mạng GSM modul nhận dạng thuê bao, gọi thẻ SIM SIM thẻ nhỏ, gắn vào máy di động, để lưu thông tin thuê bao danh bạ điện thoại Các thông tin thẻ SIM lưu giữ đổi máy điện thoại Người dùng thay đổi nhà cung cấp khác, đổi thẻ SIM Một số nhà cung cấp dịch vụ mạng ngăn cản điều việc cho phép máy dùng SIM hay dùng SIM khác, họ sản xuất, gọi tình trạng Khóa SIM Ở Australia, Bắc Mỹ Châu Âu, số nhà khai thác mạng viễn thông tiến hành khóa máy di động họ bán Lý giá máy nhà cung cấp tài trợ, họ khơng muốn người dùng mua máy để sử dụng cho hãng khác Người dùng liên hệ với nhà sản xuất để đăng ký gỡ bỏ khóa máy Số khóa theo máy di động số Nhận dạng máy di động quốc tế IMEI (International Mobile Equipment Identity), số thuê bao 33 Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp (GPRS) Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp (General Packet Radio Service) dịch vụ liệu di động dạng gói dành cho người dùng GSM Nó cung cấp liệu tốc độ từ 56 đến 114 kbps GPRS dùng cho dịch vụ truy cập giao thức ứng dụng không dây (WAP), dịch vụ tin nhắn ngắn (SMS), dịch vụ nhắn tin đa phương tiện (MMS), với dịch vụ liên lạc internet email truy cập World Wide Web 34 SIM900 GSM/GPRS Module 35