TIỂU LUẬN điều KHIỂN THIẾT bị điện QUA MẠNG GSM

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: “ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN QUA MẠNG GSM ” GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Ths Cao Xuân Kim Anh Ths Phan Tròn SINH VIÊN: LÊ TRUNG PHONG MÃ SỐ SV: 1753020077 LỚP: ĐV2-K11 Thành phố Hồ Chí Minh – 5/2021 i HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG HK NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌ VÀ TÊN: LÊ TRUNG PHONG MSSV: 1753020077 LỚP: ĐV2-K11 NGÀNH: ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG Tên đồ án mơn học: “MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG SMS” Nhiệm vụ đồ án mơn học: Tìm hiểu ngun lý hoạt động hệ thống để tạo hệ thống điều khiển thiết bị SMS Ngày giao đồ án môn học: 22/03/2021 Ngày nộp đồ án môn học: 30/05/2021 Họ tên cán hướng dẫn: Ths Cao Xuân Kim Anh Ths Phan Tròn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 05năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Phần đánh giá: Ý thức thực hiện: Nội dung thực hiện: Hình thức trình bày: Tổng hợp kết quả: Điểm số: Điểm chữ: (Quy định thang điểm lấy điểm tròn theo quy định trường ) Tp HCM, ngày… tháng……năm…… Giáo viên hướng dẫn (Ký tên ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập làm đề tài trường Học viện Hàng Không Việt Nam với giúp đỡ quý thầy giảng viên hướng dẫn nhiều phía, thời gian thực báo cáo đồ án mơn học, nên báo cáo hồn thành thời gian quy định xin chân thành cám ơn đến: Tất quý thầy cô Khoa Điện Tử - Viễn Thông Hàng Không giảng dạy kiến thức chuyên môn để em dùng làm sở thực tốt Đồ Án Môn Học Đặc biệt, Ths Cao Xuân Kim Anh Ths Phan Tròn – giảng viên hướng dẫn, nhiệt tình giúp đỡ, cho tơi lời dạy quý báu giúp thực Tiểu luận tốt nghiệp Tuy nhiên thời gian làm báo cáo có hạn nên báo cáo tơi khơng thể khơng mắc phải sai sót, tơi mong nhận góp ý thầy Tơi xin chân thành cám ơn! MỤC LỤ LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Chương GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kết cấu đề tài Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.2 Các linh kiện sử dụng đề tài 17 2.2.1 Điện trở 17 2.2.2 Biến trở 19 2.2.3 Tụ điện 20 2.2.4 Diode_LED, LED hồng ngoại phát thu 22 2.2.5 LM 324 22 2.2.6 IC NE555 22 2.2.7 Loa phát 24 PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ 26 Chương TÍNH TỐN VẦ THIÊT KẾ 26 3.1 Sơ đồ khối 26 3.2 Lưu đồ thuật toán 27 3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 28 Chương THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ .31 4.1 Mạch thực tế .31 4.2 Kết kiểm thử mạch 32 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 5.1 Kết luận 33 5.1.1 Hiệu hoạt động mạch so với mục tiêu đề 33 5.1.2 Ưu điểm 33 5.1.3 Nhược điểm .33 5.2 Kiến nghị 33 Tài liệu tham khảo .34 Phụ lục 35 LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam nước đường đại hóa, cơng nghiệp hóa Và lĩnh vực đầu mở đường lĩnh vực kĩ thuật nói chung nghành điện tử nói riêng Trong giai đoạn phát triển cơng nghệ điều khiển từ xa yếu tố hàng đầu quan tâm phát triển cơng ty cá nhân Điều khiển từ xa giúp yên tâm ổn định, tăng suất chất lượng làm việc Làm cho sống ngày trở nên tiện nghi an toàn Vì thế, tơi chọn đề tài “MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG SMS” ứng dụng đơn giản mang lại hiểu cao cho việc điều khiển thiết bị từ xa PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Chương GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài Ngày nay,đất nước ngày phát triển, kéo theo đời sống cở sở hạ tầng người dân nâng cao Trong tình hình đó, xuất nhiều tình trạng trộm cắp , an ninh làm ảnh hưởng đến người tài sản, làm ảnh hưởng đến khả phát triển xã hội Vì tơi chọn đề tài sử dụng hồng ngoại để chống trộm Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu chọn đề tài thiết kế mơ hình mạch chống trộm Hệ thống thiết kế đơn giản đảm bảo chất lượng Qua giảm thiểu bất tiện sử dụng mà đảm bảo khả bảo an an ninh 1.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Tìm hiểu IC NE555 - Tìm hiểu LM 324 Phạm vi nghiên cứu: - Dùng để kết hợp với LED thu phát hồng ngoại 1.3 Phương pháp nghiên cứu Trong thời gian học tập, làm việc trường tơi tích lũy kiến thức vơ hữu ích, đem vào ứng dụng nghiên cứu đề tài.Ngồi q trình làm việc tơi tham khảo ý kiến giảng viên hướng dẫn, sách báo, internet.Từ nắm rõ nguyên lý hoạt động linh kiện đề tài 1.4 Kết cấu đề tài Đề tài gồm chương:  Chương 1: Giới thiệu sơ lược đề tài  Chương 2: Tìm hiểu đưa khái niệm lý thuyết vấn đề nghiên cứu, linh kiện sử dụng đề tài  Chương 3: Tính tốn thiết kế để chọn thiết bị linh kiện  Chương 4: Thi công vầ kết đạt  Chương 5: Nêu ưu nhược điểm hệ thống hướng phát triển cho đề tài Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài  Ứng dụng nhà thông minh IOT  Và nhiều ứng dụng khác 2.2.Các linh kiện sử dụng đề tài 2.2.1 Arduino Uno R3 2.2.1.1 Thông số kĩ thuật - Số lượng Rơle: Rơle - Điện áp hoạt động: 12V DC - Có thể thay đổi chân kích: âm kích - Thiết kế fault-tolerant, dịng điều khiển bị hỏng, relay không hoạt động, tránh hỏng thiết bị sau - Thiết kế giao diện thân thiện với người dùng Tất kết nối kết nối trực tiếp qua khối đầu cuối Rất thuận tiện - Kích thước: 71,5 * 50 * 18,5 mm Các chân module DC ( + ) : Kết nối cực dương nguồn điện DC ( - ) : Kết nối cực âm nguồn điện IN1-IN4: Theo cài đặt người dùng, mức cao thấp NO1 - NO4: Cổng Thường Mở COM1 - COM4: Cổng chung rơle NC1 - NC4: Cổng Thường Đóng 2.2.4 LED thu phát hồng ngoại 2.2.4.1 Giới thiệu LED hồng ngoại loại bóng LED thu phát ánh sáng hồng ngoại Đây loại ánh sáng khơng thể nhìn thấy mắt thường 16 LED hồng ngoại khác LED thường? Đèn LED phát hồng ngoại (IR LED) hoạt động giống đèn LED thơng thường, sử dụng vật liệu khác để tạo ánh sáng hồng ngoại 2.2.4.2 Nguyên lý hoạt động Một đèn LED phát hồng ngoại, giống tất đèn LED, loại diode, chất bán dẫn đơn giản Điốt thiết kế cho dịng điện chạy theo hướng Khi dòng điện chạy, electron rơi từ phần diode vào lỗ phần khác Để rơi vào lỗ này, electron phải làm lượng dạng photon tạo ánh sáng Bước sóng màu sắc ánh sáng tạo phụ thuộc vào vật liệu sử dụng diode Đèn LED phát hồng ngoại