IC LM432 được tích hợp gồm 4 op-amp bên trong. Như thế ta có thể mắc được 4 mạch thu phát hồng ngoại nhưng chỉ với 1 LM324. Op-amp dùng làm mạch so sánh điện áp điện áp ngõ vào từđó đưa ra điện áp mức cao hoặc mức thấp tại ngõ ra.
Nguyên lý mạch thu phát hồng ngoại: Khi led thu hồng ngoại không nhận được tín hiệu từ led phát, điện trở led thu rất lớn. Điện áp tại chân 2 của op-amp lớn hơn điện áp tại chân 3 của op-amp (V2 > V3). Do đó tại ngõ ra ta thu được điện áp thấp. Khi led thu hồng ngoại nhận được tín hiệu từ led phát, điện trở led thu giảm xuống mạnh (lượng điện trở
giảm phụ thuộc vào cường độ hoặc khoảng cách của led phát). Lúc này V2 sẽ nhỏ hơn V3 nên ta thu được giá trịđiện áp cao tại ngõ ra ủa op-amp.
Để biết được vị trí của buồng thang, ta gắn những đầu thu hồng ngoại trên thay ray
ứng với từng vị trí dừng của buồng thang. Khi buồng thang dừng, ngõ ra của op-amp có
đầu thu hồng ngoại tương ứng sẽđưa ra tín hiệu điện áp mức cao.
Để biết vị trí của cửa buồng thang và người hoặc vật cản đứng tại cửa buồng thang, ta gắn từng cặp thu phát hồng ngoại ứng với vị trí cửa đã mở hết, đóng hết và vị trí giữa của cửa buồng để phát hiện người. Khi có người tại cửa, ngõ ra op-amp của đầu thu cảm biến hồng ngoại xác đinh người sẽđưa ra tín hiệu mức thấp và ngược lại. Khi cửa đã đóng hết, ngõ ra op-amp của led thu hồng ngoại tại vị trí cửa đóng hết và vị trí cửa mở hết sẽ có
3.4. Khối led hiển thị
Khối led hiển thị bao gồm: led đơn hiển thị trạng thái buồng thang, led 7 đoạn loại anode chung, IC giải mã 74LS247, IC chốt 74HC573.
Tín hiệu điện áp từ Port A của PIC 16F877A được đưa vào ngõ vào của IC chốt như sau: A0 (của PIC) ứng với D0 (của IC chốt), A1 ứng với D1, A2 ứng với D2, A3 ứng với D3, A5 ứng với LE của IC chốt. Với A0 và A1 là vị trí của buồng thang; A2 và A3 là trạng thái đi lên đi xuống của buồng thang.
Hình 3.7 – Sơđồ nguyên lý IC chốt 74HC573
IC chốt 74HC573 có 20 chân: 8 chân ngõ vào D0 đến D7, 8 chân ngõ ra Q0 đến Q7, 1 chân LE, 1 chân OE (output enable) tích cực mức thấp, 1 chân VCC và 1 chân GND.
Nguyên lý hoạt động của 74HC573: nếu chân OE nối với GND thì IC cho phép xuất ngõ ra và ngược lại khi nối OE với VCC. Khi mức điện áp tại chân LE ở mức cao, IC chốt nhận tín hiệu vào từ các ngõ vào D0 đến D7 và đưa ra tín hiệu tương ứng này đến ngõ ra Q0 đến Q7. Khi mức điện áp tại LE xuống mức thấp, ngõ ra Q0 đến Q7 vẫn giữ nguyên và không thay đổi so với tín hiệu tại Q0 đến Q7 lúc điện áp tại LE ở mức cao.
Tín hiệu ngõ ra Q0, Q1 đưa vào 74LS247 giải mã từ hệ nhị phân sang mã BCD và hiển thị qua led 7 đoạn. Tín hiệu ngõ ra Q2, Q3 nối tiếp với led đơn hiển thị trạng thái đi lên hoặc đi xuống của buồng thang.
3.5. Khối điều khiển động cơ
Khối điều khiển động cơ bao gồm 2 mạch cầu H, động cơ truyền động, động cơ cửa buồng thang, 4 opto P817, 4 MOSFET kênh p IRF9540, 4 MOSFET IRF540, 4 transistor loại NPN C1815, được lắp như hình 3.9
Hình 3.9 – Sơđồ nguyên lý khối điều khiển động cơ.
