MỤC LỤC MỤC LỤC 1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 4 Danh mục hình vẽ và biểu bảng 5 LỜI NÓI ĐẦU 8 CHƯƠNG I: MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI 9 1.1 Hệ thống điều khiển từ xa 9 1.2 Ánh sáng hồng ngoại 9 1.3 Nguyên lý thu phát hồng ngoại 10 1.4 Phần phát 11 1.5 Phần thu 12 1.6 Tổng quan IC Logic CMOS 14 1.6.1 Khái niệm 14 1.6.2 Đặc tính quan trọng 14 1.7 IC phát tín hiệu hồng ngoại PT2248 15 1.8 IC thu tín hiệu và mã hóa hồng ngoại PT2249 21 Chương II: Rơle điện từ 26 2.1 Khái niệm chung 26 2.2 Cấu tạo chung 27 2.3 Nguyên lý hoạt động 27 2.4 Các thông số kỹ thuật và cách lựa chọn rơle điện từ 27 2.5 Module hay LED thu tín hiệu hồng ngoại PIC 1018SCL 28 2.6 LED quang - LED phát tín hiệu hồng ngoại 33 2.7 Transistor PNP 35 2.8 Tổng quan về FLIP-FLOP ( FF) 37 2.8.1 Khái niệm FF 37 2.8.2 Phân loại FF 38 2.8.3 FF RS dùng cổng NAND có ngõ vào xung CK 40 2.8.4 Nguyên tắc hoạt động 42 2.8.5 Flipflop trigger D (4013) 43 2.9 IC ổn áp: KA7805 45 2.10 Điốt bán dẫn 45 2.10.1 Tính chất 47 2.10.2 Ứng dụng 50 2.11 Tinh thể thạch anh là gì 51 2.12 Điện trở 53 2.12.1 Khái niệm 53 2.12.2 Nguyên nhân vật lý của điện trở 54 2.13 Tụ điện 60 2.13.1 Tính Chất 61 CHƯƠNG III: 63 THIẾT KẾ MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI 63 3.1 Nguồn nuôi 63 3.2 Tính toán mạch 64 3.2.1 Sơ đồ khối 64 3.2.2 Giải thích các khối trong sơ đồ 65 3.3 Sơ đồ nguyên lý 66 3.3.1 Mạch phát 66 3.3.2 Mạch thu 67 3.4 Phân tích nguyên lý hoạt động 68 3.4.1 Mạch phát 68 3.4.2 Mạch thu 68 3.5 Nhiệm vụ các linh kiện trong mạch 69 3.5.1 IC thu phát PT 2248 69 3.5.2 PT 2249 69 3.5.3 4013B 70 3.5.4 Mạch khuếch đại phát 71 3.5.5 Cài mã cho mạch phát 71 3.5.7 Mạch khuếch đại và tách sóng phát 72 3.5.8 Mạch chốt dữ liệu 74 Tổng kết 75 Tài liệu tham khảo 76 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BIỂU BẢNG Danh mục hình vẽ: Hình 1.1: Sơ đồ khối điều khiển từ xa Hình 1.2: Sơ đồ khối phát hồng ngoại Hình 1.3: Sơ đồ khối thu hồng ngoại Hình 1.4: Sơ đồ chân PT2248 Hình 1.5: Sơ đồ khối chức năng của PT 2248 Hình 1.6: Mạch điện phím vào Hình 1.7: Mã lệnh truyền Hình 1.8: Dạng truyền song Hình 1.9: Tín hiệu không liên tục Hình 1.10: Tín hiệu liên tục Hình 1.12: Sơ đồ chân PT2249 Hình 1.13: Sơ đồ khối Hình 1.14: Dữ liệu Hình 2.1: Rơ le Hình 2.2: Led thu tín hiệu hồng ngoại Hình 2.3: Sơ dồ Led thu tín hiệu hồng ngoại Hình 2.4: Sơ đồ khối PIC 1018 SCL Hình 2.6: Mạch Schmitt Trigger Hình 2.5: Mô tả thu tín hiệu hồng ngoại Hình 2.7: Tín hiệu xung Hình 2.8: Sơ đồ mạch phát Hình 2.9: Sơ đồ tương đương Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý PIC – 1018SCL Hình 2.11: Led hồng ngoại Hình 2.12: Cấu hình Led phẳng Ga-As Hình 2.13: Sơ đồ Led hồng ngoại Hình 2.14: Sơ đồ nối Led Hình 2.15: Cấu tạo Transistor Hình 2.16: Hoạt động của Transistor Hình 2.17: Flip - Flop Hình 2.18: Sơ đồ IC 74LS74 Hình 2.19: 4 loại Flip - Flop Hình 2.20: Sơ đồ mạch Flip – Flop dung cổng NAND Hình 2.21: Bảng Trạng thái và dạng song ngõ ra Hình 2.24: Ứng dụng trong điều khiển quạt Hình 2.23: Sơ đồ chân IC 4013 Hình 2.25: IC 7805 Hình 2.26: Hình thành điện áp tiếp xúc Hình 2.27: Điệp áp ngoài ngược chiều điện áp tiếp xúc tạo ra dòng điện Hình 2.28: Điệp áp ngoài cùng chiều điện áp tiếp xúc ngăn dòng điện Hình 2.29: Đặc tính Vol-Ampere Hình 2.30: Mạch ứng dụng của Diode Hình 2.31: Dạng xung ra Hình 2.32: Hiệu ứng áp điện Hình 2.33: Hiệu ứng đảo áp điện Hình 2.34: Tụ điện Hình 2.35: Tụ điện phân cực Hình 2.36: Tụ điện không phân cực Hình 3.1: Sơ đồ khối nguồn Hình 3.2: Bộ chỉnh lưu Hình 3.3: Khối máy phát Hình 3.4: Khối máy thu Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý mạch phát Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mạch thu Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch thu phát Hình 3.8: Sơ đồ nối thạch anh Hình 3.9: Sơ đồ mạch khuếch đại phát Hình 3.10: Mạch khuếch đại và tách sóng Hình 3.11: Mạch chốt dữ liệu Danh mục biểu bảng: Bảng 1: Một vài thông số kĩ thuật quan trọng Bảng 2: Một vài tham số quan trọng Bảng 3: Tổ hợp mã hệ thống giữa IC PT2248 & PT2249 Bảng 4: Đối ứng quan hệ phím / mã giữa IC thu PT2249 và IC phát PT2249 Bảng 