Điều khiển từ xa bằng hồng ngoại (PT2248PT2249)

Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Mục lục Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa in in t Lời nói đầu Ngy nay, vi ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, giới chúng ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật độ xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu cao Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đáp ửng đòi hỏi khơng ngừng từ lình vực cơng-nơng-lâm-ngư nghiệp nhu cầu cần thiết hoạt động đời sống ngày Một ứng dụng quan trọng công nghệ điện tử kỹ thuật điều khiển từ xa Điều khiển từ xa việc điều khiển mơ hình khoảng cách mà người khơng thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống Khoảng cách tuỳ thuộc vào hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn để điều khiển từ xa phi thuyền ta cần phải có hệ thống phát thu mạnh, ngược laị, để điều khiển trò chơi điện tử từ xa ta cần hệ thống phát thu yếu Những đơí tượng điều khiển khơng gian, đáy biển sâu hay vùng xa xôi hẻo lánh mặt điạ cầu Thế giới phát triển lĩnh vực điều khiển cần phải mở rộng Việc ứng dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc mang lại nhiều thuận lợi cho xa hộilồi người, thơng tin cập nhật nhờ xác nhanh chóng trình điều khiển từ xa đo lường từ xa Ngồi điều khiển từ xa ứng dụng kỹ thuật đo lường Trước đây, muốn đo độ phóng xạ lò hạt nhân khó khăn phức tạp người nơi an tồn đo độ phóng xạ lò hạt nhân nhờ vào kỹ thuật điều khiển từ xa Như vậy, hệ thống điều khiển từ xa hạn chế mức độ phức tạp cơng việc đảm bảo an tòan cho người Trong sinh hoạt ngày người trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa ) ứng dụng gần gũi với người cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng đạt mức tiện lợi Điều khiển từ xa thâm nhập vào vấn đề cho loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD, đến quạt bàn tất điều khiển từ xa Xuất phát từ ý tưởng nên em chọn đề tài “điều khiển tốc độ quạt từ xa”, thời gian hạn hẹp, trình độ kỹ thuật vấn đề tài nhiều hạn chế nên em thiết kế thi công mạch điều khiển từ xa quạt tia hồng ngoại Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Nội dung thuyết minh đồ án gồm phần : Phần I – Cơ sở lý thuyết gồm chương I, II Phần II – Thiết kế chế tạo gồm chương III Do thời gian, tài liệu trình độ hạn chế nên thuyết minh đồ án nhiều thiếu sót Kính mong dẫn góp ý tất thầy cô bạn Hưng Yên, ngày 18 tháng 09 năm 2014 Sinh viên thực Lê Đức Trường Trần Quang Hải Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG I - LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1.1.1 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 tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa cáp quang dây dẫn * Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa bao gồm: - Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu phát - Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu - Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua trình biến đổi, biến dịch để tái lại lệnh điều khiển đưa đến thiết bị thi hành Thiết bị phát Đường truyền Thiết bị thu Hình 1.1.1.1 – Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa * Nhiệm vụ hệ thống điều khiển từ xa : - Phát tín hiệu điều khiển - Sản sinh xung hình thành xung cần thiết - Tổ hợp xung thành mã - 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 1.1.2 Một số vấn đề hệ thống điều khiển từ xa Do hệ thống điều khiển từ xa có đường truyền dẫn xa nên phải nghiên cứu kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu truyền xác nhanh chóng theo yêu cầu sau * 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 phần : phần chất phần lượng Về lượng có cách biến lượng điều khiển chất có cách biến chất điều khiển thành loại tín hiệu cho Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử phù hợp tín hiệu cần có phương pháp để hợp thành tin tức, để có dung lương lớn tốc độ truyền nhanh * Kết cấu hệ thống Để đàm bảo yêu cầu kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có yêu cầu sau : - Tốc độ làm việc nhanh - Thiết bị phải an toàn, tin cậy - Kết cấu phải đơn giản Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu cao hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ xác phạm vi cho phép 1.1.3 Các phương pháp mã hóa điều khiển từ xa Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc truyền thông tin liên tục rời rạc hóa, tin tức thường phải biến đổi thông qua phép biến đổi thành số (thường số nhị phân) mã hóa phát từ máy phát Ở máy thu, tín hiệu phải thơng qua phép biến đổi ngược lại với phép biến đổi trên: giải mã, liên tục hóa … Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu độ tin cậy hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa tăng tốc độ truyền khả chống nhiễu Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có hai phần tử [0] [1] Do yêu cầu độ xác cao tín hiệu điều khiển truyền để chống nhiễu ta dùng loại mã phát sửa sai Mã phát sửa sai thuộc loại mã đồng bao gồm loại mã: mã phát sai, mã sửa sai, mã phát sửa sai Dạng sai nhầm cuả mã truyền tùy thuộc tính chất kênh truyền, chúng phân thành loại : - Sai độc lập: Trong trình truyền, nhiều tác động, nhiều ký hiệu tổ hợp mã bị sai nhầm, sai nhầm khơng liên quan - Sai tương quan: Được gây nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy chùm, cụm ký hiệu kế cận Sự lựa chọn cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa tính chất phân bố xác suất sai nhầm kênh truyền Hiện lý thuyết mã hóa phát triển nhanh, nhiều loại mã phát sửa sai nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp 1.1.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa Tín hiệu điều khiển Điều chế Tín hiệu Giáo viên hướng dẫn sóng : Chu Thị Thanh Thơ mang Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Khuếch đại phát Trang : Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Hình 1.1.4.1- Sơ đồ khối máy phát Khuếch đại thu Giải điều chế Khuếch đại Chấp hành Hình 1.1.4.2 – Sơ đồ khối máy thu 1.2 ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG TIA HỒNG NGOẠI 1.2.1 Khái niệm 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 Nó ứng dụng rộng rãi công nghiệp Lượng thông tin đạt mega bit /s Trong kỹ thuật truyền tin sợi quang dẫn không cần trạm khuếch đại chừng, người ta truyền 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua sợi tơ với đường kính 0,13mm với khoảng cách 10km đến 20 km Lượng thông tin truyền với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện từ mà người ta dùng Sóng hồng ngoại có đặc tính quan trọng giống ánh sáng ( hội tụ qua thấu kính, tiêu cự …) Tuy nhiên ánh sáng thường ánh sáng hồng ngoại khác rõ xuyên suốt qua vật chất Có vật mắt ta thấy “phản chiếu sáng” với tia hồng ngoại vật “phản chiếu tối” Có vật chất ta thấy màu xám đục với ánh sáng hồng ngoại trở nên xuyên suốt Điều giải thích LED hồng ngoại có hiệu suất cao LED phát ánh sáng nhìn thấy LED đỏ, vàng, xanh