Nhằm hiểu rõ, áp dụng tốt vào việc thiết kế mạch tự độ quay số điện thoại, ta đi vào tìm hiểu một vài đặt tính của điện thoại và hoạy động giữa tổng đài và các thuê bao.
- Đặt tính của điện thoại:
Băng thông làm việc 300Hz ÷ 3400 Hz. Tỉ số S/N ≥ 29,5 dB.
Tổng trở điện thoại 600Ω.
Dòng điện qua điện thoại 5÷ 20 mA.
Điện áp khi gác máy 48V DC, khi nhấc máy 10V DC.
- Hệ thống âm hiệu giao tiếp giữa tổng đài và thuê bao:
-Tín hiệu mời quay số (Dialtone): là tín hiệu sin tần số f=425± 25Hz, biên độ 2VRNS trên nền DC, phát liên tục.
Tín hiệu Dial tone
- Tín hiệu báo bận (Busy tone): là tín hiệu Sin tần số f=425± 25Hz, biên độ 2VRMS trên nền DC, phát ngắt quãng 0,5s có 0,5 không.
-Tín hiệu hồi âm chuông (RINGBACK TONE): là Tín hiệu sin tần số f=425± 25Hz, biên độ 2VRMS trên nền DC 10v, phát ngắt quãng 2s có 4s không
Tín hiệu Ringback tone
- Tín hiệu chuông (ring tone) là tín hiệu sin tần số f=25 Hz, biên độ VPP=75V trên nền DC 48v, phát ngắt quãng 2s có 4s không.
0,5s 0,5s 0,4s 0,2s 10V 0,4s 0,2s 48V
Tín hiệu chông
- Phương thức quay số tone DTMF và PULSE:
- Ở bảng 1 khi có một phím được ấn thì trên đường dây sẽ xuất hiện 2 tấn số khác nhau thuộc nhóm fthấp và fcao.
- Phương pháp tần ghép này chống nhiễu tốt hơn, ngoài ra dùng dạng tone DTMF sẽ tăng được tốc độ quay nhanh gấp 10 lần so với việc thực hiện quay số PULSE. Mặt khác phương pháp sẽ sử dụng được một số dịch vụ cộng thêm tổng đài.
- Phương pháp quay số pulse: tín hiệu quay số là chuổi xung vuông, tần số chuỗi dự án = 10Hz, số điện thoại bằng số xung ra, riêng số 0 sẽ là 10 xung, biên độ ở mức cao là 48v, ở mức thấp là 10v, dạng sóng được cho ở hình dưới:
Dạng sóng quay số kiểu PULSE 10v
c
a b
48v
b: thời gian ở 10v, ta có a/b = 66/33 = 2
c: khoảng thời gian giữa 2 lần quay số trong một cuộc gọi Số xung trên một giây 10 – 20 pulse/s
Phím số Nhóm fthấp Nhóm fcao 1 697Hz±1,5% 1209Hz±1,5% 2 697Hz±1,5% 1336Hz±1,5% 3 697Hz±1,5% 1447Hz±1,5% 4 770Hz±1,5% 1209Hz±1,5% 5 770Hz±1,5% 1336Hz±1,5% 6 770Hz±1,5% 1447Hz±1,5% 7 852Hz±1,5% 1209Hz±1,5% 8 852Hz±1,5% 1336Hz±1,5% 9 852Hz±1,5% 1447Hz±1,5% * 941Hz±1,5% 1029Hz±1,5% 0 941Hz±1,5% 1336Hz±1,5% # 941Hz±1,5% 1447Hz±1,5% A 697Hz±1,5% 1336Hz±1,5% B 770Hz±1,5% 1663Hz±1,5% C 852Hz±1,5% 1663Hz±1,5% D 941Hz±1,5% 1663Hz±1,5% Bảng 2.2 : các cặp tần số DTMF
- Phương thức làm việc giữa các tổng đài và các thuê bao:
+ Nhận dạng thuê bao máy gọi nhấc máy: tổng đài nhận dạng trạng thái của thuê bao thông qua sự biến đổi tổng trở mạch vòng của đường dây. Bình thường khi thuê bao ở trạng thái gác máy thì tổng trở đường dây thì vô cùng lớn (hở mạch). Khi thuê bao nhấc máy (offhook) điện trở mạch vòng còn 150Ω-1500Ω (thường là 600Ω) đó là tổng trở vào của điện thoại. Tổng đài nhận biết được sự thay đổi này thông qua bộ cảm biến trạng thái đường dây thuê bao.
