Module relay bán dẫn 5VDC:

-Relay bán dẫn ( solid-state relay ) sử dụng các liên kiện bán dẫn để điều khiển việc

đóng ngắt điện thay vì sử dụng đóng ngắt cơ học như relay thông thường. Do sử dụng linh kiện bán dẫn để đóng ngắt nên relay rắn sẽ nhanh, chính xác, độ bền và tuổi thọ cao. Không giống như relay điện, relay rắn chỉ cung cấp chuyển mạch có giới hạn.

-Cấu tạo: gồm 1 coupling và một hoặc nhiều mosfet. Coupling có vai trò cách ly dòng điện điều khiển nhỏ với dòng điện tải lớn. Lý tưởng nhất là sử dụng coupling quang (optic). Khi có dòng điện nhỏ, một đèn LED sẽ phát quang, và đối diện nó là một diode thu quang. Diode nhận ánh sáng và kích hoạt dòng qua các MOSFET giáp lưng với nó, cho phép dòng tải chạy qua mạch.

Hình 2.26: Relay bán dẫn.

-Module relay bán dẫn 5VDC sử dụng nguồn 5VDC để sử dụng việc đóng ngắt điện thế AC với điện áp tối đa 250VAC- 2A, module chỉ sử dụng đóng ngắt dòng AC không đóng ngắt dòng DC.

Commented [P6]: Định dạng lại

-Module được thiết kế các rõ ra của phần điều khiển hoạt động của relay và điều khiển nguồn điện tải, có led báo trạng thái hoạt động.

Hình 2.27: mudule relay bán dẫn 5VDC. Thông số kỹ thuật: -SSR: OMRON G3MB202P -Điện áp kích: 5VDC. -Dòng tiêu thụ: 20mA. -Điện áp đóng ngắt : từ 75 đến 250VAC (50/60 Hz). -Dòng điện đóng ngắt: 0.1-2A. -Cách ly chóng chạm: photo triac. 46

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 Thiết kế:

3.1.1: sơ đồ tương tác giữa các module:

Hình 3.1: sơ đồ tương tác giữa các module.

-Nguồn 220VAC sẽ cung cấp cho module biến đổi điện áp thành 5VDC cung cấp nguồn cho Arduino nano hoạt động cũng như là module SSR hoạt động. đồng thời cũng là đường dây để module KQ-130F truyền và nhận dữ liệu.

-Nút nhấn sẽ điều khiển việc truyền tín hiệu thông qua việc lập trình cho Arduino nano. Arduino nano ở mạch điều khiển gửi dữ liệu khi nhấn nút và truyền dữ liệu đó

qua KQ-130F, KQ-130F sẽ gửi dữ liệu này qua đường dây điện. Khi Arduino nano ở mạch nhận đã nhận được dữ liệu thì dữ liệu cũng sẽ được trả về như đường gửi, và thông qua KQ-130F gửi về Arduino nano hoàn tất quá trình truyền.

-Arduino nano ở mạch nhận khi nhận được dữ liệu sẽ lọc và so sánh dữ liệu có trùng khớp với dữ liệu đã thiếp lập sẵn không, nếu trùng thì vi điều khiển sẽ điều khiển việc hoạt động của module SSR, và SSR điều khiển hoạt động của tải.

3.1.2: Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển:

Hình 3.2: sơ đồ nguyên lí của mạch điều khiển.

- Kết nối các chân tương ứng của mạch KQ-130F từ trên xuốn dưới. 2 chân 1 và 2 kết nối với nguồn xoay chiều 220VAC, chân số 3 và số 5 kết nối với nguồn 5VDC, chân số 4 và 8 kết nối với GND, chân số 6 kết nối với TXD của vi điều khiển, chân số 7 kết nối với chân RXD của vi điều khiển.

- Sử dụng 1 nút nhấn để điều khiển việc truyền nhận dữ liệu kết nối với chân data số 2 của vi điều khiển. sử dụng 1 led phát sáng thông báo đã nhấn nút nhấn và gửi dữ liệu.

3.1.3 sơ đồ nguyên lí của mạch nhận:

Hình 3.3: sơ đồ nguyên lí mạch nhận.

- Sử dụng 1 nút nhấn để điều khiển việc truyền nhận dữ liệu kết nối với chân data số 2 của vi điều khiển. sử dụng 1 led phát sáng thông báo hoạt động của SSR.

- Mạch SSR được kết nối với tải là đèn và được điều khiển bởi vi điều khiển ATmega qua chân số 13.

3.1.4 Nguyên lí hoạt động của mạch.

Mạch hoạt động dựa trên sự truyền tải năng lượng của điện năng. Khi ta nhấn nút nhấn ở mạch điều khiển, lúc này vi điều khiển sẽ gửi đi số chuỗi kí tự đã được lập trình sẵn gửi qua mạch KQ-130F, chuỗi kí tự này sẽ được mạch xử lí và hòa vào lưới điện 220VAC và truyền theo đường dây điện dưới dạng năng lượng điện.

Mạch KQ-130F ở mạch nhận sẽ lọc những chuỗi kí tự này từ mạng lưới điện và truyền về vi điều khiển để vi điều khiển so sánh chuỗi kí tự vừa nhận được. Nếu chuỗi kí tự nhận được trùng với chuỗi mà vi điều khiển đã được lập trình sẵn thì sẽ điều khiển chân ra D13 hoạt động ở mức cao và đèn led sẽ sáng. Do mạch SSR nối cùng với chân D13 nên nếu khi đèn sáng thì SSR sẽ hoạt động ở mức thấp và ngược lại đèn led tắt thì mạch SSR sẽ hoạt động ở mức cao.

