Thiết kế và thi công mạch điều khiển từ xa bằng hồng ngoại

Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại .1. Sơ đồ khối phát hồng ngoại

- Khối mã hóa: nhiệm vụ chuyển đổi các lệnh điều khiển thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bit 0 và 1. Có nhiều phương pháp mã hóa khác 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, vì phương pháp này tương đối đơn giản và dễ thực hiện.

- Khối dao động tạo sóng mang: khối này có nhiệm vụ tạo ra sóng mang có tần số ổn định, sóng mang này sẽ mang tín hiệu điều khiển khi truyền ra môi trường. Chức năng của máy thu là thu được tín hiệu điều 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. - 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 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. - 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 muốn.

Bộ thu hồng ngoại

Hệ thống sẽ tự động sữa lỗi và reset lại tại điểm xảy ra lỗi. Giải mã lệnh: Đầu tiên hệ thống sẽ kiểm tra mã hệ thống giữa phần phát và phần thu. Nếu mã tương thích giữa phần pháp và thu thì hệ thống sẽ tiến hành giải mã lệnh.

Dữ liệu được chấp nhận khi CP ở mức thấp và được chuyển đến ngừ ra khi cú cạnh dương của xung đồng hồ.

Một số linh kiện khác

Do dó nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ vẫn giữ được điện ỏp ngừ ra 5V khụng đổi. Cấu tạo của relay điện từ gồm có: phần cố định, phần nắp chuyển động, cuộn dây kích thích, lò xo, tiếp điểm cố định, tiếp điểm động. Relay hoạt động dựa trên nguyên lý điện từ, khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ sinh lực điện từ hút nắp về phớa lừi, khi lực điện từ đủ lớn sẽ thắng được lực hỳt của lũ xo, do đú làm tiếp điểm động của Relay hoạt động khi không có dòng điện qua Relay thì tiếp điểm động sẽ không hoạt động.Từ đó người ta còn gọi Relay là công tắc điện từ.

Nhờ vào đặc tính này mà Relay mới ứng dụng rất nhiều trong kỹ thuật. Transistor là một linh kiện bán dẫn thường được sử dụng như một thiết bị khuyếch đại hoặc một khóa điện tử. Transistor là khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác.

C1815 là Transistor BJT loại NPN gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong đó miền giữa là bán dẫn loại p. Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu n, gọi là miền thu(collecter). Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kí hiệu p, gọi là miền gốc (base).

A1015 là loại transistor BJT loại PNP gồm ba miền tạo bởi hai tiếp giáp p–n, trong đó miền giữa là bán dẫn loại n. Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu n, gọi là miền thu(collecter). Miền giữa có mật độ tạp chất rất thấp, kí hiệu p, gọi là miền gốc (base).

Ứng dụng: Đáp ứng nhanh và chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuyếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp,điều khiển tín hiệu, và tạo dao động. Transistor cũng thường được kết hợp thành mạch tích hợp (IC) trên một diện tích nhỏ.

Mạch thu

Mạch sử dụng nguồn 5v DC ổn định được cấp trực tiếp vào IC và led thu. Khi nhấn bất kỳ phím nào ở bộ phận phát tương ứng LED phát có nhiệm vụ biến dòng điện thành quang phát xạ ra môi trường, LED thu nhận tín hiệu đó biến đổi từ quang thành điện, sau đó đưa qua bộ khuếch đại (BJT). Sau khi nhận tín hiệu và giải mã tín hiệu loại bỏ sóng mang 38KHz và giữ lại 12 bit rồi đưa ra chân Vout.

Tín hiệu từ chân Vout của led thu được đảo pha bằng mạch đảo pha dùng transistor mắc theo kiểu E chung sau đú mới đưa vào chõn RxIN của IC. Ngừ ra BL9149 sẽ được tích lên mức 1 ứng với mỗi phím lệnh bên phần phát. Các linh kiện LC mắc song song một đầu tiếp đất và đầu còn lại nối với chân 15 của IC để tạo nên dao dộng cho mạch nhờ vào dao động đó mà IC mới kiểm tra.

Sau khi BL9149 nhận tín hiệu ở RxIN sẽ tiến hành so sánh hai nhóm tín hiệu mà BL9149 phát ra (mỗi nhóm tín hiệu mà BL9148 phát ra l2 bit) sau khi nhận được nhóm tín hiệu thứ nhất lập tức gửi vào bộ nhớ ghi dịch 12 bit rồi sau đó so sánh với từng bit của nhóm tín hiệu thứ hai, nếu như hai nhóm tín hiệu đó giống nhau thì đầu ra tương ứng sẽ từ mức thấp lên mức cao còn nếu khác nhau thì sẽ gây ra sai sót, lập tức sẽ trở về trạng thái ban đầu trong tín hiệu phát ra của BL9148 có C1 C2 C3 cung cấp tín hiệu mã số người dùng vì vậy đầu tiếp nhận cần phải có tín hiệu mã số tương ứng, những máy khác nhau có số khác nhau để có sự phân biệt giữa chúng. Để thu được và giải mã được thì phải thiết kế sao cho mã người dùng của mạch thu và mạch phát phải giống nhau. Các Transistor C1815 có nhiệm vụ phân cực dòng điện để giữ cho relay vẫn đóng khi có ta bấm vào một phím bất kỳ khác để kênh vẫn hoạt động bình thường.

Sơ đồ mạch in Mạch phát (remote)

Hướng phát triển

Do giới hạn về thời gian, kinh phí cũng như kiến thức còn hạn chế nên đề tài chưa thể hoàn thiện cung cấp cho thị trường. Thiết kế và lập trình vi điều khiển để mạch có thể hoạt động thêm nhiều chức năng hơn với một phím.