5: Tham số chủ yếu Bảng 6: Bảng trạng thái của Trigger D Bảng 7: Bảng trạng thái Flip-Flop Bảng 8: Bảng phân chia vật liệu Bảng 9: Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của vật liệu Bảng 10: Các đơn vị điện từ trong SI Bảng 11: Chọn tổ hợp nhị phân LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay với sự phát triển của ngành điện tử đặc biệt là kỹ thuật điện tử tự động hóa các thiết bị điều khiển tự động ra đời và ngày càng hiện đại.Các thiết bị điều khiển logic lập trình được như PLC và các họ vi điều khiển: atmel 8051 , pic ,avr… kết hợp với các linh kiện thiết bị điện tử tương tự giúp tạo ra các bộ điều khiển thông minh làm tăng năng xuất lao động,giải phóng sức lao động của con người,sự tiện nghi và hiện đại trong các hệ thống dây truyền công nghiệp cũng như trong gia đình. Với đề tài điều khiển rơle từ xa ,chúng em muốn tạo ra một bộ điều khiển tự động đóng - mở các thiết bị điện.Ứng dụng trong gia đình để đóng/mở điện cung cấp cho bóng đèn,quạt ,máy bơm … và các thiết bị muốn điều khiển từ xa khác. Chúng em chân thành cảm ơn sự hướng dẫn góp ý của thầy cô và các bạn trong khoa điện tử,đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của Th.s Trần Xuân Phương giúp chúng em hoàn thành tốt đồ án này. Chúc các thầy cô và các bạn luôn mạnh khỏe và thành công! Hà Nội, ngày 31 tháng 5 năm 2013 Sinh viên thực hiện CHƯƠNG I: MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI 1.1 Hệ thống điều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ một khoảng cách xa. Ví dụ hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang, dây dẫn. Sơ đồ khối thiết kế hệ thống điều khiển từ xa: Hình 1.1: Sơ đồ khối điều khiển từ xa Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu phát đi. Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu. Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi, biên dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa: Phát tín hiệu điều khiển. Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết. Tổ hợp xung thành mã Phát các tổ hợp mã đến các điểm chấp hành. Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự chính xác của mã mới nhận 1.2 Ánh sáng hồng ngoại Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm. Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng. Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit /s. Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện từ mà người ta vẫn dùng. Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng, do đó khi thu phải đúng hướng. Sóng hồng ngoại có những đặc tính quang học giống như ánh sáng ( sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự…). Ánh sáng và sóng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vật chất. Có những vật mắt ta thấy “ phản chiếu sáng” nhưng đối với tia hồng ngoại nó là những vật “phản chiếu tối” . Có những vật ta thấy nó dưới màu xám đục nhưng đối với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên trong suốt. Điều này giải thích tại sao LED hồng ngoại có hiệu suất cao hơn LED có màu xanh lá cây, màu đỏ… Vì chất liệu bán dẫn trong suốt với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài. Tuổi thọ của LED hồng ngoại dài đến 100000 giờ ( hơn 11 năm ), LED hồng ngoại không phát sáng cho lợi điểm trong các thiết bị kiểm soát vì không gây sự chú ý. Có những vật chất ta thấy nó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên xuyên suốt. Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài. 1.3 Nguyên lý thu phát hồng ngoại Việc thu hoặc phát bức xạ hồng ngoại bằng nhiều phương tiện khác nhau, có thể nhận tia hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời. Nhiều thứ có thê phát tia hồng ngoại như: lò bức xạ, lò điện, đèn, cơ thể người… Để có thể truyền tia hồng ngoại phải tránh xung nhiễu bắt buộc mã phát và nhận ổn định để xác định xem đó là xung truyền hay nhiễu. Tần số làm việc tốt nhất từ 30KHz đến 69 KHz, nhưng thường sử dụng khoảng 36 KHz. Ánh sáng hồng ngoại truyền 36 lần/1s khi truyền mức 0 hay mức1. [...]... tiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung đồng hồ và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi đủ số bit của một mã lệnh Khối điều chế và phát FM: có nhiệm vụ nhận chuỗi tín hiệu từ khối điều khiển dưới dạng điện áp, sau đó chuyển chuỗi tín hiệu điện mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có... nghiệp Ngược lại nếu, tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là dòng điện (tức là cuộn hút đấu nối tiếp với phụ tải) thì rơle điện từ đó được gọi là rơle dòng điện Khi đó cuộn hút có số vòng dây ít, tiết diện dây lớn, điện trở thuần của cuộn dây nhỏ Trong mạch điện công nghiệp rơle đ:iện từ thường không đóng, cắt trực tiếp mạch động lực mà chỉ tác động gián tiếp vào mạch điều khiển, vì vậy nó còn một tên... điện từ đóng vai trò là rơle trung gian trong mạch điều khiển thì thông số này không quan trọng lắm + Điện áp làm việc của rơle điện từ (điện áp cách ly): đây là điện áp các ly giữa các bộ phận tiếp điện với vỏ của rơle điện từ Điện áp này không được chọn nhỏ hơn điện áp cực đại của lưới điện + Điện áp định mức đối với rơle điện áp (V): điện áp này lựa chọn phải phù hợp với điện áp của mạch điều khiển. .. còn tác động từ bàn phím thì cần phải có khối đệm.mã lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch tách sóng và mạch chuyển... số chủ yếu Chương II: Rơle điện từ 2.1 Khái niệm chung Rơle điện từ thường hoạt động dựa trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để đóng cắt mạch điện công suất nhỏ có tần số đóng cắt lớn Tín hiệu điều khiển có thể là dòng điện hoặc điện áp Nếu tín hiệu điều khiển sự hoạt động của rơle là điện áp (tức là cuộn hút được đấu song song với nguồn điện) thì rơle điện từ đó được gọi là rơle điện áp... qua mạch lọc băng thông (Band Pass Filter) để chọn dãy băng thông thích hợp.ở ngõ ra tín hiệu này được qua mạch khuếch đại (AGC) để tăng độ khuếch đại nếu cần thiết Xung này được qua mach so sánh và phân tích truớc khi vào mạch Schmitt Trigger Mạch Schmitt Trigger là mạch so sánh có phản hồi như hình sau: Hình 2.6: Mạch Schmitt Trigger Lúc này do Vin so sánh với tín hiệu ngõ vào V+ là điện thế trên mạch. .. điện từ Khi sử dụng rơle điện từ trong mạch điện ta cần chú ý các thông số kỹ thuật sau: + Dòng điện định mức trên rơle điện từ (A): đây là dòng điện lớn nhất cho phép rơle điện từ làm việc trong thời gian dài mà không bị hư hỏng Về nguyên tắc khi chọn rơle điện từ thì dòng điện định mức của nó không được nhỏ hơn dòng điện tính toán của phụ tải Dòng điện này chủ yếu do tiếp điểm của rơle điện từ quyết... không thể phát xa được 1.4 Phần phát Sơ đồ khối chức năng Hình 1.2: Sơ đồ khối phát hồng ngoại Khối chọn chức năng và khối mã hóa: có nhiệm vụ tạo ra lệnh cho khối điều khiển phát tín hiệu tương ứng với một thiết bị cần điều khiển thông qua khối phát tín hiệu Khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình, mổĩ phím chức năng tương ứng với một số thập phân Mạch mã hóa sẽ... dao động có điều kiện: có nhiệm vụ tạo ra tần số xung nhịp cho các khối điều khiển làm việc.Khi nhấn 1 phím chức năng thì dồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn của mỗi bit Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: Mã nhị phân tại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp Mạch chuyển... 1.11: PT 2249 - PT2249 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS Nó có thể điều khiển tối đa 10 thiết bị Đặc tính : - Tiêu tán công suất thấp - Khả năng chống nhiễu rất cao - Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát PT2249 - Cung cấp bộ tạo dao động RC Bộ lọc số và Bộ kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn sáng khác nhau như đèn PL Do đó không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt thu Sơ đồ chân của . hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang, dây dẫn. Sơ đồ khối thiết kế hệ thống điều khiển từ xa: Hình 1.1: Sơ đồ khối điều khiển từ xa Thiết bị. hiện CHƯƠNG I: MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI 1.1 Hệ thống điều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ một khoảng cách xa. Ví dụ hệ thống điều khiển bằng. phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu phát đi. Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu. Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua