5. Giáo vieđn hướng dăn : Th.S TÁ COĐNG ĐỨC
4.1.Yeđu caău cụa heơ thông
4.1.1. Yeđu caău.
Maơt mã cụa heơ thông : goăm 5 sô.
Mã xem tráng thái và đieău khieơn thiêt bị goăm 3 sô được qui định như sau:
Sô thứ nhât và sô thứ hai là định vị thiêt bị :
Sô thứ nhât và sô thứ hai = 01 : Thiêt bị sô 1. Sô thứ nhât và sô thứ hai = 02 : Thiêt bị sô 2. Sô thứ nhât và sô thứ hai = 03 : Thiêt bị sô 3. Sô thứ nhât và sô thứ hai = 04 : Thiêt bị sô 4. …………
Sô thứ nhât và sô thứ hai = 15 : Thiêt bị sô 15. Sô thứ nhât và sô thứ hai = 16 : Thiêt bị sô 16.
Sô thứ ba là mã tráng thái và mã đieău khieơn thiêt bị
Sô thứ ba =1 : Là mở thiêt bị. Sô thứ ba =2 : Là taĩt thiêt bị.
Sô thứ ba =3 : Là xem tráng thái thiêt bị
Mã trở veă ban đaău chương trình là phím “ * “ Mã thoát chương trình là “ ###”
4.1.2. Hốt đoơng cụa heơ thông
Đeơ đieău khieơn heơ thông, người đieău khieơn có theơ ở bât kỳ moơt thueđ bao nào quay sô tới thueđ bao cụa heơ thông. Thueđ bao được gĩi có mách đieău khieơn maĩc song song với dađy đieơn thối (thiêt bị muôn đieău khieơn được maĩc vào mách đieău khieơn). Sau moơt thời gian đoơ chuođng nhât định (heơ thông tự kieơm tra, đêm hoăi chuođng ). Nêu khođng có ai nhâc máy thì mách đieău khieơn CPU sẽ tự đoơng đieău khieơn đóng mách tại giạ kêt nôi heơ thông ra đường dađy. Sau đó, heơ thông sẽ phát cađu thođng báo cho người đieău khieơn:” Đađy là heơ thông đieău khieơn. Mời nhaơp maơt mã”. Người đieău khieơn sẽ nhân mãõ Password đeơ xađm nhaơp vào heơ thông đieău khieơn.
Nêu người đieău khieơn nhaơp sai Password thì heơ thông phát ra thođng báo :” Maơt mã sai. Mời nhaơp maơt mã lái”.
Khi nhân đúng mã sô Passwords mách sẽ phát ra lời giới thieơu đeơ người đieău khieơn biêt với noơi dung thođng báo: “ Maơt mã đúng. Mời nhaơp mã đieău khieơn thiêt bị”. Lúc này, heơ thông đieău khieơn sẵn sàng nhaơn leơnh.
Nêu muôn kieơm tra tráng thái tât cạ các thiêt bị trước khi đieău khieơn và sau khi đieău khieơn thì người đieău khieơn nhân mã sô đeơ kieơm tra. Nêu người đieău khieơn muôn kieơm tra tráng thái thiêt bị nào thì người đieău khieơn nhân phím tương ứng cho từng thiêt bị ( tương ứng từ 01 đên 16 ), sau đó người đieău khieơn nhân phím sô 3 đeơ xem tráng thái cụa thiêt bị đó.
Ví dú :Người đieău khieơn muôn xem tráng thái hốt đoơng cụa thiêt bị sô 1 thì người đieău khieơn nhân mã 013, hoaịc thiêt bị sô 16 thì nhân mã sô 163,….
Nêu thiêt bị sô 1 đang mở thì heơ thông phát ra cađu thođng báo :” Thiêt bị sô 1 đang mở “. Nêu thiêt bị sô 16 đang taĩt thì heơ thông phát ra cađu thođng báo: ” Thiêt bị sô 16 đang taĩt “.
Khi người đieău khieơn biêt được tráng thái cụa từng thiêt bị thì người đieău khieơn có theơ taĩt mở các thiêt bị.
Nêu người đieău khieơn muôn mở thiêt bị thì chư caăn bâm phím tương ứng cho từng thiêt bị sau đó nhân sô 1
Ví dú: Người đieău khieơn muôn đieău khieơn mở thiêt bị sô 2 thì chư caăn bâm phím 021( tương ứng cho các thiêt bị còn lái). Sau đó heơ thông sẽ phát ra cađu thođng báo :” Thiêt bị sô 2 đang mở “.
Nêu người đieău khieơn muôn taĩt thiêt bị thì chư caăn bâm phím tương ứng cho từng thiêt bị sau đó nhân sô 2.
Ví dú: Người đieău khieơn muôn đieău khieơn mở thiêt bị sô 12 thì chư caăn bâm phím 122( tương ứng cho các thiêt bị còn lái). Sau đó heơ thông sẽ phát ra cađu thođng báo :” Thiêt bị sô 12 đang taĩt “.
Nêu người đieău khieơn nhân loơn sô thì người đieău khieơn nhân phím “*”, đeơ trở veă tráng thái ban đaău.
Nêu người đieău khieơn muôn thoát khỏi chương trình đieău khieơn thì người đieău khieơn nhân phím “###”, đeơ thoát khỏi chương trình đieău khieơn. Lúc này heơ thông sẽ ngaĩt mách khỏi thueđ bao.
Nêu sau khi đieău khieơn xong, người đieău khieơn gác máy mà khođng nhân mã “###” thì mách khođng còn nhaơn được leơnh đieău khieơn. Sau moơt thời gian nhât định, mách sẽ tự đoơng ngaĩt mách kêt nôi thueđ bao.
Chú ý, trong thời gian đieău khieơn, nêu có người nào đó nhâc máy beđn máy bị gĩi thì văn có theơ thođng thối với người đieău khieơn.
4.1.3. Sơ đoă khôi cụa heơ thông.
Do yeđu caău cụa đeă tài đaịt ra heơ thông này được thiêt kê goăm các khôi sau:
Khôi thu chuođng. Khôi đieău khieơn Relay. Khôi táo tại giạ.
Khôi thu phát DTMF. Khôi phát thođng báo.
Khôi xử lý trung tađm (CPU).
Khôi đieău khieơn và nhaơn biêt tráng thái thiêt bị. Boơ nhớ ngoài lưu trữ thođng tin.
Sơ đoă khôi:
Hình 4 - 1 : Sơ đoă khôi cụa heơ thông. 4.1.4. Chức naíng các khôi.
a. Khôi đieău khieơn Relay
Khôi đieău khieơn Relay có chức naíng kêt nôi heơ thông đieău khieơn vào đường dađy khi mách thực hieơn chức naíng đieău khieơn và ngaĩt khôi thu chuođng ra khỏi đường dađy.
b. Khôi táo tại giạ
Chức naíng cụa khôi này là táo được tráng thái nhâc máy khi có yeđu caău từ khôi xử lý trung tađm( khôi CPU ). Khôi này có nhieơm vú táo ra tại giạ sau sô hoăi chuođng qui định mà thueđ bao được gĩi khođng có người nhâc máy. Toơng đài nhaơn được sự thay đoơi tại do đó kêt nôi thođng thối giữa máy gĩi và máy được gĩi.
b. Khôi thu chuođng
Khôi này có chức naíng là khi người đieău khieơn gĩi tới, mách cạm biên phát hieơn tín hieơu chuođng do toơng đài câp và câp tín hieơu báo cho khôi xử lý trung tađm xử lý. Sau sô hoăi chuođng cài đaịt trước mà khođng có người nhâc máy thì khôi CPU xuât leơnh đieău khieơn đóng tại giạ kêt nôi heơ thông vào chê đoơ đieău khieơn từ xa.
d. Khôi phát thođng báo
Chức naíng cụa khôi này là phát cađu thođng báo đã thu sẵn leđn đường truyeăn tương ứng từng thời đieơm, nhaỉm giúp người đieău khieơn ở moơt nơi có theơ kieơm soát hốt đoơng cụa từng thiêt bị trong quá trình đieău khieơn. Khôi này sử dúng hĩ IC chuyeđn dùng ISD1420.
e. Khôi thu phát DTMF
Khôi này bao goăm hai quá trình : thu và phát Khi thu tín hieơu
Khôi này có chức naíng thu tín hieơu DTMF từ đường dađy thueđ bao đieơn thối và chuyeơn đoơi xuât ra dữ lieơu 4 bit dáng nhị phađn tương ứng với tín hieơu nhaơn được
Khi phát tín hieơu
Chức naíng cụa phaăn phát này là nhaơn dáng dữ lieơu nhị phađn 4 bit từ khôi xử lý trung tađm và biên đoơi thành các caịp taăn sô DTMF tương ứng phát leđn đường truyeăn line đieơn thối.
f. Khôi đieău khieơn thiêt bị và tráng thái thiêt bị
Khôi đieău khieơn thiêt bị : Khôi này có chức naíng mở hay đóng thiêt bị theo yeđu caău cụa người đieău khieơn.
Khôi nhaơn biêt tráng thái thiêt bị : Khôi này có chức naíng nhaơn biêt tráng thái cụa thiêt bị đeơ báo veă cho khôi xử lý trung tađm.
g. Khôi xử lý trung tađm (Khôi CPU )
Chức naíng cụa khôi này là đieău khieơn toàn boơ hốt đoơng cụa heơ thông. Hốt đoơng dựa sẵn.
h. Boơ nhớ ngoài
Chức naíng chụ yêu cụa khôi này sử dúng Vi mách EEPROM AT24C08 đeơ dùng làm boơ nhớ lưu trữ các thođng tin từ Vi đieău khieơn. Mang tính bạo maơt cụa heơ thông cao.
4.2. Thiêt kê từng khôi . 4.2.1. Khôi cạm biên chuođng . 4.2.1. Khôi cạm biên chuođng .
a. Sơ đoă nguyeđn lý.
C110 10u/100v LINE1 C100 2.2u/250v VCC RING_DETECT R100 1k J1 0 0 1 2 LINE2 - B100 + 1A 2 1 4 3 DZ110 12v R110 1k N110 OPTO 1 2 4 3 R300 4.7k
Hình 4 - 2 : Mách cạm biên tín hieơu chuođng. b.Nguyeđn lý hốt đoơng.
Khi toơng đài câp tín hieơu chuođng cho thueđ bao. Tín hieơu chuođng là tín hieơu xoay chieău có bieđn đoơ 75VRMS ÷ 90 VRMS, taăn sô f = 25 Hz, có chu kỳ 3 giađy có 4 giađy khođng. Tín hieơu này qua tú C100, tú C100 có nhieơm vú ngaín dòng DC chư cho tín hieơu chuođng đi qua. Đoăng thời, tú C100 và R100 táo ra sút áp AC làm giạm bieđn đoơ tín hieơu chuođng. Sau đó tín hieơu chuođng qua caău diode đeơ chưnh lưu toàn sóng. Tín hieơu sau khi đi qua caău diode sẽ taíng đođi taăn sô và đoơ gợn sóng nhâp nhođ. Khi taăn sô lớn hơn thì vieơc trieơt tieđu đoơ nhâp nhođ cụa tín hieơu deê hơn. Tú lĩc C110 dùng lĩc phẳng đoơ nhâp nhođ này. Tín hieơu sau đó được ghim áp bởi DZ110 và qua R110 sau đó đưa vào Opto. Khi diode Opto phađn cực thuaơn, diode này sẽ phát quang kích vào cực B cụa transistor có cực C được nôi đieơn trở leđn nguoăn +5V thođng qua đieơn trở R300 phađn cực cho transistor.
Khi chưa có dòng chuođng đoơ vào, Transistor cụa Opto ngaĩt, ngõ ra cực C cụa Transistor nôi leđn nguoăn (mức 1) neđn ngõ vào P3.4 cụa vi đieău khieơn ở mức 1 ở tráng thái chờ.
Khi có dòng chuođng đoơ vào, diode Opto phađn cực thuaơn, diode này sẽ phát quang kích vào cực B cụa Transistor cụa Opto, dăn đên Transistor cụa Opto dăn bão hoà dương, neđn ngõ vào P3.4 cụa Vi đieău khieơn AT89C51 ở mức thâp, báo heơ thông được gĩi từ beđn ngoài vào.
c.Tính toán thođng sô.
Tín hieơu chuođng cụa toơng đài câp cho thueđ bao có đieơn áp hieơu dúng khoạng 75Vrms đên 90Vrms, taăn sô f = 25HZ.
Chĩn DZ110 là diode Zenner lối 12V.
Chĩn dòng qua Opto là khoạng IOPTO = 4mA, đieơn áp rơi tređn led cụa Opto là 1,2V. Tính đieơn trở R110: R110 = Iopto Vled Vzenner− = A 01 . 0 V 2 . 1 V 12 − = 1,08KΩ Chĩn R110= 1 KΩ Tính R100, C100 =?
Chĩn đieơn áp tín hieơu chuođng là 90V.
Theo thođng sô cụa dòng chuođng chĩn dòng chuođng 35mA.
Vì chĩn DZ110 = 12V , do đó sút tređn caău Diode chưnh lưu ( 2 diode ) = 1.4 V.
Do đó chĩn đieơn áp vào caău chưnh lưu là : 1.4V + 12V= 15.4 V Vaơy chĩn áp vào caău chưnh lưu là 16V.
Do đó sút áp tređn tú C100 và R100 là :90V- 16V =74V Toơng trở tương đương tređn C100 và R100 là:
Z (C100_R100) = A 025 . 0 V 74 = 2960 Ω Vaơy chĩn R100 = 1 KΩ Do đó = > ZC100 = 2.96 – 1 = 1.96 kΩ Do đó = > ZC100 = 2.96 – 1 = 1.96 Ω Mà ZC100 = 1/ C100ω , f= 25Hz C100 = 1960 x 25 x 14 . 3 x 2 1 100 Zc 1 = ω = 3µF Chĩn C100 = 2.2 µF
Chĩn trị sô tú C110 sao cho ZC110 << R110
= > C110 >> 1000 x 25 x 14 . 3 x 2 1 110 R 1 = ω = 6,3µF Vaơy chĩn C110 = 10µF/100V Tính R300 :
Ta chĩn Opto là N35 có các thođng sô:
- IF = 10mA (dòng đieơn qua diode beđn trong Opto coupler)
- VCE = 0,3V tái ngõ ra là IC=5mA
Thođng sô được chĩn đeơ tính toán R300 : IC = 3mA. Dòng colector Giá trị cụa R300 : là
=>Chĩn R300 = 4.7KΩ. vì caăn Opto dăn ở chê đoơ dăn bão hoà) Các thođng sô mách đã được tính toán :
C100= 2.2 µF/250V. C110 = 10µF/100V. R300 = 4.7K, R100 = 1k. Diode zener có DZ110 = 12V.
4.2.2. Khôi đieău khieơn Relay
a.Sơ đoă nguyeđn lý.
Hình 4 - 3 : Mách đieău khieơn Relay. b. Nguyeđn lý hốt đoơng cụa mách
Trong tráng thái bình thường thì Relay được đâu theo nguyeđn taĩc 2 chaơp với 3, 6 chaơp với 7. Khi có tín hieơu chuođng, CPU đieău khieơn chađn P3.0(Line_Control) leđn mức cao kích vào cực B cụa Transistor Q100, làm Transistor này dăn. Lúc này trong mách thođng kín dòng Relay tức tiêp đieơm 5 chaơp 7, đoăng thời Led 100 sáng và báo cho biêt là mách táo tại giạ cũng đã nôi ra đường trung kê .
Diode D100 có cođng dúng bạo veơ Q100 khỏi bị đánh thụng và quá áp khi Relay đóng ngaĩt
c . Tính toán thođng sô
Chĩn Q100 là lối Transistor Lối C945 có các thođng sô sau: VCEsat = 0.2V ICmax =100mA Pmax = 250mW Ω = − = 1,5K mA 3 V 3 , 0 V 5 R300
β = 200
Chĩn Relay trong mách là lối 5V, trở cụa cuoơn dađy là khoạng 150 Ω
Do đó, dòng đieơn qua Relay là : I = 33mA 150 5 Rday Vrelay = = Tính R101=?
Q100 dăn bão hoà, do đó ta có : VCE = 0.2
Vì vaơy dòng cháy qua Relay thực sự là : 32mA
150 2 . 0 5 Rday Vce Vrelay I= − = − =
Đeơ Relay hốt đoơng đóng ngaĩt thì Q100 phại dăn bão hoà Chĩn β =90 => 350mA 90 32 Irelay IB100 = = β =
Khi Q100 dăn bão hoà thì ta có
Ω = − = − = 12,28k A 35 . 0 V ) 6 . 0 5 ( 100 Ib Vbe Vrelay 101 R Vaơy chĩn R101 = 10 KΩ
4.2.3. Khôi táo tại giạ
a. Sơ đoă mách nguyeđn lý
C121 10u R121 220 Q120 C945 2 3 1 DZ200 4.7v DZ201 4.7v C120 10u/50v T120 1:1 1 5 2 3 R120 6.8k Hình 4 - 4 : Mách tại giạ. b. Nguyeđn lý hốt đoơng
Mách táo tại giạ được maĩc như hình tređn như moơt thueđ bao nhâc máy giông thueđ bao cụa moơt bưu đieơn. Mách táo tại giạ goăm Transistor Q120, tú C120, trở R120, R121, biên áp cách ly 1:1. Toơng trở DC cụa cụa moơt máy đieơn thối khi nhâc máy khoạng 300Ω và toơng trở AC khoạng 600Ω. Q120 có nhieơm vú thay thê moơt thueđ bao tređn lĩnh vực trở kháng, tú C120 nhaỉm lĩc xoay chieău, neđn veă maịt xoay chieău Q120 xem như hở mách. Tín hieơu AC khođng ạnh hưởng đên trở kháng DC cụa mách. Tú C121 có nhieơm vú cách ly DC chư cho tín hieơu ađm taăn đi qua, tín hieơu ađm taăn này được tại qua biên áp suât ađm. Cuoơn sơ cụa biên áp này được maĩc làm tại cụa taăng khuêch đái cođng suât ađm taăn.
Hốt đoơng chính cụa mách là khi có tín hieơu chuođng khôi chuyeơn mách sẽ kêt nôi mách táo tại giạ vào dađy thueđ bao tráng thái nhâc máy đeơ toơng đài beđn ngoài kêt nôi thođng thối với heơ thông đieău khieơn.
c. Thiêt kê các thođng sô
Do yeđu caău veă trở kháng do đó ta phại thiêt kê mách sao cho ở tráng thái nhâc máy toơng trở DC khoạng 300Ω
Chĩn linh kieơn Q120 lối C945 với các thođng sô sau: Heơ sô khuêch đái : β = 100
Dòng : ICmax = 1A
Dòng thođng thối cụa toơng đài câp đên heơ thông khoạng 50mA đên 100mA
Tính thođng sô :
Sơ đoă tương đương tín hieơu nhỏ
Hình 4 - 5 : Sơ đoă tương đương cụa mách tại giạ.
Ta có : Theo nguyeđn lý vòng thì VDC = ( R120 + hie).IBQ +R121.β.IBQ
Mà R120 >> hie
Do đó : => VDC = (R120 + R121.β) .IBQ
Dòng đieơn qua cực C trong mách : I = IBQ + β.IBQ = β.IBQ
Chĩn β =100, ta có đieơn trở tương đương cụa mách β β = β β = = R120+R. .121 .IBQ .IBQ ) R121 . + (R120 I VDC RDC
RDC : Đieơn trở moơt chieău khi nhâc máy Chĩn R120 = 6.8kΩ , R121 = 220Ω
Vaơy RDC = 220 +
100
6800 = 288 Ω < 300Ω ( thoạ đieău kieơn ) Vaơy thoạ đieău kieơn tieđu chuaơn cụa toơng đài
Tính thođng sô cụa tú C120 =?
Tú bypass C120 có chức naíng lĩc xoay chieău và được xác định sao cho : ZC120 << β.R121
Với ω = 2πf , f = 300Hz là taăn sô thâp nhât cụa tín hieơu thối thay vào (1) ta được :
Chĩn C120 = 10µF/50V Chĩn máy biên áp?
Như vaơy, xét veă maịt xoay chieău C120 coi như nôi taĩt. Do đó, trở kháng xoay chieău được xác định như sau:
ZAC = R120 // Zbiên áp = Zbiên áp ( Vì Zbiên áp << R120 ) Theo tieđu chuaơn toơng đài ta chĩn Zbiên áp = 600 Ω
Tính C121=?
Giá trị cụa trị cụa tú C121 được chĩn sao cho : ZC121 < . 10 ap Zbien = 60 . 10 600 = Ω Do đó, ta có : C121 > 9 F 60 x 14 . 3 x 2 1 µ =
Tú C121 có tác dúng ngaín DC, thođng AC. Chĩn C121 = 10µF/50V
Các thođng sô mách đã được tính toán sau:
Q120 là transistor C945 R120 = 6.8K, R6 = 220Ω C121 = C120 = 10 µF/50V 121 R . 120 C . 1 <<β ω F 04 .