Thiết kế thiết bị ổ cắm điện được điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ Ổ CẮM ĐIỆN ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA SỬ DỤNG HỒNG NGOẠI Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Tiến Dũng Cán phản biện : ThS Phạm Mạnh Toàn Sinh viên thực : Trần Công Tài MSSV : 135D5103010101 Lớp : 54K1 - CNKT Điện, Điện tử Vinh,tháng 05 năm 2018 ĐẠI HỌC VINH Viện Kỹ Thuật & Công Nghệ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Sinh viên thiết kế: Trần Công Tài Lớp: K54K1 CNKTĐ-ĐT Khóa: 54 Ngành: CNKTĐ-ĐT Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Tiến Dũng ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ THIẾT BỊ Ổ CẮM ĐIỆN ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA SỬ DỤNG HỒNG NGOẠI I Đặt vấn đề Điều khiển từ xa qua thiết bị sử dụng hồng ngoại Dễ dàng lắp đặt sử dụng An toàn tiết kiệm điện Chất lượng đảm bảo II Thiết kế thiết bị điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại 1.Giới thiệu loại thiết bị điều khiển từ xa, sử dụng hồng ngoại có thị trường Giới thiệu tổng quan sơ đồ khối thiết kế khối mơ hình Ngun lý hoạt động mạch III Lắp đặt, thử nghiệm đưa kế hoạch tương lai Lắp đặt hệ thống Đưa hướng tương lai để phát triển thiết bị Kết luận nguồn tài liệu tham khảo, hướng dẫn MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG, HÌNH LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Điều khiển từ xa qua thiết bị sử dụng hồng ngoại 1.2 Dễ dàng lắp đặt sử dụng 1.3 An toàn tiết kiệm điện 1.4 Chất lượng đảm bảo 10 CHƯƠNG II 11 THIẾT KẾ THIẾT BỊ Ổ CẮM ĐIỆN ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN TỪ XA SỬ DỤNG HỒNG NGOẠI 11 2.1 Giới thiệu loại thiết bị điều khiển hồng ngoại có thị trường 11 2.1.1 Thiết bị ổ cắm điều khiển hồng ngoại HT322 11 2.1.2 Ổ cắm điều khiển từ xa wifi sonoff S20 12 2.1.3 Ổ cắm điều khiển từ xa BOYIN 13 2.2 Giới thiệu tổng quan sơ đồ khối nguyên lý hoạt động 14 2.2.1 Sơ đồ khối phần phát nguyên lý hoạt động 14 2.2.2 Sơ đồ khối phần thu hồng ngoại 16 2.3 Tổng Quan Về Linh Kiện Chính Sử Dụng Trong Mạch 16 2.3.1 Thiết Bi IC Phát Tín Hiệu Hồng Ngoại PT2248 16 2.3.2 Thiết Bị IC Thu Và Mã Hóa Tín Hiệu Hồng Ngoại PT2249 19 2.3.3 Module Hay LED Thu Tín Hiệu Hồng Ngoại PIC - 1018SCL 21 2.3.4 Led Quang - LED Phát Tín Hiệu Hồng Ngoại 22 2.3.5 Vi Điều Khiển AT89S52 23 2.3.6.Relay 25 2.3.7 Bo mạch kết nối liên kết khối lại với thu sóng hồng ngoại 27 2.3.8 Mạch phát tín hiệu hồng ngoại 29 2.4 Sơ Đồ Nguyên Lý 30 CHƯƠNG III.LẮP ĐẶT, THỬ NGHIỆM VÀ ĐINH HƯỚNG TƯƠNG LAI CHO SẢN PHẨM 33 3.1 Sơ đồ khối sơ đồ lắp thiết bị 33 3.1.1 Sơ đồ khối thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng sóng hồng ngoại 33 3.1.2 Sơ đồ lắp đặt thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng sóng hồng ngoại 35 3.2 Lắp đặt thử nghiệm mơ hình 35 3.3 Hướng phát triển cho tương lại 42 KẾT LUẬN 44 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Bảng chức chân IC phát tín hiệu PT2248 17 Bảng 2.2 Chức chân IC thu tín hiệu PT2249 20 Bảng 2.3 Chức năng, có cơng dụng chuyển đổi có liên hệ đến đặc tính đặc biệt 89S52 25 Bảng 2.4 Các thiết bị đươc sử dụng mạch thiết bị thu hồng ngoại 28 Bảng 2.5 Các thiết bị sử dụng mạch thiết bị phát tín hiệu hồng ngoại 29 DANH MỤC HÌNH Hình Khơng đơn giản an toàn tiết kiệm 10 Hình 2.1 Thiết bị ổ cắm từ xa học hồng ngoại HT322 11 Hình 2.2 Thiết bị điều khiển từ xa wifi sonoff S20 12 Hình 2.3 Thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa BOYIN 14 Hình 2.4 Sơ đồ khối phần phát hồng ngoại 15 Hình 2.5 Sơ đồ khối phần thu sóng hồng ngoại 16 Hình 2.6 Sơ đồ chân IC phát tín hiệu PT2248 17 Hình 2.7 Sơ đồ khối chưc IC phát tín hiệu 2248 18 Hình 2.8 Sơ đồ tín hiệu 19 Hình 2.9 Sơ đồ chân IC thu tín hiệu PT2249 20 Hình 2.10 Sơ đồ khối IC thu hồng ngoại PT 2249 21 Hình 2.11 Sơ LED Thu Tín Hiệu Hồng Ngoại PIC - 1018SCL 22 Hình 2.12 Sơ đồ khối mạch 26 Hình 2.13 Mạch in thiết bị Remot điều khiển ổ cắm điều khiển từ xa sử dụng tín hiệu hồng ngoại 28 Hình 2.13 Mạch in thiết bị điều khiển ổ cắm sử dụng tín hiệu hồng ngoại 29 Hình 2.14 Sơ đồ mạch phát tín hiệu hồng ngoại 30 Hình 2.15 Sơ đồ mạch phát tín hiệu hồng ngoại 31 Hình 3.1 Sơ đồ khối ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại 33 Hình 3.2 Sơ đồ lắp đặt thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng sóng hồng ngoại 35 Hình 3.3 Mạch thu hồng ngoại sau hàn 35 Hình 3.4 Mạch phát hồng ngoại sau hàn linh kiện vào 36 Hình 3.5 Hình ảnh mặt mạch thu tín hiệu điều khiển 36 Hình3.6 Hình ảnh mặt mạch phát hồng ngoại 37 Hình 3.7 Thiết bị cấp nguồn 12 V nuôi nguồn cho mạch thu hồng ngoại 37 Hình 3.8 Mạch thu hồng ngoại bỏ vào hộp cố định chắn 38 Hình 3.9 Bộ thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại 39 Hình 3.10 Bộ thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại hoạt động 40 Hình 3.11 Bộ thiết bị điều khiển sáng lúc bóng đèn 42 Hình 3.12 Modul wifi 42 Hình 3.13 Bo mạch arduino 43 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh vàh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bậc độ xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ, yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đáp ứng địi hỏi khơng ngừng ngành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu cảu người sống ngày.Một ứng dụng quan trọng ngành công nghệ điện tử kỹ thuật điều khiển từ xa hồng ngoại Sử dụng hồng ngoại ứng dụng nhiều công nghiệp lĩnh vực khác sống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế thật cao Xuất phát từ ứng dụng đó, em thiết kế thi công mạch ứng dụng nhỏ thu phát hồng ngoại: “ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại” Đề tài giúp em hiểu rõ nguyên lý thu phát ứng dụng lý thuyết học vào thực tế Đồng thời tìm hiểu thêm điều chưa học nâng cao kỹ thực hành ứng dụng mạch thực tế