Thiết kế, chế tạo mạch điện điều khiển bậttắt từ xa qua sóng RF

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật đường cơng nghiệp hố đại hố đất nước Ngành Cơ Điện Tử nói chung có bước tiến vượt bậc mang lại thành đáng kể Để thúc đẩy nề kinh tế đất nước ngày phát triển, giàu mạnh phải đào tạo cho hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo phải đưa phương tiện dạy học đại vào giảng đường, trường học có trình độ người ngày cao đáp ứng nhu cầu xã hội Trường ĐHSPKT Hưng Yên số trường trú trọng đến việc đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu giảng dạy giúp sinh viên có khả thực tế cao Để sinh viên có tăng khả tư làm quen với công việc thiết kế, chế tạo chúng em giao cho thực đồ án: “Thiết kế, chế tạo mạch điện, điều khiển bật/tắt từ xa qua sóng RF’’ nhằm củng cố mặt kiến thức trình thực tế Sau nhận đề tài, nhờ giúp đỡ tận tình Trịnh Thanh Ngacùng với lỗ lực cố gắng nhóm, tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, đến đồ án chúng em mặt hoàn thành Trong trình thực dù cố gắng trình độ cịn hạn chế kinh nghiệm cịn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận bảo giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy giáo khoa để đồ án chúng em ngày hoàn thiện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài -Hiện điều khiển từ xa sử dụng rộng rãi ngành điện tử gia dụng giá trí ,phần lớn thiết bị điện tử tv, đầu đĩa , máy điều hịa , quạt có điều khiển từ xa kèm, gần dây tay cần chơi điện tử chơi điện tử ứng dụng công nghệ không dây chúng dùng sóng vơ tuyển thay vi hồng ngoại ,vì việc ln phải chĩa chúng vào thiết bị chơi điểu thơng thực tế ngồi việc phải thay pin thường xun đơi gây tượng trễ tín hiệu , tay cầm không dây dem lại số ưu điểm tiện đụng khác.Chính nhận thấy khả ứng dụng rộng rãi việc điều khiển từ xa chúng e muốn nghiên cứu chế tạo mạch điều khiển bóng điện từ xa sóng RF để người dùng có th ể thuận tiện việc sử dụng thiết bị da dụng 1.2 Yêu cầu đề tài - Mạch hoạt động chức đề tài Mạch hoạt động có độ ởn định xác cao Thiết kế gọn nhe Đảm bảo an toàn ,thuận tiện cho người sử dụng Điều khiển bật/ tắt thiết bị từ xa theo ý muốn người sử dụng 1.3 Phạm vi nghiên cứu - mạch điều khiển thiết bị da dụng từ xa : bật tắt bóng đèn từ xa CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THIẾT KẾ 2.1 Hoạt động 2.1.1 Sơ đồkhối Hình 2.1 Sơ đồ khối Khối chọn chức khối mã hóa: cần phát nhấn nút, lúc tín hiệu chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng d ưới d ạng mã lệnh tín hiệu số gồm bit Số bit mã nhị phân có th ể bit hay bit 28 Khối dao động: nh ấn nút đ ồng th ời kh ởi đ ộng m ạch dao động, tần số xung xác định thời gian chuẩn m ỗi bit Kh ối ch ốt d ữ liệu khối chuyển đổi: mã nhị phân chốt chuy ển đ ổi song song nối tiếp điều khiển xung dao đ ộng nh ằm đ ảm b ảo kết thúc lúc việc chuyển đổi đủ số bit m ột mã l ệnh Kh ối ều chế phát: mã lệnh dạng nối tiếp điều chế phát Kh ối thiết bị phát: gồm hay nhiều led phát hồng ngoại -Sơ đồ thu hồng ngoại Hình 2.2 Sơ đồ thu hồng ngoại Khối thiết bị thu: led thu thiết bị thu hồng ngoại Khối khuếch đại tách sóng: trước tiên khuếch đại tín hiệu tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang tách lấy liệu cần thiết mã lệnh Kh ối chuyển đổi khối giải mã: mã lệnh chuy ển đổi đ ược gi ải mã thành số thập phân tương ứng Tần số sóng mang cịn dùng đ ể so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát ho ạt đ ộng đồng đảm bảo cho hoạt động xác 2.1.2 Đặc điểm *Ưu điểm : - Nhỏ gọn, dễ thiết kế lắp đặt, có độ tin cậy cao - Điều khiển nhiều thiết bị - Chi phí không cao, tiện dụng *Nhược điểm : - Phạm vi sử dụng ngắn, tầm xa hoạt động khoảng 10m - Do tuân theo tích chất chuyền thẳng ánh sáng nên IR khơng th ể xun qua đường kính, tường hay truyền vịng qua góc - Ảnh hưởng nhiều nguồn nhiễu hồng ngoại ánh sáng m ặt trời, đèn huỳnh quang xa người *Khắc phục : - Khắc phục cách sử dụng lọc phát nh ững tần số riêng biệt thiết bị phát *Ưng dụng : Hiện sử dụngcho hầu hết vật dụng nhà nh điều khiển tivi, máy stereo, điều hịa, nhiệt độ… Ngồi hồng ngoại cịn để đo nhiệt độ, truyền thơng, nhìn ban đêm 2.1.3 Điều khiển từ xa tần số vô tuyến (RF) *Khái niệm chung: Sóng vơ tuyến kiểu bực xạ điện từ với bước sóng ph ổ điện từ dài ánh sáng hồng ngoại Sóng vơ tuyến có tần số từ KHz tới 30 300 GHz Giống nh sóng điện từ khác, chúng truyền với vận tốc ánh sáng Sóng vơ tuyến xuất tự nhiên sét, đối t ượng thiên văn Sóng vơ tuyến người tạo nên dùng cho radar, phát thanh, liên lạc vô tuyến di động cố định hệ th ống d ẫn đ ường khác Thông tin vệ tinh, mạng máy tính vơ số ứng dụng khác Các tần số khác sóng vơ tuyến có đặc tính truy ền lan khác khí Trái Đất, sóng dài truyền theo đ ường cong c Trái Đất, sóng ngắn nhờ phản xạ từ tầng điện ly nên có th ể truy ền xa, bước sóng ngắn bị phản xạ yếu truy ền đường nhìn th ẳng *Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa: -Máy phát sóng vơ tuyến (RF): Có nhiệm vụ tạo lệnh điều khiển, mã hóa phát tín hiệu đến má thu, lệnh truyền điều chế Hình 2.3 Sơ đồ phát song RF Khối phát lệnh điều khiển: dùng phím để phát lệnh ều ển theo phương thức ma trận phím hay phím ấn riêng lẻ 31 Kh ối mã hóa: biến đổi sóng dao động điện tạo từ bàn phím lệnh thành sóng ện t có tần só đặc trưng cho lệnh điều khiển tương ứng Khối dao động cao tần: tạo dao động bên máy phát, có nhi ệm vụ làm sóng mang để chuyển chờ 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 th ống thu phát mà có kiểu điều chế khác Khối khuếch đại cao tần: khuếch đ ại biên đ ộ tín hiệu nhằm tăng cường cơng suất xạ sóng điện từ - Nguyên lý hoạt động Với loại điều khiển này, sử dụng nguyên lý t ương tự nh điều khiển tia hồng ngoại thay gửi tín hiệu ánh sáng, lại truyền sóng vơ tuyến tương ứng với lệnh nhị phân Bộ ph ận thu sóng vơ tuyến thiết bị điều khiển nhận tín hiệu giải mã So điều khiển IR, lợi lớn ph ạm vi truy ền t ả rộng, có thẻ sử dụng thiết bị điều khiển đến 30 mét đồng th ời điều khiển xun tường, kính,…Tần số làm việc từ 300MHz dến 3Ghz *Đặc điểm: -Ưu điểm: - Truyền tín hiệu với khoảng cách xa Khơng bị ảnh h ưởng vật cản - Tầm phát rộng nhiều hướng khác nên điều khiển nhiều thi ết bị lúc - Sử dụng hiển thị giúp giao tiếp với người s dụng d ễ dàng -Nhược điểm: - Hệ thống phức tạp có thêm Antena - Hay bị ảnh hưởng nhiễu gây méo sai tín hiệu - Mã hóa phức tạp hơn,chi phí cao linh kiện vào thiết bị đ ặt - Khắc phục : Tránh nhiễu sóng cách truyền tần số đặc biệt nhúng mã kỹ thuật số địa thiết bị nhận tín hi ệu vơ ến Đi ều giúp thu vô tuyến thiết bị hồi đáp tín hiệu tương ứng cách xác -Ưng dụng : Điều khiển cho nhiều vật dụng bên thiết bị mở cửa gara xe, hệ thống cho xem loại đồ chơi điện tử từ xa chí kiểm sốt vệ tinh máy tính xách tay điện thoại thơng minh… 2.2 Giới thiệu linh kiện 2.2.1 Bộ thu phát RF 315Mhz kênh Hình 2.4 Mạch Phát sóng RF - PT2272-M4: (Momentary) Nhấn nút không nhớ trạng thái, th ời điểm nhấn giữ trạng thái 4bit , nhả trạng thái c ả bit ( nút nhấn) – PT2272-L4: (Latch) Nhấn nút nhớ trạng thái, nhớ trạng thái c bit nghĩa nhả trạng thái vừa nhấn nh ớ, nhấn l ần n ữa xóa lưu trạng thái bit – PT2272-T4: Nhấn nút nhớ trạng thái, bit hoạt động độc l ập, th ời điểm nhấn nhớ trạng thái bit, nhả gi ữ tr ạng thái, nh ấn tiếp thay đổi trạng thái bit bị tác động -Thông số ki thuât: Module Phát RF 315Mhz • • • • - Pin sử dụng : 12V/23A - Chip Mã Hóa: PT2272 - Kênh truyền tín hiệu: kênh - Cơng suất truyền: 32mW • • • • • • - Trở dao động 4.7M - Dòng tiêu thụ: – 15mA - Điện áp sử dụng: 5V - Cự li phát: 30 -50m (lý tưởng) - Kích thước: 52x27x10mm - Thứ tự chân: • Phát – Thu • A – D0 • B – D1 • C – D2 • D – D3 Module Thu RF 315Mhz - Điện áp sử dụng: 5V - I