+ Khi thuê bao nhấc máy thì tổng đài sẽ cấp tín hiệu Dial Tone trên đường dây đến thuê bao, chỉ khi nhận được tín hiệu này thì thuê bao mới
+ Tổng đài nhận các số do thuê bao gởi đến và kiểm tra, nếu số đầu nằm trong tập thể số thuê bao của tổng đài thì tổng đài sẽ phục vụ cuộc gọi nội đài. Ngược lại nó phục vụ cuộc gọi liên đài thông qua trung kế giữ toàn bộ phần định vị quay số tổng đài có thuê bao bị gọi, nếu số đầu là mã thì chức năng đặc biệt của tổng đài sẽ thực hiện các chức năng có thể phục vụ thuê bao.
+ Nếu thuê bao bị gọi thông thoại hoặc các đường dây kết nối bị bận thì tổng đài cấp tín hiệu BUSY TONE ngược về cho thuê bao gọi.
+ Khi thuê bao bị gọi nhấc máy thì tổng đài biến tín hiệu này và cắt dòng chuông kịp thời để tránh hư hao cho cho thuê bao, đồng thời cắt Ring Back Tone đến thuê bao bị gọi và kết nối thông thoại cho 2 thuê bao.
+ Khi thuê bao đang thông thoại có một thuê bao gác máy, tổng đài ngắt thông thoại 2 thuê bao và cấp Busy Tone cho thuê bao còn lại, giải tỏa các thiết bị phục vụ thông thoại. Khi thuê bao còn lại gác máy tổng đài ngắt Busy Tone và kết thúc chương trình phục vụ thuê bao.
CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG 3.1 Yêu cầu điều khiển
3.1.1 Hệ thống báo cháy tự động
3.1.1.1 Lựa chọn khu vực lắp đạt hệ thống báo cháy
Trong đồ án tốt nghiệp này do khả năng có hạn nên em sẽ trình bày về hệ thống báo cháy minh họa trên diện tích nhỏ phù hợp cho nhà riêng , căn hộ hay phòng học ,phòng họp , nhà kho nhỏ diện tích nhỏ hơn 100m2 giống như hình minh họa dưới đây :
3.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống báo cháy
Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy là một quy trình khép kín. Khi có hiện tượng về sự cháy (chẳng hạn như nhiệt độ gia tăng đột ngột, có sự xuất hiện của khói hoặc các tia lửa) các thiết bị đầu vào (đầu báo, công tắc khẩn) nhận tín hiệu và truyền thông tin của sự cố về trung tâm báo cháy. Tại đây trung tâm sẽ xử lý thông tin nhận được, xác định vị trí nơi xảy ra sự cháy (thông qua các zone) và truyền thông tin đến các thiết bị đầu ra (bảng hiển thị phụ, chuông, còi, đèn), các thiết bị này sẽ phát tín hiệu âm thanh, ánh sáng để mọi người nhận biết khu vực đang xảy ra sự cháy, đồng thời trung tâm điều khiển hệ thống vòi phun để xử lý kịp thời.
3.1.2.1 Nguyên lý của hệ thống báo cháy tự động
Hệ thống báo cháy tự động này được xây dựng trên cơ sở kỹ thuật sử lý vi điện tử và công nghệ TMD, kết hợp với các thiết bị phát hiện nhiệt, khói, chuông báo động, nút ấn chủ động.
Hệ thống báo cháy tự động được kết nối thành một khối liên kết bằng các dây dẫn tín hiệu, bình thường hệ thống luôn ở trạng thái hoạt động kể cả khi mất điện nhờ có nguồn điện ăc qui dự phòng.
Khi sự cố cháy nổ xảy ra hiện tượng kèm theo là sinh khói, nhiệt và lửa lúc này tại các vùng được lắp đặt các bộ cảm biến cháy các đầu cảm biến khói.
Các bộ cảm biến này sẽ nhận biết được các hiện thượng của đám cháy và nó sẽ truyền tín hiệu đó về trung tâm báo cháy hay điện thoại của cơ quan chức năng. Khi chỉ có một tín hiệu báo cháy của một kênh bất kỳ tác động phải đưa ra tín hiệu ‘‘chú ý ’’ cùng với việc đó trung tâm báo cháy sẽ hiển thị rõ cho người sử dụng biết chính xác vị trí của vùng nào đang tác động để nhân viên vận hành biết . Sau khi trung tâm xử lý xác minh lại chính xác có cháy xảy ra không thì mới đưa ra tín hiệu báo cháy . Đồng thời trung tâm sẽ phát tín hiệu báo động bằng chuông đèn báo cháy, các vùng có sự cháy nổ được nhận biết cụ thể trên màn hình của trung tâm . Các vùng khác vẫn hoạt động bình thường.
3.2 Sơ đồ khối nguyên lý hoạt động
3.2.1 Sơ đồ nguyên lý
Chức năng các khối:
Hệ thống cảm biến: là thiết bị đầu vào của hệ thống, nó quyết định sự chính xác của mạch, gồm các cảm biến nhiệt và khói để phát hiện sự cố.
Khối báo động tại chỗ: tạo tiếng còi để báo động.
Khối tiếng nói: dùng để xử các tín hiệu và điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống. KHỐI CẢM BIẾN BÁO ĐỘNG TẠI CHỔ KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM CPU KHỐI GIAO TIẾP ĐƯỜNG DÂY ĐƯỜNG DÂY LINE KHỐI TIẾNG NÓI KHỐI NGUỒN +5v +12v -12v
Khối nguồn: tạo ra các nguồn ổn áp 12v, -12v, 5v để cấp cho mạch hoạt động.
3.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống báo cháy
3.3.1 Cảm biến
3.3.1.1 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 Giới thiệu
Hình 3.3.1.1a Cảm biến DHT11
- DHT11 có cấu tạo 4 chân như hình. Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn 1 dây. +Pin1: Vcc
+Pin2: Data
+Pin3: NC ( not conected ).Chân này không sử dụng +Pin4: GND
+ Do độ ẩm: 20%-95% + Nhiệt độ: 0-50ºC + Sai số độ ẩm ±5% + Sai số nhiệt độ: ±2ºC Sơ đồ kết nối vi xử lý: Hình 3.3.1.1b Sơ đồ kết nối VXL Nguyên lý hoạt động:
Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2 bước: + Gửi tin hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại.
+ Khi đã giao tiếp được với DHT11, Cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt độ đo được.
Hình 3.3.1.1c Gửi tín hiệu start
+ MCU thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong khoảng thời gian >18ms. Trong Code mình để 25ms. Khi đó DHT11 sẽ hiểu MCU muốn đo giá trị nhiệt độ và độ ẩm.
+ MCU đưa chân DATA lên 1, sau đó thiết lập lại là chân đầu vào.
Sau khoảng 20-40us, DHT11 sẽ kéo chân DATA xuống thấp. Nếu >40us mà chân DATA ko được kéo xuống thấp nghĩa là ko giao tiếp được với DHT11.
+ Chân DATA sẽ ở mức thấp 80us sau đó nó được DHT11 kéo nên cao trong 80us. Bằng việc giám sát chân DATA, MCU có thể biết được có giao tiếp được với DHT11 ko. Nếu tín hiệu đo được DHT11 lên cao, khi đó hoàn thiện quá trình giao tiếp của MCU với DHT. - Bước 2: đọc giá trị trên DHT11
+ DHT11 sẽ trả giá trị nhiệt độ và độ ẩm về dưới dạng 5 byte. Trong đó: - Byte 1: giá trị phần nguyên của độ ẩm (RH%)
- Byte 2: giá trị phần thập phân của độ ẩm (RH%) - Byte 3: giá trị phần nguyên của nhiệt độ (TC) - Byte 4 : giá trị phần thập phân của nhiệt độ (TC) - Byte 5 : kiểm tra tổng.
ð Nếu Byte 5 = (8 bit) (Byte1 +Byte2 +Byte3 + Byte4) thì giá trị độ ẩm và nhiệt độ là chính xác, nếu sai thì kết quả đo không có nghĩa.
+ Đọc dữ liệu:
Sau khi giao tiếp được với DHT11, DHT11 sẽ gửi liên tiếp 40 bit 0 hoặc 1 về MCU, tương ứng chia thành 5 byte kết quả của Nhiệt độ và độ ẩm.
- Bit 0 :
Hình 3.3.1.1d Đọc dữ liệu bit 0
Hình 3.3.1.1 Đọc dữ liệu bit 1
Sau khi tín hiệu được đưa về 0, ta đợi chân DATA của MCU được DHT11 kéo lên 1. Nếu chân DATA là 1 trong khoảng 26-28 us thì là 0, còn nếu tồn tại 70us là 1. Do đó trong lập trình ta bắt sườn lên của chân DATA, sau đó delay 50us. Nếu giá trị đo được là 0 thì ta đọc được bit 0, nếu giá trị đo được là 1 thì giá trị đo được là 1.
3.3.1.2 Cảm biến phát hiện khí gas MQ-2 Giới thiệu:
- MQ2 là cảm biến khí dùng để phát hiện các khí có thể gây cháy. Nó được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2. Chất này có độ nhạy cảm thấp với không khí sạch. Nhưng khi trong môi trường có chất ngây cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay. Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm vào mạch đơn gian để biến đổi từ độ nhạy này sang điện áp.
- Khi môi trường sạch điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tăng khi nồng độ khí gây cháy xung quang MQ2 càng cao.
- MQ2 hoạt động rất tốt trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2, và các chất khí gây cháy khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí thấp.
