ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI

MỤC LỤC Lời mở đầu Chương I : Lý Thuyết Tổng Quan 1 1 Một số khái niệm liên quan 1 1.1 Tia hồng ngoại (Ánh sáng hồng ngoại) 1 1.2 Hệ thống điều khiển từ xa 1 1.2.1 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa 1 1.2.2 Kết cấu tin tức 2 1.2.3 Kết cấu hệ thống 2 1.2.4 Các phương pháp mã hóa trong hệ thống điều khiển từ xa 3 1.3 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại 4 1.3.1 Sơ đồ khối máy phát 4 1.3.2 Sơ đồ khối máy thu 5 2 Giới thiệu linh kiện điển hình trong mạch 6 2.1 Mạch phát 6 2.1.1 IC BL9148 6 2.1.2 Led phát hồng ngoại 8 2.2 Mạch thu 9 2.2.1 IC BL9149 9 2.2.2 Bộ thu hồng ngoại 11 2.2.3 IC HEF4013 11 2.2.4 IC KA7805 12 2.2.5 Relay 14 2.2.6 Transistor C1815 15 Chương II : Thi Công Mô Hình 16 1 Sơ đồ nguyên lý 16 1.1 Mạch phát 16 1.2 Mạch thu 17 2 Giải thích sơ đồ nguyên lý 17 2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch phát 17 2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch thu 19 3 Sơ đồ mạch in 22 3.1 Mạch phát 21 3.2 Mạch thu 21 4 Kết quả đo được 22 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2009 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN 1 TÊN ĐỀ TÀI: SVTH: LÊ MINH TUẤN 07727191 NGUYỄN MINH SANG 07727951 LỚP : CDDT9B GVHD: NGUYỄN VĂN AN Tp. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2009 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ  ĐỒ ÁN 1 TÊN ĐỀ TÀI: SVTH: LÊ MINH TUẤN 07727191 NGUYỄN MINH SANG 07727951 LỚP : CDDT9B GVHD: NGUYỄN VĂN AN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……. 000 …… Tp.HCM, Ngày ….Tháng… Năm 2009 Giáo Viên Hướng Dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……. 000 …… Tp.HCM, Ngày ….Tháng… Năm 2009 Giáo Viên Phản Biện LỜI CẢM TẠ Trong suốt quá trình thực hiện đồ án “ Mạch Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Bằng Hồng Ngoại ”, chúng em đã nhận được rất nhiều ý kiến đóng góp cũng như sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của quý thầy cô và các bạn cùng lớp. Chúng em xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường ĐH Công Nghiệp Tp.Hồ Chí Minh, các thầy cô Khoa Công Nghệ Điện Tử, đặc biệt là thầy Nguyễn Văn An đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp chúng em hoàn thành xong đồ án này. Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em không thể tránh khỏi những sai xót, mong quý thầy cô trong hội đồng bảo vệ bò qua và có những góp ý để chúng em hoàn thiện đồ án của mình hơn nữa. Chúng em xin chân thành cảm ơn. LỜI MỞ ĐẦU Với tốc độ phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp hiện đại như công nghệ thông tin, công nghệ truyền thông, cơ khí, động lực trong thời gian qua không thể tách rời với ngành điện tử. Ngành điện tử đóng vai trò rất quan trọng, nó đã xâm nhập vào cuộc sống con người khá sớm từ những thiết bị đơn giản như đèn chiếu sáng, radio,…, đến những máy móc phức tạp và ứng dụng công nghệ cao như hệ thống camera, robot…tất cả điều đươc ứng dụng rộng rãi và góp phần hiệu quả vào công việc giải phóng sức lao động của con người đưa con người hướng tới một thế giới công nghệ mới ngày càng hiên đại và tinh vi hơn. Trong sinh hoạt hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa…) cho đến những ứng dụng gần gũi với chúng ta cũng được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất. Điều khiển từ xa đã thâm nhập vào vấn đề này do đó cho ra đời những loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD,… đến quạt bàn tất cả điều khiển từ xa. Điều khiển từ xa là việc điều khiển mô hình, thiết bị ở một khoảng cách nào đó mà người không nhất thiết phải đến nơi đặt hệ thống. Thế giới ngày càng phát triển việc ứng dụng các thiết bị diều khiển tự động ngày càng được con người sử dụng rong đó có quá trình thu phát bằng hồng ngoại nó có độ chính xác và nhanh chóng trong quá trình điều khiển từ xa. Xuất phát từ những ý tưởng trên nên chúng em đã chọn đề tài mạch điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại. Trong thời gian ngắn và kiến thức còn hạn chế nên quyển đồ án chưa được hoàn thiện cho lắm và còn nhiều thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả thầy cô và các bạn . MỤC LỤC Lời mở đầu Chương I : Lý Thuyết Tổng Quan 1 1 Một số khái niệm liên quan 1 1.1 Tia hồng ngoại (Ánh sáng hồng ngoại) 1 1.2 Hệ thống điều khiển từ xa 1 1.2.1 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa 1 1.2.2 Kết cấu tin tức 2 1.2.3 Kết cấu hệ thống 2 1.2.4 Các phương pháp mã hóa trong hệ thống điều khiển từ xa 3 1.3 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại 4 1.3.1 Sơ đồ khối máy phát 4 1.3.2 Sơ đồ khối máy thu 5 2 Giới thiệu linh kiện điển hình trong mạch 6 2.1 Mạch phát 6 2.1.1 IC BL9148 6 2.1.2 Led phát hồng ngoại 8 2.2 Mạch thu 9 2.2.1 IC BL9149 9 2.2.2 Bộ thu hồng ngoại 11 2.2.3 IC HEF4013 11 2.2.4 IC KA7805 12 2.2.5 Relay 14 2.2.6 Transistor C1815 15 Chương II : Thi Công Mô Hình 16 1 Sơ đồ nguyên lý 16 1.1 Mạch phát 16 1.2 Mạch thu 17 2 Giải thích sơ đồ nguyên lý 17 2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch phát 17 2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch thu 19 3 Sơ đồ mạch in 22 3.1 Mạch phát 21 3.2 Mạch thu 21 4 Kết quả đo được 22 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Chương I : Lý Thuyết Tổng Quan CHƯƠNG I : LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM LIÊN QUAN 1.1 Tia hồng ngoại (ánh sáng hồng ngoại) Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 400.000nm đến 760nm, dài hơn bước sóng ánh sáng khả kiến nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba. Tên “hồng ngoại” có nghĩa là “dưới mức đỏ”, màu đỏ là màu sắc có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường. Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0 O K đều phát ra tia hồng ngoại Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng ( sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự… ). Ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sư xuyên suốt qua vật chất. Có những vật chất ta thấy nó một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên xuyên suốt. Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài. Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. lượng thông tin có thể đạt được 3Mbit/s. Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện ừ mà ta vẫn dùng. Trong kỹ thuật truyền tin bằng sợi quang dẫn không cần các trạm khuếch đại giữa chừng, người ta có thể truyền một lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi tơ quang với đường kín 0,13 mm với khoảng cách 10 Km đến 20 Km. Lượng thông tin truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà ta vẫn dùng. Tia hồng ngoại dễ hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa chùm hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng. 1.2 Hệ thống điều khiền từ xa 1.2.1 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống diều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ một khoảng cách xa. Ví dụ hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn, hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại. Do đó chúng có những nhiệm vụ cơ bản sau: - Phát tín hiệu điều khiển. GVHD: Nguyễn Văn An 1 SVTH: Lê Minh Tuấn – Nguyễn Minh Sang Chương I : Lý Thuyết Tổng Quan - Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết. - Tổ hợp xung thành mã. - Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành. - Ở điểm chấp hành ( thiết bị thu ) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự chính xác của mã mới nhận. 1.2.2 Kết cấu tin tức Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ rất nhiều đến kết cấu tin tức. Nội dung về kết cấu tin tức có hai phần: về lượng và về chất. Về lượng có các biến lượng điều khiển và lượng điều khiển thành từng loại xung gì cho phù hợp, và những xung đó cần áp dụng phương pháp nào để hợp thành tin tức, để có dung lượng lớn nhất và có tốc đô truyền dẫn nhanh nhất. Để đảm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các 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 quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép. 1.2.3 Kết cấu hệ thống Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên chúng ta cần phải nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác và nhanh chóng. Đây là sơ đồ kết cấu hệ thống: Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống - Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và phát đi. - Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu. GVHD: Nguyễn Văn An 2 SVTH: Lê Minh Tuấn – Nguyễn Minh Sang Chương I : Lý Thuyết Tổng Quan - Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi, biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành. 1.2.4 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng đã được rời rạc hóa tin tức thường được biến đổi thông qua một phép biến đổi thành số ( thường là số nhị phân ) rồi mã hóa và được phát đi tứ máy phát. Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép đổi trên: giải mã, liên tục hóa… Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu. Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tưng ứng với hệ, gồm có hai phần tử [0] và [1]. Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi để chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện và sửa sai. Mã phát hiện và sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai, mã sửa sai, mã phát hiện và sửa sai. Dạng sai nhầm của các mã được truyền đi tùy thuộc tính chất của kênh truyền, chúng có thể phân thành 2 loại:  Sai độc lập: trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhầm đó không liên quan nhau.  Sai tương quan: được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau. Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác xuất sai nhầm trong kênh truyền. Hiện nay lý thuyết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sủa sai được nghiên cứu như: mã hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp. GVHD: Nguyễn Văn An 3 SVTH: Lê Minh Tuấn – Nguyễn Minh Sang [...]... thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại 1.3.1 Sơ đồ khối máy phát Hình 1.2 Sơ đồ khối máy phát Máy phát có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển, mã hóa và phát tín hiệu đến máy thu, lệnh truyền đi đã được điều chế  Khối phát lệnh điều khiển: khối này có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển từ nút nhấn (phím điều khiển) Các nút nhấn này có thể là một nút (ở mạch điều khiển đơn giản), hay một ma trận nút (ở mạch điều. .. vậy, để đáp ứng với nhu cầu thực tế thì chúng ta cần phai nghiên cứu thêm để có thể ứng dụng mạch điều khiển từ xa bằng hồng ngoại vào nhiều mô hình khác lớn hơn, ưu việt hơn như điều khiển từ xa đóng mở cửa tự động, điều khiển TV, cassette… Mở rộng tầm thu, mở rộng khoảng cách điều khiển để có thể điều khiển nhạy các hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Điện Tử Ứng Dụng Trong Công Nghiệp, Nguyễn Tấn Phước,... nhau: điều chế biên độ xung (PAM), điều chế độ rộng xung (PWM), điều chế vị trí xung (PPM), điều chế mã xung (PCM) Trong kỹ thuật điều khiển từ xa bằng hồng ngoại, phương pháp điều chế mã xung thường được sử dụng nhiều hơn cả, ví phương pháp này tương đối đơn giản và dễ thực hiện  Khối dao động tạo sóng mang: khối này có nhiệ vụ tạo ra sóng mang tần số ổn định, sóng mang này sẽ mang tín hiệu điều khiển. .. khiển từ máy phát, loại bỏ sóng mang, giải mã tín hiệu điều khiển thành các lệnh riêng biệt, từ đó mỗi lệnh sẽ đưa đến khối chấp hành cụ thể Hình 1.3 Sơ đồ khối máy thu  Led thu: thu tín hiệu hồng ngoại do máy phát truyền tới và biến đổi thành tín hiệu điều khiển  Khối khuếch đại: có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển lớn lên từ từ, Led thu hồng ngoại để quá trình xử lý tín hiệu được dễ dàng  Khối...  Khối điều chế: khối này có nhiệm vụ kết hợp tính hiệu điều khiển đã mã hóa sóng mang để đưa đến khối khuếch đại  Khối khuếch đại: khuếch đại tín hiệu đủ lớn để Led phát hồng ngoại phát tín hiệu ra môi trường  Led phát: là một Led hồng ngoại, biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu hồng ngoại phát ra môi trường 1.3.2 Sơ đồ khối máy thu Chức năng của máy thu là thu được tín hiệu điều khiển từ máy phát,... 3) nên chân T1 (chân 10) sẽ luôn ở mức “1” 2.1.2 Led phát hồng ngoại Led phát hồng ngoại được viết tắt là IR Red (Infra Red Led), hay còn gọi là nguồn phát tia hồng ngoại (Infra Red Emitters), giống như led bình thường (led phát quang- light emitting diode) và phát ra ánh sáng hồng ngoại Nó được chế tạo bằng chất Arsenic-Galium (GaAs) Led hồng ngoại có đời sống khoảng 100.000 giờ (khoàng 11 năm), với... tín hiệu điều khiển như tín hiệu gửi đi từ máy phát  Khối giải mã: nhiệm vụ của khối này là giải mã tín hiệu điều khiển dưới dạng các bit nhị phân hay các dạng khác để đưa đến khối chấp hành cụ thể Do dó nhiệm vụ của khối này rất quan trọng  Khối chấp hành: có thể là relay hay một linh kiện điều khiển nào đó, đây là khối cuối cùng tác động trực tiếp vào thiết bị thực hiện nhiệm vụ điều khiển mong... là ánh sáng sáng hồng ngoại (không thấy được bằng mắt thường) Hiện tượng bức xạ là hiện tượng giải phóng ra các proton khi có tái hợp trực tiếp giữa điện tử và lỗ trống GVHD: Nguyễn Văn An 8 SVTH: Lê Minh Tuấn – Nguyễn Minh Sang Chương I : Lý Thuyết Tổng Quan 2.2 Mạch thu 2.2.1 IC BL9149 2.2.1.1 Đặc tính BL9149 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS Nó có thể điều khiển tối đa 10 thiết bị Do đó chúng có... cho từng kênh riêng biệt Hình 2.6 Tín hiệu ngõ ra khi ấn công tắc đầu tiên Hình 2.7 Tín hiệu ngõ ra khi ấn công tắc thứ 2 GVHD: Nguyễn Văn An 23 SVTH: Lê Minh Tuấn – Nguyễn Minh Sang KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án, chúng em đã đặt được những kết quả như sau: - Áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ - Mạch phát và mạch thu nhỏ gọn - Điều khiển được nhiều thiết bị - Mạch thiết. .. 1.6 Ký hiệu và hình dáng của led phát hồng ngoại Nguyên lý làm việc: để có ánh sáng phát ra liên tục, người ta phân cực thuận led hồng ngoại tùy theo vật liệu cấu tạo, điện thế thêm của led thay đổi từ 1 đến 2.5V và dòng điện qua nó tôi đa khoảng vài mA Khi chuyển tiếp P-N phân cực thường có hiện tượng phun hạt dẫn ở mức cao (lỗ trống P ++ phun sang N++, điện tử từ N++ phun sang P++) và kèm theo đó . Khi 2 chân C D và S D cùng ở mức cao bất chấp dữ liệu vào và xung đồng hồ như thế nào, cả 2 ngõ ra O và O điều ở mức cao. 2.2.2.2 Sơ đồ và chức năng. toàn tin cậy. - Kết cấu phải đơn giản. Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ chính xác