Khi mạch SSR hoạt động ở mức thấp thì đèn 220VAC sẽ tắt và ngược lại khi mạch SSR hoạt động ở mức cao thì đèn sẽ sáng.

3.1.5 Thiết kế mạch PCB trên phần mềm Proteus:

Do việc kết nối của mạch điều khiển và mạch nhận gần giống nhau nên việc thiết kế mạch PCB giống nhau. Và mạch điều khiển cũng có thể được dung làm mạch nhận và ngược lại mạch nhận cũng có thể được sử dụng để làm mạch điều khiển.

Hình 3.4: mạch PCB được thiết kế. 3.2 Mạch thi công: 3.2.1: Mạch PCB thực tế: Commented [P7]: Chỉnh kích thước các hình ảnh nhỏ lại Hình 3.5: mạch PCB thực tế 51

download by :

Hình 3.6: mặt trước mạch PCB. 3.2.2: Hoạt động thực tế của mạch:

Hình 3.7: Mạch nhận chưa dữ liệu từ mạch điều khiển.

Hình 3.8: Mạch hoạt động khi nhấn cảm biến ở mạch điều khiển. 3.3 Kết quả thực nghiệm:

3.3.1: Thực nghiệm với khoảng cách truyền 1m không qua các thiết bị khác:

Hình 3.9: Chưa chạm cảm biến ở mạch điều khiển.

Hình 3.10: Chạm cảm biến sau 0.5s đèn sáng.

3.3.2: Thực nghiệm với khoảng cách truyền khoảng 11m không qua các thiết bịkhác: khác:

Hình 3.11: Đường dây truyền 11m kết nối mạch

Hình 3.12: Mạch hoạt động sau khoảng 1s chạm vài cảm biến. 3.3.3: Thực nghiệm với đường truyền 25m kết nối mạng điện gia đình:

Hình3.13: Vị trí mạch điều khiển.

Hình 3.14: Vị trí đặt mạch nhận khi chưa chạm cảm biến mạch điều khiển.

Hình 3.15: Sau khoảng 2s chạm cảm biến ở mạch điều khiển.

-Thực tế sự truyền dữ liệu giữa các mạch còn phụ thuộc vào chiều dài truyền dẫn, các sóng nhiễu được sinh ra do các hoạt động của các thiết bị khác trong gia đình nên tốc độ điều khiển còn chậm.

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN- ĐÁNH GIÁ. 4.1 Kết luận:

4.1.1: Ưu điểm:

-Chi phí thiết kế và thi công tương đối thấp, phù hợp trong sử dụng trong hộ gia đình, các phòng có thiết kế không truyền sóng trong không khí. Mạch hoạt động ổn định ở nhiệt độ thoáng mát bình thường cũng như là các nơi kín, nóng.

-Dễ lập trình cho vi điều khiển vì sử dụng Arduino nano có mã nguồn mở. Chi cần kiến thức cơ bản về điện- điện tử là có thể thiết kế và thi công mạch. Các module dễ dàng tìm kiếm được trên các shop điện- điện tử cũng như là thuận tiện cho việc thi công mạch.

-Có tính an toàn cao do các module đã có các phần cách li, chóng chạm được tích hợp sẵn. Có nhiều ứng dụng điều khiển các thiết bị sử dụng nguồn 220VAC, có thể xây dựng thành một hệ thống thông minh như nhà thông minh, phòng nghiên cứu thông minh, hệ thống bật tắt đèn thông minh trong chung cư hoặc tòa nhà… -Tiết kiệm chi phí lắp đặt thêm đường dây điện để điều khiển, hay là kết nối mạng để cần điều khiển.

4.1.2: Khuyết điểm:

-Mạch còn khá thô và lớn do sử dụng các module sẵn có

-Tốc độ điều khiển còn hạn chế do sự suy hao trong quá trình truyền và sự nhiễu do hoạt động các thiết bị khác.

-Chỉ truyền được trong mạng lưới điện 220VAC và được kết nối với nhau.

-Khoảng cách truyền còn hạn chế do nếu truyền càng xa thì mạch nhận sẽ càng lâu nhận được dữ liệu và làm mạch chậm hoạt động.

4.2 Đánh giá hướng phát triển:

-Do thiết kế mạch còn thô và lớn nên chúng ta có thể thiết kế mạch nhỏ gọn bằng cách thiết kế lại phần mạch PCB mà trong đó các module như: biến đổi điện áp xung, relay bán dẫn sẽ được sắp xếp trên mạch.

-Do chỉ truyền trong mạng điện 220VAC được kết nối với nhau nên có thể nghiên cứu thêm về truyền trong đường dây khác 220VAC để phục vụ nhiều mục đích khác nhau như: truyền qua đường dây trung thế, cao thế,…

-Tăng khoảng cách truyền, mạch truyền ổn định thời gian dưới 2s trong khoảng 50m nên việc này là cần thiết để có thể điều khiển được hệ thống lớn hơn.

-Phát triển hệ thống điều khiển lớn hơn như các xưởng sản xuất trong các khu công nghiệp, đóng ngắt điều khiển dòng điện trung thế, cao thê.

Tài liệu tham khảo: 1. http://hshop.vn/products/mach-nguon-xung-220vac-sang-5vdc-700ma. 2. http://hshop.vn/products/cam-ung-1-cham-dien-dung-ttp223b. 3. http://hshop.vn/products/mach-power-line-communication-kq-130f. 4. https://www.arduino.cc/. 5. http://arduino.vn/. 6. http://www.kq100.com/?/XiaZaiZhongXin/104/1.html Commented [P8]: Bỏ các trang wikipedia

Thêm vào trang web nhà sản xuất … Bỏ gạch chân

Tổng trở và sự suy giảm

Giới thiệu về mạch power-line communication: