R,+ R2 Rị
5.1.THIẾT KẾ VĂ LẮP MẠCH
Trín cơ sở xâc định rõ mục đích, ý nghĩa của việc xđy dựng thực nghiệm vă dựa trín nguyín lý chung vă yíu cầu được trình bầy trong chương 4 tại mục 4.2.1 vă mục 4.2.2, công việc thiết kế được tiến hănh theo phương phâp lắp ghĩp từ câc sơ đồ mạch điện tử cơ sở có kết hợp câc tính toân nhằm đạt được câc thông số mong muốn. Công việc thiết kế được thực hiện theo câc bước:
> Tìm hiểu vă phđn tích câc sơ đồ mạch điện tử cơ sở > Lắp ghĩp câc sơ đồ cơ sở văo sơ đồ nguyín lý chung > Phđn tích vă vẽ sơ đồ mạch
> Tính toân câc giâ trị vă lựa chọn linh kiện > Vẽ vă hiệu chỉnh sơ đồ mạch trước khi lắp râp > Vẽ vă gia công bản mạch in, hộp đựng
> Lắp râp thiết bị > Vận hănh thử thiết bị > Hiệu chỉnh thiết bị
> Đânh giâ kết quả dựa trín cơ sở hoạt động thực vă kết quả đo > Hoăn chỉnh sơ đổ mạch
5.2. Sơ ĐỒ M Ạ C H Đ IỆ N TỬ
5.2.1. Bộ thu
Hình 5.1 lă sơ đồ mạch của bộ thu tín hiệu hồng ngoại, bộ thu gồm có 4 tầng cơ bản vă có chức năng như sau:
photodiode hồng ngoại IR1 ( D l) vă điện trở R3. IR1 được đấu theo sơ đổ phđn cực ngược, dùng để thu tín hiệu hồng ngoại do bộ điều khiển từ xa hồng ngoại phât ra sau mỗi lần nhấn phím. Dòng ngược của D I tăng lín phụ thuộc văo cường độ của tín hiệu hồng ngoại tâc động trực tiếp văo nó. Nhờ đó tạo ra sụt âp trín điện trở R3 vă gđy ra sự thay đổi điện âp đặt trín lối văo (+) chđn số 3 của IC2.
Tầng thứ hai: Lăm nhiệm vụ khuyếch đại đệm, tầng năy gồm có IC2 được đấu theo sơ đồ khuyếch đại lặp lại điện âp, có phản hổi 100%. Đđy lă sơ đồ có điện trở lố i văo vô cùng lớn vă điện trở lối ra vô cùng nhỏ, thích hợp cho việc khuyếch đại đệm (thích ứng lố i văo) khi công suất tín hiệu lố i văo nhỏ. Điện trở lố i văo lớn thì dòng văo chỉ cần nhỏ, như vậy sẽ tiíu tốn năng lượng tín hiệu thấp. Điều đó có nghĩa lă công suất tín hiệu lối văo không yíu cầu phải lớn. Điện trở lố i ra nhỏ thì dòng lối ra lớn, tạo nín công suất hữu ích lối ra lớn.
Tầng thứ ba: Lăm nhiệm vụ khuyếch đại chính, tầng năy gồm có IC3, R4, R5, C4. IC3 có hệ số khuyếch đại khoảng 800 lần (K = R5/R4). R5 vă R4 được đấu theo sơ đổ khuyếch đại đảo có phản hồi đm nhằm mục đích tăng độ ổn định của bộ khuy ếch đại. Nếu cần tăng thím hệ số khuyếch đại thì có thể tăng giâ trị của R5. Tuy nhiín, điều năy có thể lăm cho bộ thu nhậy với nhiễu. C4 giữ vai trò trong việc lọc nhiễu giao thoa.
Nối giữa tầng hai vă tầng ba lă C3. C3 lăm nhiệm vụ truyền tín hiệu, nó cho thănh phần tín hiệu xoay chiều đi qua vă ngăn chặn thănh phần tín hiệu một chiều không cho truyền qua.
Tầng thứ tư: Lăm nhiệm chọn lọc vă điều khiển tín hiệu lố i ra cho phù hợp với đặc tính của câp truyền. Tầng năy gồm có IC4, T R I, TR2, D3, C5 vă câc điện trở từ R6 đến R I 2. IC4 lă mạch khuyếch đại so sânh, thực hiện quâ trình so sânh giữa điện âp tín hiệu văo (chđn số 3) vă điện âp định chuẩn (được tạo ra nhờ IC I) đặt văo chđn số 2 của IC4. Nhờ đó, lố i ra của IC4 được biến
đổi vă cho ra một chuỗi xung logic vuông. Biín độ điện âp của xung logic năy dùng cho việc điều khiển đóng mở của T R 1, nhờ đó điều khiển đóng mở cho TR2. Nghĩa lă điều khiển sự thay đổi dòng connector của TR2, tức lă tạo ra sự thay đổi biín độ tín hiệu trín ổ cắm J1. R6 vă R7 lăm nhiệm vụ phđn âp lấy từ điện âp chuẩn cấp cho lối văo đảo (-) của IC4. C5 lăm nhiệm vụ lọc câc nhiễu thănh phần xoay chiều.
H ìn h 5.1 Sơ đ ổ m ạ c h b ộ th u tín h iệ u h ổ n g n g o ạ i
Lối ra của TR2 được nối với LED (ânh sâng đỏ dùng cho bâo hiệu) D3. D3 được nối với nguồn nuôi từ bộ phât thông qua ổ cắm J1. Kết quả lă D3 phât ra ânh sâng nhờ câc xung dòng được tạo ra do sự đóng mở của TR2 trong suốt thời gian bộ thu nhận tín hiệu điều khiển.
Ngoăi ra, trong sơ đồ bộ thu còn có D2 vă C1 đảm bảo giữ nguồn nuôi ổn định cho câc IC khi LED D3 phât sâng. ICI tạo ra điện âp định chuẩn bằng một nửa giâ trị nguồn cung cấp.
Tín vă trị số của linh kiện dùng trong bộ thu được chỉ ra trín hình 5.1. Riíng đối với photodiode hồng ngoại IR1 không có trị số, do khi tìm kiếm trín thị trường thì hầu hết câc photodiode hổng ngoại có sẵn đều không thể hiện trị số của linh kiện. Tất nhiín, ta hoăn toăn có thể xâc định được câc thông số của chúng bằng câch dùng thiết bị đo chuyín dụng hoặc bằng tính
toân khi đê có kết quả đo được từ thực nghiệm như: Điện âp, cường độ dòng điện, điện trở. Tuy nhiín, điều năy cũng không phải dễ dăng thực hiện được, vì vậy khi lắp râp bộ thu câc photodiode hồng ngoại tìm được trín thị trường đê lần lượt được thay văo để chọn ra photodiode hồng ngoại có thể thu được tín hiệu hồng ngoại từ bộ phât điều khiển cầm tay ở khoảng câch xa nhất.
Qua câc lần thử nghiệm để lựa chọn photodiode hồng ngoại dùng cho bộ thu, với cùng một bộ phât điều khiển từ xa cầm tay của Trung quốc loại MPS- 2621A thì kết quả thu được như sau:
photodiode hổng ngoại Khoảng câch thu xa nhất
0.6 mĩt 1 mĩt 3 mĩt
Số loại 8 6 1
Đa số photodiode hồng ngoại cho khoảng câch thu được xa nhất lă 0.6 mĩt, có loại cho khoảng câch xa nhất lă 1 mĩt vă loại cho khoảng câch thu được xa nhất lă 3 mĩt. Đđy cũng chính lă loại photodiode hồng ngoại được dùng trong sơ đồ bộ thu.
5.2.2. Bộ phât
Những thay đổi của xung dòng trín lối ra của bộ thu lă nguyín nhđn tạo ra câc mức điện âp thay đổi đặt trín R20 của bộ phât (hình 5.2) thông qua kết nối J1 - J2 . Bộ phât gồm có 3 tầng cơ bản vă có chức năng như sau:
Tầng thứ nhất: Lă một khoâ dòng bằng transistor được điều khiển bởi tín hiệu lối văo, tầng năy gồm có TR5, R16, R18, R19, R20. Khi có sự thay đổi điện âp trín R20, tức lă tạo ra sự thay đổi điện âp trín R 18 vă R I9 sẽ lăm cho thế trín base của TR5 thay đổi. Sự thay đổi năy sẽ điều khiển việc đóng mở của TR5, lăm cho lối ra connector của TR5 sinh ra câc xung logic.
Tầng thứ hai: Lăm nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu, tầng năy gồm TR3, TR4, R17, D8. Tín hiệu xung từ connector của TR5 sinh ra sẽ qua C8, R17 lăm cho thế trín base của TR4 thay đổi vă TR4 đóng mở đồng thời điều khiển việc đóng mở của TR3, từ đó tạo ra sự thay đổi dòng connector của TR3. D8 được mắc trong sơ đồ để triệt tiíu câc thănh phần biín độ đm của tín hiệu. TR4 vă TR3 được đấu theo sơ đồ khuyếch đại Darlington, có hệ số khuyếch
đại dòng lớn (P = P4XP3) vă có tín hiệu lối ra tại connector của TR3 đảo pha so
với tín hiệu lối văo base của TR4.
Tầng thứ ba: Lăm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện thu được thănh tín hiệu hồng ngoại rồi phât đi, tầng năy gồm có IR2, D9, C6, C7, R I 3, R14, R I5. Khi dòng connector của TR3 tăng, thế trín connector của TR3 giảm, tức lă thế trín đm cực của LED IR2 giảm lăm cho thế hiệu giữa hai điểm dương cực của C6 vă đm cực của LED IR2 tăng gđy cho dòng qua LED IR2 tăng. Dòng điện được tạo ra từ connector của TR3 dùng cho qúa trình điều khiển phât tín hiệu hồng ngoại của LED IR2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
C7 hoạt động như một bộ nguồn cung cấp cho dòng của LED hồng ngoại IR2 vă không đổi khi LED IR2 không phât tín hiệu. LED sâng đỏ D9 dùng cho chỉ thị trạng thâi hoạt động của mạch phât.
Nguồn cung cấp cho cả hệ lă nguồn nuôi duy nhất, được đặt tại thiết bị phât qua biến âp có lối văo sơ cấp được đưa văo nguồn điện lưới 220V vă ra thứ cấp có điện âp bằng khoảng 15V. Bộ thu lấy nguồn cung cấp từ bộ phât thông qua câp truyền tín hiệu giữa hai thiết bị nối qua ổ cắm J 1 - J2.
Tín vă trị số của linh kiện dùng trong bộ thu được chỉ ra trín hình 5.2. vă tương tự như bộ thu, LED IR2 cũng không có trị số vă nó cũng lần lượt được thay văo từ những LED hồng ngoại có sẵn trín thị trường để chọn ra LED hồng ngoại có công suất phât lớn nhất (phât tín hiệu hồng ngoại đi được xa nhất). Trong đó có một số LED hồng ngoại được chọn từ bộ điều khiển như: TV, đầu VCD, điều hoă.
LED Khoảng câch phât xa nhất
hồng ngoại 1 mĩt 3 mĩt 4 mĩt 6 mĩt 8 mĩt
Số loại 5 6 4 4 3
Cuối cùng, LED hồng ngoại được chọn dùng trong sơ đồ bộ phât chính lă LED hồng ngoại dùng trong bộ phât điều khiển từ xa cầm tay MPS-2621A của Trung quốc có khoảng câch phât xa nhất khoảng 8 mĩt.
5.3. KẾT NỐI
Để sử dụng bộ thu vă bộ phât trong việc tăng khoảng câch giữa thiết bị điều khiển vă thiết bị được điều khiển thì giữa bộ thu vă bộ phât phải được kết nối bằng câp truyền tín hiệu thông qua ổ cắm J1 - J2. Câp truyền tín hiệu có thể dùng lă câp xoắn hoặc câp đồng trục. Chẳng hạn câp đồng trục loại RG-75 (câp dùng cho TV) hoặc loại RG-58, ƯTP (Ethernet dùng cho mạng mây tính). Độ dăi câp phụ thuộc văo câc yếu tố như được níu trong tiểu mục
Kết quả thử nghiệm với một số loại câp như sau: Đầu đấu nối bằng
đổng (không xâc định được đặc tính) Loại câp Điện thoại (loại 2 sợi) UTP R G -5 8 độ dăi (mĩt) 20 100 185 Kết quả -tốt tốt tốt
Ghi chú Chưa thử với
loại câp khâc
Chưa có điều kiện thử ở độ dăi lớn hơn Chưa có điều kiện thử ở độ dăi lớn hơn
Bảng đặc tính kỹ thuật của một số loại câp
C o n d u c to r Insulation Braỉd Shie J a c k e t Nom. Ì f0ĩììl Attenuation
Citant 100MHZ MTRL No./ mm mm MTRL No./ mm MTRL mm MTRL Ohm ohm/km dB-km RG-6/U CCS 1/1.024 4.6 LDPE-F 16/7/0.16 T.c 7.0 ± 0 .2 0 PVC 75 56.80 69 RG-6/U BC 1/1.024 4.6 LDPE-F 16/5/0.16 T.c 7.0 ± 0.20 PVC 75 56.80 70 RG-8/U BC 7/0.724 7.24 LDPE 24/8/0.18 B.c 10.3 ±0.20 PVC 52 96.8 69 RG-8A/U BC 7/0.724 7.24 LDPE 24/8/0.18 B.c 10.3 ±0.20 NC-PVC 52 96.8 69 RG-11/U TC 7/0.404 7.24 LDPE 24/8/0.18 B.c 10.3 ± 0 .2 0 PVC 75 67.3 76 RG-11A/U TC 7/0.404 7.24 LDPE 24/8/0.18 B .c 10.3 ± 0.20 NC-PVC 75 67.3 76 RG-58/U BC 1/0.813 2.95 LDPE 16/7/0.127 T.c 4.95 ± 0.15 PVC 53.5 93.5 138 RG-58A/U TC 19/0.18 2.95 LDPE 16/7/0.127 T .c 4.95 ± 0.15 PVC 50 93.5 174 RG-58C/U TC 19/0.18 2.95 LDPE 16/7/0.127 T.c 4.95 ± 0.15 NC-PVC 50 93.5 174 RG-59/U CCS 1/0.643 3.71 LDPE 16/7/0.16 B.c 6.15 ± 0.1 5 PVC 73 68.9 125
t & f l /v - m u LOT KlLCOWPiKrO* r j w* Al I*«51 h CJ 5 fh M 'J C3U