lục, Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại khơng bị yếu vượt qua lớp bán dẫn để Trong điều khiển từ xa tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát hẹp, có hướng, thu phải hướng 1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại a) Nguyên lý thu phát hồng ngoại Việc thu phát xạ hồng ngoại thực nhiều phương tiện khác Nhiều thứ phát tia hồng ngoại như: lò xạ, lò điện, đèn, thể người, Để truyền tia hồng ngoại tốt, 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 38 KHz Dùng tần số 38 KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại dễ, khó thu giải mã, phải sử Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử dụng lọc để tín hiệu ngõ xung vng, ngõ có xung nghĩa nhận tín hiệu ngõ vào b) Sơ đồ khối phần phát -Khối chọn chức khối mã hóa: Khi người sử dụng bấm vào phím chức để phát lệnh u cầu mình, mổĩ 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 gồm bít Số bit mã lệnh nhị phân bit, bit hay 12 bit… tùy theo số lượng phím chức nhiều hay -Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn phím chức dồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn bit -Khối chốt liệu khối chuyển đổi song song nối tiếp : Mã nhị phân mạch 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 đồng hồ mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc lúc việc chuyển đổi đủ số bit mã lệnh -Khối điều chế phát FM : 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 = ’1’ LED phát hồng ngoại khoảng thời gian T bit Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ LED khơng sáng Do bên thu khơng nhận tín hiệu xem bit = ‘0’ Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Hình 1.2.2.1 – Sơ đồ khối phần phát tia hồng ngoại c) Sơ đồ khối phần thu - 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: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang tách lấy liệu cần thiết mã lệnh - Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song Khối 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 Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Hình 1.2.2.2 – Sơ đồ khối phần thu giải mã tia hồng ngoại 1.3 – ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG SĨNG VƠ TUYẾN 1.3.1 Sơ lược hệ thống điều khiển từ xa dùng sóng vơ tuyến Hệ thống vơ tuyến hệ thống truyền tín hiệu từ nơi sang nơi khác sóng điện từ Tín hiệu thơng tin truyến từ nơi phát chuyển thành tín hiệu điện, sau mã hóa để truyền Tại nơi thu, tín hiệu điện giải mã, phục hồi lại thông tin ban đầu Việc điều chế tín hiệu điện hệ thống vơ tuyến, truyến tín hiệu q trình đặt tín hiệu thơng tin vào sóng mang có tần số cao để truyền Tại máy thu tín hiệu loại bỏ thành phần sóng mang, nhận giải mã tín hiệu thơng tin, trình điều chế Hệ thống điều khiển từ xa sóng vơ tuyến bao gồm máy phát máy thu Máy phát có nhiệm vụ phát lệnh điều khiển truyền ngồi mơi trường dạng sóng điện từ mang theo tín hiệu điều khiển Máy thu thu tín hiệu từ mơi trương, xử lý tín hiệu đưa lệnh điều khiển đến mạch chấp hành Đặc điểm hệ thống phải dùng Antena để xạ tín hiệu điều khiển máy phát Antena khác để thu tín hiệu điều khiển máy thu Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử 1.3.2 Sơ đồ khối máy phát ANTENA Phát lệnh điều khiển Mã hóa Khuếch đại cao tần Dao động cao tần Điều chế Hình 1.3.2.1 – Sơ đồ khối máy phát sóng vơ tuyến - Khối phát lệnh điều khiển : Dùng phím để phát lệnh điều khiển theo phương thức ma trận phím phìm riêng lẻ - Khối mã hóa : Biến đổi sóng dao động điện tạo từ bàn phím lệnh thành sóng điện có tần số đặc trưng cho lệnh điều khiển tương ứng - Khối dao động cao tần : Tạo dao động bên máy phát, có nhiệm vụ tạo sóng mang để chun chở tín hiệu điều khiển khơng gian - Khối điều chế : Phối hợp tín hiệu dao động lại với theo phương pháp khác nhau, tùy theo đặc điểm hệ thống thu-phát điều chế biên độ (AM), điều chế tần số (FM), - Khối khuếch đại cao tần : Khuếch đại biên độ tín hiệu nhằm tăng cường cơng suất xạ sóng điện từ 1.3.3 Sơ đồ khối máy thu ANTENA Khuếch đại cao tần Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trộn tần Dao động nội Tách sóng Giải mã Mạch điều khiển Trang : 10 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử chân Txout IC PT 2248, lúc transistor T1 mở, có dòng vào cực B transistor T2 (là transistor ngược mở có dòng điện vào cực B), có dòng qua LED phát hồng ngoại nên “sáng” Dựa theo datasheet đặc tính khuếch đại transistor A1013 D468 gần giống nên hạn chế việc tín hiệu bị méo mó sau khuếch đại Bằng cách đo thực tế em biết hệ số khuếch đại transistor A1013 khoảng 70 transistor D468 khoảng 150 (do hệ số khuếch đại transistor phụ thuộc vào nhiều yếu tố chất lượng linh kiện hay nhà sản xuất, datasheet cho khoảng lớn A1013 có hệ số khuếch đại từ 60 đến 220 D468 từ 85 đến 240 nên em tiến hành đo lại) Điện áp đặt R1 tín hiệu đẩu (dòng điện chân Txout nhỏ -0,1 mA) : UR1 = Vcc – UEBT1 – VTx = – 0,7 – = 0,3 V Dòng điện chân Txout nhỏ -0,1 mA (coi giá trị định mức) Khi : R1 < kΩ Trong mạch em dùng điện trở R1 có giá trị kΩ Khi qua hai transistor T1 T2 lý thuyết nguồn áp lý tưởng khiến dòng điện khuếch đại lên hàng chục nghìn lần khiến dòng vào LED lên cỡ vài A làm hỏng LED Nhưng thực tế mạch có trở kháng định pin nguồn áp lý tưởng, cung cấp dòng lớn cỡ vài trăm mA đoản mạch (em để thang đo dòng 2,5 A vào hai đầu pin thấy lên 300 mA) nguyên lý hoạt động mà cần thời gian định để nâng dòng lên Vì thể khuếch đại hai transistor có tín hiệu “1” từ chân Txout IC PT2248 mở hết khả cấp dòng pin “trong mạch này” Do khơng có đủ dụng cụ để tham trắc hoạt động LED cấp dòng để phát sáng nên em tiến hành chạy thử nhiều lần thấy LED hoạt động tốt Mong thầy cô thơng cảm 3.4 Khối thu Khối thu có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu điều khiển mà khối phát truyền mơi trường ngồi, tiến hành khuếch đại, tách sóng mang, giải mã tín hiệu, truyển lệnh điều khiển ban đầu người sử dụng tới khối điều khiển Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 47 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa PC 1838B Khuếch đại Khoa Điện – Điện tử Tách sóng mang Giải mã PT 2249A Khối điều khiển Bộ dao động Khối nguồn II Hình 3.4.1 – Sơ đồ khối thu Hình 3.4.2 – Sơ đồ nguyên lý khối thu PC 1838B cho tín hiệu ngược với tín hiệu hồng ngoại mà thu nên em mắc Transistor T1 ( D468) hình để đảo tín hiệu PC 1838B nhận tín hiệu “1”, cho tín hiệu “0”, nghĩa điện áp đặt cực B Transistor T1 V, Transistor T1 khơng dẫn dòng, dòng điện qua R2 vào chân Rx in PT 2249A hay tín hiệu PT 2249A nhận “1” ngược lại, PC 1838B nhận tín hiệu “0”, cho tín hiệu “1”, điện áp đặt cực B Transistor T1 4,5 V Transistor T1 mở dẫn dòng điện từ R2 xuống mass, tín hiệu nhận chân Rxin PT 2249A “0” Dòng PC 1838B nhỏ nên dù áp 4,5 V khơng gây hại cho Transistor T1 Mã người dùng 110, nên chân C nối mass qua tụ gốm 1000pF C nối trực tiếp với mass Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 48 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Theo datasheet