sử dụng vật liệu tạo ánh sáng phần hồng ngoại quang phổ, tức là, mắt người nhìn thấy 17 Đèn LED hồng ngoại khác tạo ánh sáng hồng ngoại bước sóng khác nhau, giống đèn LED khác tạo ánh sáng có màu sắc khác Nguyên lý hoạt động LED hồng ngoại 2.2.5 IC LM324 2.2.5.1 Thông sô ki thuât: Model :14 chân Điện áp cung cấp: Dòng cực máng nhỏ: 5V đến +32V 0.7mA Vùng nhiệt độ hoạt động: ~ 70oC IC khuếch đại thuật toán LM324N tạo bốn khuếch đại thuật tốn (OP-OAMP) độc lập tích hợp chip đơn Điểm đặc biệt LM324N thiết kế để hoạt động với nguồn ni có vùng điện 18 áp rộng LM324N hoạt động với nguồn đôi Nguồn cấp cho cực máng thấp độc lập với biên độ điện áp cung cấp Sơ đô chân đươc thiêt kê đơn gian, điêṇ thâp Một điều đặc biệt nguồn cung cấp LM324N hoạt động độc lập với nguồn tín hiệu 19 Sơ chân LM324 Linh vưc ưng dung bô ̣khuếch đai đầu dò, DC tăng khôi va tât ca cac mach op amp thông thương hiêṇ co thê thưc hiêṇđược dễ dang viêcc cung cấp lượng nhất thông LM324N đươc dung cac mach khuêch đai tin hiêụ ban, mach so sanh, mach khuêch đai công suât 2.2.6 IC NE555 Thông số kỹ thuật: Điện áp đầu vào: 4.5-16V Dòng điện cung cấp : 10mA - 15mA Điện áp logic mức cao : 0.5 - 15V Điện áp logic mức thấp : 0.03 - 0.06V Công suất lớn : 600mW Nhiệt độ hoạt động: – 70oC IC NE555 mạch tích hợp hãng CMOS sản xuất, linh kiện phổ biến để tạo xung PWM thay đổi tần số tùy thích NE555 làm việc với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế độ rộng xung Vì vậy, NE555 sử dụng loạt đếm thời gian, hệ xung, dao động ứng dụng NE555 sử dụng để cung cấp cho chậm trễ thời gian, dao động, yếu tố flip-flop Các dẫn xuất cung cấp lên đến bốn mạch thời gian gói 20 Sơ đồ chân timer NE555 Các chức 555: + Là thiết bị tạo xung xác + Máy phát xung + Điều chế độ rộng xung (PWM) + Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) 21 Sơ đồ mạch điện cấấ́u tạo NE555 Cấu trúc bên NE555 tương đương với 20 transitor, 15 điện trở diode phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương có: đầu vào kích thích, khối so sánh, khối điều khiển chức hay công suất đầu Một số đặc tính 555 là: Điện áp cung cấp nằm khoảng từ 4V đến 16V, dòng cung cấp từ đến mA Khi làm việc chế độ ổn định kép NE555 hoạt động flipflop, pin DIS không kết nối không sử dụng tụ điện Chế độ đơn ổn - chế độ NE55 hoạt động nguồn phát xung Chế độ tự – NE555 hoạt động tạo dao động 22 PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ Chương TÍNH TỐN VẦ THIÊT KẾ 3.1 Sơ đồ khối Hình 3.1: Sơ đồ khối tồn mạch 23 3.2 Lưu đồ thuật tốn Hình 3.2: Lưu đồ giải thuật cho mạch 24 3.3 Sơ đồ ngun lý tồn mạch Hình 3.3: Sơ đồ ngun lý 3.3.1 Nguyên lý hoạt động - Led phát liên tục phát tia hồng ngoại Led thu bố trí để nhận tia hồng ngoại Khi khơng có vật cản, Điện áp rơi led thu bé có tia hồng ngoại chiếu vào Khi có vật cản chắn tia hồng ngoại, điện áp rơi led thu tăng lên cao gần tới Vcc - Điện áp rơi led thu đưa IC LM324 để so sánh với điện áp chuẩn lấy từ chân số biến trở Để tăng tính ổn định cho việc so sánh ta nên chỉnh biến trở cho điện trở chân số Vcc/2 - Mạch so sánh mắc theo kiểu