Vì thời gian thực cịn hạn chế, học tìm hiểu có giới hạn nên đề tài cịn nhiều hạn chế Kính mong nhận dẫn góp ý tận tình bạn Sinh viên thực TRẦN CÔNG TÀI CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Điều khiển từ xa qua thiết bị sử dụng hồng ngoại Khi nhắc tới hai từ “điều khiển” người dùng hay nghĩ đến thiết bị cầm tay Điều khiển TV remot, điều khiển điều hòa remot, điều khiển đầu thu kỹ thuật số remot,… hàng loạt thiết bị khác điều khiển cách thủ công bị động Thử tưởng tượng nhà bạn tồn “cả đống” thiết bị thế?Quả nỗi ám ảnh người sử dụng trẻ nhỏ người lớn tuổi Vì vậy, việc lựa chọn giải pháp thông minh để điều khiển thiết bị điện nhà điều thiết để có tiện lợi cho bạn người thân 1.2 Dễ dàng lắp đặt sử dụng Dễ dàng lắp đặt: Sản phẩm lắp đặt, triển khai dễ dàng nhà xây dựng hoàn thiện đáp ứng nhu cầu đối tượng khách hàng khác mà đảm bảo chi phí phù hợp.Khi chọn lựa sản phẩm điều khiển hồng ngoại từ xa thông minh bạn tư vấn hỗ trợ kỹ thuật 24/7 Dễ dàng sử dụng: Bộ điều khiển hồng ngoại từ xa thông minh chấm dứt sợ vấn đề sử dụng vận hành Thơng thường người sử dụng ngại “món đồ” cơng nghệ với lý khó sử dụng vận hành Nhưng với điều khiển hồng từ xa thơng minh bạn dễ dàng sử dụng với trẻ nhỏ người lớn tuổi.Bởi cải tiến công nghệ để sản phẩm phù hợp đáp ứng nhu cầu tiện lợi người dùng Với remot điều khiển thông thường không gặp vấn đề việc phải ghi nhớ “nút điều khiển” công dụng chúng Với hàng chục thiết bị điện nhà đồng nghĩa bạn phải ghi nhớ đồng thời hàng trăm nút điều khiển gây nên bất tiện khó khăn sử dụng Nhưng với điều khiển hồng ngoại từ xa thông minh sử dụng hồng ngoạithì điều hồn tồn khơng xảy Đơn giản cần thao tác nút bấm, việc điều khiển bật tắt thiết bị diễn nhanh xác 1.3 An tồn tiết kiệm điện An toàn hơn, yên tâm hơn: Việc sử dụng thiết bị điện kéo theo mối lo ngại an toàn điện cho người sử dụng Vì vậy, định lựa chọn sản phẩm người sử dụng ln cân nhắc độ an tồn sản phẩm Hiểu mối lo mong muốn khách hàng, điều khiển hồng ngoại từ xa thơng minhsử dụng linh kiện có định mức cao, điều khiển từ xa tránh cố phóng điện Hình 1.Khơng đơn giản an toàn tiết kiệm Tiết kiệm lượng tối đa: Bỏ qua “nổi sợ tiền điện cuối tháng” với điều khiển hồng ngoại từ xa thông minh giúp quản lý lượng hiệu Vì sản phẩm: - Tiêu tốn lượng mức thấp - Điều khiển theo ngữ cảnh mong muốn người sử dụng - Tự động bật có người vào ban đêm tự tắt thiết bị khơng có người để tiết kiệm lượng 1.4 Chất lượng đảm bảo Chất lượng đảm bảo: Chất lượng sản phẩm yếu tố hàng đầu định mua sản phẩm nào.Với dịng sản phẩm cơng nghệ vấn đề chất lượng trở nên thiết Thơng thường, với người dùng khơng có kiến thức am hiểu cơng nghệ việc “kiểm định” chất lượng trước mua thật khó khăn Hơn nữa, với tình trạng hàng nhái, hàng chất lượng trơi thị trường vấn đề khiến người sử dụng hoang mang 10 hết vi điều khiển xuất tín hiệu chân p 1.7 để điều khiển ngắt relaỵ START: tín hiệu cho phép khởi động thiết bị STOP: tín hiệu cho phép ngừng thiết bị MODE: tín hiệu lực chọn để led (led đon vị chục led phút) để cài đặt thời gian UP: tín hiệu cho phép tăng thời gian cài đặt DOWN: tín hiệu cho phép giảm thời gian cài đặt SET: tín hiệu cho phép thời gian cài đặt băt đâu đêm ngược Bộ tạo dao động tích họp bên 89S52.Khi sử dụng 89S52, người ta cần nối thêm thạch anh tụ.Tần số thạch anh tùy thuộc vào mục đích người sử dụng, giá trị tụ thường chọn 33p Tổ chức nhớ bên 89S52 Bộ nhớ 89S52 bao gồm ROM RAM RAM 89S52 bao gồm nhiều thảnh vùng: vùng RAM đa dụng, vùng RAM truy xuất bit, bank ghi ghi có chức đặc biệt AT89S52 có nhớ tổ chức theo kiến trúc Harvard: có vùng nhớ riêng biệt cho chương trình liệu Chương trình liệu chứa bên 89S52 kết nối với 32 CHƯƠNG III LẮP ĐẶT, THỬ NGHIỆM VÀ ĐINH HƯỚNG TƯƠNG LAI CHO SẢN PHẨM 3.1 Sơ đồ khối sơ đồ lắp thiết bị 3.1.1 Sơ đồ khối thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng sóng hồng ngoại Hình 3.1 Sơ đồ khối ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại Giải thích sơ đồ khối trên: Khối bàn phím: có nhiệm vụ tạo lệnh cho khối điều khiển phát tin hiệu tương ứng với thiết bị cần điều khiển thơng qua khái phát tín hiệu Khối điều khiển: xử lý thông tin từ khối bàn phún gởi đến để đưa lệnh điều khiển thích hợp cho khối phát, phát chuỗi tín hiệu theo dạng xung phân Khối tạo dao động: có nhiệm vụ tạo tần số xung nhịp cho khối điều khiển làm việc Khối phát: có nhiệm vụ nhận chuỗi tín hiệu từ khếỉ điều khiển dạng điện áp, sau chuyển chuồi tín hiệu điện thành ánh sáng hồng ngoại phát qua môi trường không gian đến khối thu (trên máy thu) Khối nhận: cỗ nhiệm vụ nhận tín hỉệu (chuỗi ánh sáng hồng ngoại từ khối phát gửi đến, chuyển chuỗi tín hiệu thành tín hiệu điện trở lại ban đầu, khuếch đại lên sau gửi đến khối giải mã 33 Khối giãi mã: sau khỉ nhận chuỗi tín hiệu điện từ khối nhận gửi đến, khối giải mã cách so sánh với chuỗi tín hiệu quy định sẵn khối, đưa lệnh để điều khiển khếỉ chấp hành (thơng qua đệm) Bộ đệm: có nhiệm vụ giữ mức điện ẩn định cho khối chấp hành thực thỉ lệnh, khỉ có phím nhấn tín hiệu ngõ trì khoảng thời gian định (170ms phún đơn), muốn tín hiệu trì khơng cịn tác động từ bàn phím cần phải cỗ khối đệm Khối chấp hành: có nhiệm vụ nhận lệnh từ khối giải mã thực thi lệnh (đóng ngắt thiết bị đó) 34 3.1.2 Sơ đồ lắp đặt thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng sóng hồng ngoại Hình 3.2 Sơ đồ lắp đặt thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng sóng hồng ngoại 3.2 Lắp đặt thử nghiệm mơ hình Sau tiến hành in mạch lắp đặt linh kiện lên mạch ta thu sản phầm hoàn chỉnh thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại Sử dụng đóng cắt nguồn điện 220V Hình 3.3 Mạch thu hồng ngoại sau hàn 35 Hình 3.4 Mạch phát hồng ngoại sau hàn linh kiện vào Hình 3.5 Hình ảnh mặt mạch thu tín hiệu điều khiển 36 Hình3.6 Hình