Chân số 1 của opto nối tiếp với chân điều khiển động cơ từ PIC 16F877A. Opto
được sử dụng nhằm cách ly khối PIC 16F877A với phần công suất từ mạch cầu H. Một mạch cầu H dùng đểđiều khiển động cơ truyền động, mạch còn lại điều khiển động cơ cửa buồng thang. Với mạch cầu H ta có thểđiều khiển động cơ quay thuận hoặc quay nghịch. MOSFET được dùng thay cho BJT trong mạch cầu H vì MOSFET thích hợp cho các mạch công suất lớn. Từ đó, ta có thể phát triển mô hình thang máy sau này cho phù hợp với động cơ công suất lớn. MOSFET kênh P được dùng cho các khóa phía trên, MOSFET kênh N được dùng cho các khóa phía dưới.
Để giải thích cho lý do tại sao MOSFET kênh N lại không dùng làm khóa phía trên ta mắc 1 MOSFET kênh N với chân D nối VCC, chân S nối tiếp với động cơ, chân còn lại
Hình 3.10
Khi MOSFET không được kích, không có dòng điện trong mạch, điện áp chân S bằng 0. Khi MOSFET được kích và dẫn, điện trở dẫn chân DS của MOSFET rất nhỏ so với trở kháng của động cơ nên điện áp tại chân S gần bằng điện áp nguồn. Khi MOSFET được kích dẫn thì điện áp kích tại chân G phải lớn hơn chân S ít nhất 3V. Như vậy để kích được MOSFET dẫn thì điện áp chân G phải ít nhất lớn hơn điện áp nguồn 3V, điều này rất khó
để kích được MOSFET dẫn từ PIC. Do đó MOSFET kênh N không phù hợp làm khóa phía trên. Tuy nhiên điện trở dẫn DC của MOSFET kênh P lại lớn hơn điện trở dẫn DC của MOSFET kênh N nên trong mạch dùng 2 loại MOSFET thì MOSFET kênh P thường bị
nóng và dễ hỏng hơn MOSFET kênh N.
Khi opto nhận tín hiệu từ khối PIC để điều khiển động cơ, led phát trong opto sẽ
kích dẫn cho transistor bên trong opto. Khi opto dẫn, sẽ xuất hiện điện trở dẫn giữa 2 chân transistor khoảng vài trăm Ohm. Do đó nếu muốn kích MOSFET bằng điện áp mức cao ta nên mắc nối tiếp vào chân E của transitor này một điện trở có giá trị vài ngàn Ohm để tạo cầu phân áp. Từđó mắc nối tiếp vào nơi kích dẫn cho mạch cầu H.
Với các khóa trên (IRF9540 – MOSFET kênh P), ta dùng thêm transistor C1815 để
làm mạch kích. Khi chưa kích C1815, chân G của IRF9540 được nối lên VCC bằng điện trở 1K, lúc này điện áp tại chân G gần bằng điện áp chân S – cũng là VCC nên IRF9540 không dẫn.
Khi nhận tín hiệu kích dẫn từ opto, transistor C1815 dẫn làm điện áp chân G của IRF9540 xuống gần bằng 0C. Khi đó điện áp chân G nhỏ nhiều hơn so với điện áp chân S, MOSFET IRF9540 dẫn. Đồng thời điện áp chân G của IRF 540 (khóa dưới) lớn hơn nhiều so với chân S của IRF540 – 0V, MOSFET IRF540 dẫn. Như vậy khóa trên và khóa dưới ờ
vị trí chéo nhau trong mạch cầu H đã đóng lại, động cơ bắt đầu chạy.
Khi không nhận tín hiệu kích dẫn từ opto, transistor C1815 ngưng dẫn, MOSFET IRF9540 có điện áp chân G gần bằng với điện áp tại chân S (bằng VCC). MOSFET IRF9540 ngưng dẫn. MOSFET IRF540 có điện áp chân G bằng với điện áp chân S (bằng 0V). MOSFET IRF540 ngưng dẫn. Khóa trên và khóa dưới ở vị trí chéo nhau trong mạch cầu H mở ra, động cơ ngừng chạy.
3.6. Khối nguồn.
Khối có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều 220V thành điện áp một chiều 5V và 6V như hình 3.11. Điện áp một chiều 5V cấp cho các khối PIC, khối bàn phím, khối cảm biến, khối hiển thị hoạt động. Điện áp một chiều 6V cấp cho khối điều khiển động cơ.
LM7805 là IC ổn áp có ngõ ra điện áp dương 5VDC. LM7806 là IC ổn áp có ngõ ra điện áp dương 6VDC. Tụ 2200uF có tác dụng lọc phẳng điện áp ra từ cầu diode đểđưa tới ngõ vào IC ổn áp. Tụ 104 phía trước IC ổn áp có tác dụng lọc nhiễu. Tụ 470uF có tác dụng lọc phẳng điện áp ra từ IC ổn áp. Tụ 104 phía sau IC ổn áp có tác dụng lọc nhiễu trên