khuếch đại đảo tín hiệu ngõ ngược pha với tín hiệu ngõ vào Tức điện áp rơi led thu mức cao chân số IC LM324 mức thấp, ngược lại - Tín hiệu sau so sánh từ chân số IC LM324 nối đến chân trigger (chân số 2)của IC 555, với mục đích làm tín hiệu báo động Báo cho IC 555 biết tín hiệu hồng ngoại bị chặn - Bình thường chân số Ic 555 mức cao Với mạch 555 mắc theo nguyên lý monostable (mạch dao động đơn ổn) ngõ (chân số 3) IC 555 mức thấp (0V) Điều có nghĩa loa báo hiệu khơng kêu 25 - Khi có ngun nhân chắn tia hồng ngoại, làm led thu khơng nhận tín hiệu Khi điện áp led thu tăng vọt lên mức cao Ic LM324 đảo trạng thái thành mức thấp Khiến cho chân số IC 555 bị kéo xuống mức thấp theo Lúc Ngõ IC 555 đảo trạng thái lên mức cao Loa bắt đầu kêu - Sau loa kêu, led thu lại nhận tín hiệu Khi điện áp led thu hạ xuống mức thấp Ic LM324 đảo trạng thái thành mức cao Khiến cho chân số IC 555 bị kéo lên mức cao theo Nhưng Lúc ngõ IC 555 chưa đảo trạng thái xuống mức thấp Vì theo nguyên lý mạch monostable lúc tụ bắt đầu q trình nạp Điện áp tụ tăng dần 2/3Vcc ngõ IC 555 hạ xuống mức thấp Khi loa hết kêu - Với thiết kế này, ta ứng dụng để báo hiệu có người vào cửa, báo chống trộm, đếm sản phẩm v.v Chương THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ 4.1 Mạch thực tế 26 Hình 4.1: Mạch thực tế 27 4.2 Kết kiểm thử mạch Tín hiệu hồng ngoại ổn định - Mạch báo động ổn định - 28 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương Kết luận kiến nghị 5.1.Kết luận 5.1.1 Hiệu hoạt động mạch so với mục tiêu đề Mạch hoạt động theo mục tiều đề 5.1.2 Ưu điểm Hệ thống đơn giản, rẻ ổn định 5.1.3 Hệ thống báo động sử dụng cảm biến hồng ngoại hệ thống gần với thực tế áp dụng rộng rãi nhiều nơi trường học, cơng ty, nhà máy, dùng để thơng báo có khách dung cửa hang tiện lợi cách điều chỉnh âm lượng loa thời gian báo… Hệ thống đảm bảo an ninh đáp ứng nhu cầu 5.1.4 Nhược điểm Hệ thống cịn đơn sơ chưa có điều khiển remote để tiện lợi việc sử dụng Gây khó khăn lắp đặt 5.2 Kiến nghị Sau trình làm đề tài, em nhận thấy đề tài hay có nhiều ứng dụng đời sống công nghiệp Trong thực tế người ta thường sử dụng kết nối không dây để lắp đặt linh hoạt dễ dàng 29 Tài liệu tham khảo Lê Tiến Thường (2000), Giáo trình mạch điện tử 2, NXB Đại Học Quốc Gia TPHCM Giáo trình điện tử 1&2, NXB Đai Học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM Giáo trình kĩ thuật số, NXB Đai Học Sư Phạm Kĩ Thuật TPHCM 30 ... tiện nghi an tồn Vì thế, chọn đề tài “MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG SMS” ứng dụng đơn giản mang lại hiểu cao cho việc điều khiển thiết bị từ xa PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Chương GIỚI THIỆU 1.1 Lý... 2.2.2.1 Giới thiệu 12 - Module sim800A dùng điều khiển thiết bị cảnh báo từ xa thông qua mạng di động gọi điện, nhắn tin, GPRS - Dễ giao tiếp với họ vi điều khiển Pic, 8051, AVR, Arduino… - Module... để điều khiển thiết bị điện - tử cơng suất cao đèn, quạt điện điều hịa khơng khí, - Module Relay kênh 12V Âm Kích sử dụng rộng rãi phổ biến hệ thống IoT, nhà thông minh, vườn thông minh, để điều