Hình 3.1.1.2b Sơ đồ MQ-2 Hình 3.1.1.2c Sơ đồ chân MQ-2 - Trong đó: o Chân 1,3 là A o Chân 2,5 là B o Chân 4,6 là C
Hình 3.1.1.2d Sơ đồ mắc MQ2
- Trong mạch có 2 chân đầu ra là Aout và Dout. Trong đó:
Aout: điện áp ra tương tự. Nó chạy từ 0.3à4.5V, phụ thuộc vào nồng độ khí xung quang MQ2.
Dout: điện áp ra số, giá trị 0,1 phụ thuộc vào điện áp tham chiếu và nồng độ khí mà MQ2 đo được.
nồng độ MQ2 đo được thấp hơn mức cho phép thì Dout = 1. Đèn Led tắt. Khi nồng độ khí đo được lớn hơn nồng khí cho phép, Dout =0, đèn led sáng.
Ta có thể ghép nối vào mạch Realy để điều khiển bật tắt đèn, còi, hoặc thiết bị cảnh báo khác.
- Một điều khó khăn khi làm việc với MQ2 là chúng ta khó có thể quy từ điện áp Aout về giá trị nồng độ ppm. Rồi từ đó hiển thị và cảnh báo theo ppm. Do giá trị điện áp trả về từng loại khí khác nhau, lại bị ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm nữa.
- Trong thiết bị của mình, để xác định điểm cảnh báo mình làm khá thủ công.
Đầu tiên đo trạng thái không khí sạch, giá trị thu được Vout1o Cho khí ga từ bật lửa rò rỉ ra. Ta thấy giá trị Aout tăng lên. Khi đạt khoảng cách khí ga từ bật lửa hợp lý rồi tương ứng với nồng độ khí bắt đầu nguy hiểm, ta ghi lại giá trị Vout2. Ta chọn giá trị Vout2 là giá trị ngưỡng cảnh báo. Nếu giá trị đo được lớn hơn ta sẽ cảnh báo
3.3.1.3 Cảm biến phát hiện lửa ( flame sensor) Giới thiệu
Cảm biến có khả năng thích nghi với môi trường, có một cặp truyền và nhận tia hồng ngoại.
Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi phát hiện hướng truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồng ngoại, sau khi so sánh, đèn màu xanh sẽ sáng lên, đồng thời đầu cho tín hiệu số đầu ra (một tín hiệu bậc thấp).
Khoảng cách làm việc hiệu quả 2 ~ 5cm, điện áp làm việc là 3.3 V đến 5V. Độ nhạy sáng của cảm biến được điều chỉnh bằng chiết áp, cảm biến dễ lắp ráp, dễ sử dụng,.... Có thể được sử dụng rộng rãi trong robot tránh chướng ngại vật, xe tránh chướng ngại vật và dò đường....
Hình 3.1.1.3 Cảm biến phát hiện lửa Nguyên lý hoạt động
Khi modunle hoạt động các chân tín hiệu sẽ báo tín hiệu về thiết bị điều khiển. Lúc đó tín hiệu chân Dout
Tín hiệu mức cao là không có lửa Tín hiệu thấp là có lửa
Aout cho ra tín hiệu tương tự
Các cảm biến ngọn lửa được thiết kế để chỉ phát hiện đám cháy, nhưng nó không phải là chống cháy. Khi sử dụng nó, hãy giữ một khoảng cách an toàn tránh hư hỏng
Thông số kĩ thuật
Bộ so sánh sử dụng LM393, làm việc ổn định Điện áp làm việc: 3.3V - 5V DC.
Lỗ vít 3 mm, dễ dàng cố định, lắp đặt. Kích thước: 3.2cm * 1.4cm
Các mô-đun đã được so sánh điện áp ngưỡng thông qua chiết áp, nếu sử dụng ở chế độ thông thường, xin vui lòng không tự ý điều chỉnh chiết áp
Cổng giao tiếp
VCC: điện áp chuyển đổi từ 3.3V đến 5V (có thể được kết nối trực tiếp đến vi điều khiển 5V và 3.3V)
GND: GND ngoài
OUT: đầu ra kỹ thuật số (0 và 1)
3.3.2 Arduino NANO
Giới thiệu
Điều đầu tiên tớ muốn chia sẻ với các bạn khi tiếp xúc với Arduino Nano, đó là sự tiện dụng, đơn giản, có thể lập trình trực tiếp bằng máy tính và đặc biệt hơn cả đó là kích thước của nó. Kích thước của Arduino Nano cực kì nhỏ chỉ tương đương đồng 2 nghìn gấp lại 2 lần thôi (1.85cm x 4.3cm), rất thích hợp cho các newbie, vì giá rẻ hơn Arduino Uno nhưng dùng được tất cả các thư việt của mạch này. Hôm nay, tớ viết bài này nhằm