ảnh mặt mạch phát hồng ngoại Sau hoàn thành lắp ráp hoàn thiện mạch.Tiến hành làm hộp bỏ mạch vào hộp đựng mạch hoàn thành bước cuối việc hoàn thành thiết bị điều khiển hồng ngoại Thiết bị sử dụng để cấp nguồn cho mạch Do mạch cần phải cấp nguồn 12 V để sử dụng Hình 3.7 Thiết bị cấp nguồn 12 V ni nguồn cho mạch thu hồng ngoại Thiết bị sau lắp ráp bỏ vào hộp 37 Hình 3.8 Mạch thu hồng ngoại bỏ vào hộp cố định chắn Khi hoàn thành xong thao tác lắp đặt thiết bị ta thu sản phẩm hoàn chỉnh thiết bị ổ cắm điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại để đóng cắt thiết bị ngoại vi 38 Hình 3.9.Bộ thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại Vận hành thiết bị Để điều khiển bóng đèn cắm bào ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hông ngoại Đầu tiên ta cấp nguồn 12 V vào cho thiết bị đen xanh báo hình chứng tỏ mạch hoạt động Khi thực thao tác điều khiển thiết bị ngoại vi cắm vào ổ cắm điện 39 Hình 3.10 Bộ thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại hoạt động Tiếp thao ta cắm nguồn điện 220 vào cắm thiết bị ngoại vi vào ví dụ quạt, bóng đèn, Tp link, tivi,…Ở thiết bị sử dụng bóng đèn sợi đốt Từ remost điều khiển từ xa ta bật công tắc số xử lý IC PT 2249 mã hóa tín hiệu đến Led phát hồng ngoại Từ thu hồng ngoại nhận tín hiệu gửi đến IC thu PT 2248 xử lý đóng relay làm bóng đèn phát sáng 40 Hình 2.11 Bóng đèn phát sáng nhận tín hiệu từ hồng ngoại Tiếp tục sử dụng điều khiển hồng ngoại ấn nút nguồn từ thiêt bị điều khiển quaIC PT 2249tín hiệu mã hóa gửi qua led phát tín hiệu hồng ngoại đến led thu tín hiệu hơng ngoại Từ tín hiệu nhân từ led đem đến IC PT 2248 nhận xử lý đem tín hiệu đóng relay lúc đèn sáng 41 Hình 3.12 Bộ thiết bị điều khiển sáng lúc bóng đèn 3.3 Hướng phát triển cho tương lại Để thiết bị điểu khiển xa điều khiển vị trí trái đât Việc cải tiền sử dụng model Modul I2C, LCDModul Wifi nạp Bo mạch Arduino mã code để nạp cho thiết bị Hình 3.13 Modul wifi 42 Hình 3.14 Bo mạch arduino Làm tăng khả điều khiển tăng tính thơng tin cao việc ứng dụng smarphone việc điều khiển thiết bị thơng minh Ngồi việc đầu tư phần cứng phần mêm việc tạo thiết bị có nhiều ổ cắm để cần thiết bị điều khiển phòng tòa nhà Ngoài thiết bị ổ cắm điểu khiển từ xa sử dụng sóng hồng ngoại tiếp tục nghiên cứu để đưa nhiều sản phầm để ứng dụng vào sống thời đại công nghệ số ngày phát triển, nhu cầu người cao lên việc tìm kiếm cho thiết bị đảm cho tính tiện lợi dễ dàng thao tác đề cao lên hàng đầu Qua thời gian vận hành sử dụng cho thấy thiết bị ổ cắm điện điều khiển từ xa sử dụng song hồng ngoại có ưu điểm: - Điều khiển nhiều thiết bị lúc - Công suất tiêu thụ thấp, sử dụng đơn giản - Lắp đặt vận hành đơn giản, hư hỏng trình sử dụng - Giá thành thấp sản phẩm bên thị trường - Thích hợp với mội trường Việt Nam nóng ẩm - Không phụ thuộc vào thiết bị điều khiển Nhược điểm: 43 - Chỉ điều khiển khoảng cách