IC PT2249A chân OSC (15) nối với trở 39kΩ tụ 1000pF để trì dao động dùng cho việc so sánh tách sóng mang Theo datasheet IC PT2249A VIHmin = V IIHmin = 0,1 uA = 10-6 A nên giá trị tối đa lý thuyết R2 sử dụng 30000 kΩ, nhiên để mạch hoạt động ổn định đề tài em dùng R2 có giá trị 3,3kΩ Điện trở R1 để hạn dòng bảo đảm PC 1838B khơng gặp cố q dòng hoạt động Trong đề tài em dùng R1 có giá trị 220Ω hạn chế dòng vào R1 mà khơng ảnh hưởng tới hoạt động 3.4 Khối điều khiển Khi tiến hành xong việc thu giả mã tín hiệu điều khiển ta khơng thể dùng tín hiệu điều khiển đề điều khiển quạt, khơng có muốn phải giữ điều khiển đâu, tín hiệu điều khiển dạng xung khiến động hoạt động liên tục, gây ảnh hưởng tới tuổi thọ Và chốt tín hiệu điều khiển phải ý để bạn lệnh phải xóa tín hiệu chốt phải bị xóa đi, khơng động bị tải dẫn đến hỏng hóc, cháy nổ Và cần Relay để cách lý nguồn chiều V dũng cho mạch điều khiển với nguồn xoay chiều 220 V dũng để cấp điện cho quạt hoạt động Trong đề tài em sử dụng IC 74HC27 74HC74 để tạo mạch logic điều khiển hoạt động quạt Ví dụ ấn phím OFF, cổng NOR ba đầu vào IC 74HC27 chuyển trạng thái đầu xuống mức “0” đưa tín hiệu tới chân Reset (Clear) xóa tín hiệu chốt tất D-FF (IC 74HC74) mức “0” Khi ấn ba phím 1,2,3 xung tín hiệu đưa tới D-FF tương ứng, nâng đầu theo giá trị D (ở ta chuyển tín hiệu đẩu từ “0” nên “1” nên em đặt giá trị D “1” – nối dương nguồn), thông qua cổng logic NOR ba đầu vào tương ứng IC 74HC27 để đưa tín hiệu xóa “0” đến chân Reset (Clear) D-FF khác (ở em dùng IC 74HC74 gồm D-FF với chân Set Reset tích cực mức cao) Do không sử dụng chân S D-FF nên em cấp cho tín hiệu mức “1” (nối dương nguồn) để tránh nhiễu Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 49 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Hình 3.4.1 – Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển Do dòng tối đa mức cao IC 74HC74 cỡ mA, khơng đủ để đóng Relay JQC-3F nên em dùng thêm Transistor D468 để kích dòng Relay JQC-3F cần khoảng dòng khoảng 50mA đóng Hệ số khuếch đại Transistor D468 khoảng 100 lần VOHmin đầu IC 74HC74 3,7 V trừ sụt áp U BE Transistor D468 điện áp rơi trở khoảng V Như cần điện trở R5, R6, R7 có giá trị khoảng : R = kΩ Trong mạch em dùng điện trở R5, R6, R7 có giá trị 4,7 kΩ Trong trạng thái làm việc ổn định dòng IC 74HC74 tối đa khoảng mA, nên dòng cấp cho LED báo hiệu phải có giá trị khơng q mA khơng ảnh hưởng tới dòng cấp cho Transistor ảnh hưởng tới hoạt động đóng, cắt Relay Điện áp IC 74HC74 cỡ 4V, trừ sụt áp 1,5 V LED đỏ báo hoạt động lại khoảng 2,5 V Vậy nên đề tài em thống sử dụng điện trở hạn dòng cho LED báo hiệu kΩ, dòng cấp cho LED báo cỡ 2,5 mA Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 50 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Để bảo vệ linh kiện mạch không bị ảnh hưởng bới áp ngược lớn sinh Relay đóng/cắt, em sử dụng Diode 1N4007 dù Diode tần số thấp thời gian phục hồi thấp nhiều thời gian đóng/cắt Relay, có khả chịu điện áp lớn, thơng dụng thị trường 3.5 Sơ đồ mạch in * Mạch in khối nguồn II Hình 3.5.1 – Sơ đồ mạch in khối nguồn II Để tránh xảy cố em tách MBA khỏi mạch in khối nguồn II, nối vào mạch nguồn qua J1 Diode chình lưu cầu KBP307 C1 : Tụ hóa 1000 uF C2 : Tụ gốm 104 (10000 pF) IC ổn áp nguồn dương 7805 ổn áp V C3 : Tụ hóa 100uF Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 51 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa C4 : Tụ gốm 102 (100 pF) D1 : Diode 1N4007 Khoa Điện – Điện tử J2 đầu nối để câu dây nguồn cho khối khác * Mạch in khối phát Mach hoạt động nhờ nguồn nuôi pin tiểu (3 V) nối vào thông qua J1 OFF, ON1, ON2, ON3 phím chọn chức tương ứng với tắt, số 1, số 2, số IC PT2248 mã hóa tín hiệu hồng ngoại Bộ tạo dao động sóng mang gồm dao động thạch anh 455kHz tụ : Hình 3.5.2 – Sơ đồ mạch in khối phát Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 52 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử C2, C3 : 150 pF D2, D3: Diode 1n4148 R1 : kΩ T1 : Transistor A1013 T2 : Transistor D468 D1 : Led phát hồng ngoại Vì yếu tố liên quan tới tính thẩm mỹ để q trình sửa chữa, lắp ráp dễ dàng hạn chế ảnh hưởng áp ngược sinh Relay đóng/cắt gây hại tới mạch điều khiển logic gồm IC 74HC27 74HC74 nên em chuyển IC sang khối mạch in mạch thu để Relay Transistor khuếch dòng cho qua khối mạch in khác * Mạch in khối thu khối điều khiển logic (khối điều khiển) Mạch nuôi nguồn nuôi V DC mà khối nguồn II đưa vào thông qua J1 Mắt thu hồng ngoại PC 1838B Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 53 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Hình 3.5.3 – Sơ đồ mạch in khối thu khối điều khiển logic (khối điều khiển) IC PT2249A giải mã tín hiệu hồng ngoại R1 : 220 Ω R2 : 3.3 k Ω T1 : Transistor D468 U1 : IC 74HC27 U2, U3: IC 74HC74 R3 : 39 kΩ C1, C2 : 1000 pF R4, R5, R6, R7 điện trở có giá trị kΩ D1, D2, D3, D4 LED đỏ báo hoạt động J2, J3, J4 đầu nối ứng với số 1, số 2, số Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 54 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử * Mạch in khối giao tiếp (khối điều khiển) Mạch hoạt động nhờ nguồn nuôi V DC khối nguồn II đưa vào qua J1 J2, J3 J4 tương ứng với số 1, số 2, số (tương ứng J5, J6, J7 để nối với quạt) R1, R2, R3 điện trở có giá trị 4,7 kΩ RL1, RL2, RL3 Relay JQC-3F D1, D2, D3 Diode 1N4007 Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 55 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Hình 3.5.4 – Sơ đồ mạch in khối giao tiếp (khối điều khiển) * Các bước làm mạch in Bước : Chuẩn bị dụng cụ • Phít đồng • Bản vẽ mạch giấy • Muối ăn mòn Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 56 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử • Máy khoan mạch • Một số dụng cụ khác : ca nhỏ, bàn là, bột giăt, kéo, dao, thước, băng dính, nhựa thơng, xăng Bước : Cắt phít đồng phù hợp với kích thước vẽ Bước : Cố định vẽ lên phít đồng Bước : Là thật kỹ góc cạnh khoảng phút với nhiệt độ vừa tầm Bước : Rửa lớp giấy in khỏi phít đồng Bước : Tô lại phần mạch bị mờ bút Bước : Ăn mòn mạch in (bằng dung dịch muối FeCl3) Bước : Đánh lớp mực in phít đồng Bước : Khoan chân linh kiên mạch Bước 10 : Quét phủ lớp xăng có pha nhựa thông lên mạch để bảo vệ mạch in tăng tính thẩm mỹ Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 57 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Một số linh kiện thay Theo em biết IC PT2248 PT2249A cải tiến IC 9148 9149 nên khơng tìm IC PT2248 PT2249A thay IC 9148 9149 có sơ đồ chân, chức chân hoạt động tương tự IC PT2249A có 10 đầu ra, IC PT2248 kết nối với tối đa 18 phím điều khiển; nên muốn dùng 10 chức (khơng q 18) sử dụng IC PT2248 phải thay IC PT2249A IC 2250 với 18 đầu tương ứng với IC PT2248 Trên thị trường có nhiều loại mắt thu hồng ngoại khác nhau, không thiết phải sử dụng mắt thu dùng đề tài mà có mắt mua mắt đó, cần đảm bảo chất lượng Như phần giới thiệu IC 74HC74, JK-FF hoạt động tương tự D-FF nên ta thay IC 74HC74 IC 7476 Do để tương thích với IC PT2249A dùng công nghệ CMOS, nên để tài em sử dụng loại IC 74HC (High speed CMOS) dải nguồn nuôi rộng hơn, công suất tiêu tán thấp mà tốc độ đạt tương đương loại 74LS Tuy nhiên ta sử dụng IC chế tạo công nghệ TTL IC 74LS, 74AS, 74ALS, 74F, hay loại CMOS khác 74HCT, 74AC, 74ACT, 74AHC, 75AHCT, loại CMOS 4000B Các Transistor A1013 D468 Relay JQC-3F thay thành Transistor Relay khác tương đương (chú ý thông số hệ số khuếch đại, đặc tuyến điều khiển, điện áp dòng điện định mức, ) Ví dụ Transistor A1013 thay Transistor A1015, Trong trường hợp khơng mua tụ 150 pF (tụ 151) thay tụ C2 C3 mạch phát tụ 1000pF (tụ 102) Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 58 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Diode 1N4007 1N4148 thay Diode khác có thời gian phục hồi tương đương đảm bảo thông số định mức điện áp tối đa chịu được, Lời kết Sau trình thực đồ án chúng em thu số kết sau : - Có hiểu biết định hệ thống điều khiển từ xa, đặc biệt điều khiển từ xa hồng ngoại sử dụng IC PT2248 PT2249A - Phân tích nguyên lý làm việc linh kiện sử dụng mạch - Đặc biệt, chúng em hoàn thiện sản phẩm theo yêu cầu đặt cụ thể :  Khoảng cách điều khiển tối đa 10m  Bảng điều khiển bao gồm phím chức năng: ON1 (Quạt chạy tốc độ 1), ON2 (Quạt chạy tốc độ 2), ON3 (Quạt chạy tốc độ 3), OFF (Quạt tắt) Tuy nhiên đồ án chúng em nhược điểm mạch thu chưa hoàn toàn chống tín hiệu hồng ngoại nhiễu từ mơi trường ngồi, mach điều khiển đôi lúc bị ảnh hưởng hoạt động đóng/cắt Relay Với nỗ lực cố gắng thành viên nhóm chúng em hồn thành đồ án theo thời gian quy định Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô khoa Điện – Điện tử, đặc biệt cô Chu Thị Thanh Thơ, trực tiếp hướng dẫn chúng em việc hoàn thành đồ án Chúng em mong nhận ý kiến nhận xét, góp ý thầy bạn để đồ án hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 59 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Tài liệu tham khảo Sách điện tử (Components and Basic circuits) tác giả : Nguyễn Thành Long, Nguyễn Vũ Thắng, Hoàng Hải Hưng Sách kỹ thuật số tác giả : Nguyễn Quốc Trung (Chủ biên), Bùi Thị Kim Thoa Một số tài liệu hệ thống điều khiển từ xa IC PT2248, PT2249 từ trang web : luanvan.net.vn, dientuvietnam.net, codientu.org, slideee.com, 123doc.vn, sites.google.com, vi.scribd.com, số trang khác Datasheet linh kiện sử dụng mạch từ trang web : alldatasheet.com, datasheetcatalog.com, datasheets360.com, priceton.com.tw, nxp.com, Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 60 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải Đồ án môn học : Thiết kế chế tạo mạch Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng n ! Khơng khơng thể ! Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ Trang : 61 Sinh viên thực : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải ... mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử CHƯƠNG I - LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1.1.1 Hệ thống điều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa. .. điều khiển tốc độ quạt từ xa Khoa Điện – Điện tử phát LED điều khiển từ xa tia hồng ngoại, sử dụng để thay điều khiển từ xa thông dụng Bên WG0623A chế tạo thàn điều khiển từ xa tiên tiến Bộ điều. .. điều khiển thiết bị từ khoảng cách xa Ví dụ hệ thống điều khiển vơ tuyến, hệ thống điều khiển từ xa tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa cáp quang dây dẫn * Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển