Đồ án thiết kế và thi công mạch điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại

33 3.7K 32
Đồ án thiết kế và thi công mạch điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 1 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân B GIÁO D C ÀO T OỘ Ụ Đ Ạ Thành Ph H Chí Minh, Ngày 31 Tháng 12 N m 2011ố ồ ă NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……. 000 …… Tp.HCM, Ngày 31 Tháng 12 Năm 2011 Giáo Viên Hướng Dẫn Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 2 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……. 000 …… Tp.HCM, Ngày 31 Tháng 12 Năm 2011 Giáo Viên Phản Biện Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 3 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện đồ ánMạch Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Bằng Hồng Ngoại ”, chúng em đã nhận được rất nhiều ý kiến đóng góp cũng như sự giúp đỡ hướng dẫn tận tình của quý thầy cô các bạn cùng lớp. Chúng em xin chân thành cảm ơn đến Ban Giám Hiệu Trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.Hồ Chí Minh, cùng các thầy cô Khoa Công Nghệ Cơ - Điện Tử, đặc biệt là thầy Phạm Hùng Kim Khánh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp chúng em hoàn thành xong đồ án này. Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án chúng em không thể tránh khỏi những sai xót, mong quý thầy cô trong hội đồng bảo vệ bỏ qua có những góp ý để chúng em có thể hoàn thiện đồ án của mình được tốt hơn nữa. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 4 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân LỜI MỞ ĐẦU Với tốc độ phát triển nhanh chóng của các ngành công nghiệp hiện đại như công nghệ thông tin, công nghệ truyền thông, cơ khí, động lực trong thời gian qua không thể tách rời với ngành điện tử. Ngành điện tử đóng vai trò rất quan trọng, nó đã xâm nhập vào cuộc sống con người khá sớm từ những thiết bị đơn giản như đèn chiếu sáng, radio,…, đến những máy móc phức tạp ứng dụng công nghệ cao như hệ thống camera, robot…tất cả điều được ứng dụng rộng rãi góp phần hiệu quả vào công việc giải phóng sức lao động của con người đưa con người hướng tới một thế giới công nghệ mới ngày càng hiên đại tinh vi hơn. Trong sinh hoạt hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa…) cho đến những ứng dụng gần gủi với chúng ta cũng được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng đạt mức tiện lợi nhất. Điều khiển từ xa đã thâm nhập vào vấn đề này do đó cho ra đời những loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD,… đến quạt bàn tất cả điều khiển từ xa. Điều khiển từ xa là việc điều khiển mô hình, thiết bị ở một khoảng cách nào đó mà người không nhất thiết phải đến nơi đặt hệ thống. Thế giới ngày càng phát triển việc ứng dụng các thiết bị điều khiển tự động ngày càng được con người sử dụng trong đó có quá trình thu phát bằng hồng ngoại nó có độ chính xác nhanh chóng trong quá trình điều khiển từ xa. Xuất phát từ những ý tưởng trên nên chúng em đã chọn đề tài mạch điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại. Trong thời gian ngắn với kiến thức kinh nghiệm còn hạn chế nên quyển đồ án chưa được hoàn thiện cho lắm còn nhiều thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn góp ý của tất cả thầy cô cùng tất cả các bạn . Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 5 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân MỤC LỤC Lời mở đầu Chương I : Lý Thuyết Tổng Quan 1 Một số khái niệm liên quan 1 1.1 Tia hồng ngoại (Ánh sáng hồng ngoại) 1 1.2 Hệ thống điều khiển từ xa 1 1.2.1 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa 1 1.2.2 Kết cấu tin tức 2 1.2.3 Kết cấu hệ thống 2 1.2.4 Các phương pháp mã hóa trong hệ thống điều khiển từ xa 3 1.3 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại 4 1.3.1 Sơ đồ khối máy phát 4 1.3.2 Sơ đồ khối máy thu 5 2 Giới thiệu linh kiện điển hình trong mạch 6 2.1 Mạch phát 6 2.1.1 IC BL9148 6 2.1.2 Led phát hồng ngoại 8 2.2 Mạch thu 9 2.2.1 IC BL9149 9 2.2.2 Bộ thu hồng ngoại 11 2.2.3 IC HEF4013 11 2.2.4 IC KA7805 12 2.2.5 Relay 14 2.2.6 Transistor C1815 15 Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 6 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân Chương II : Thi Công Mô Hình 1 Sơ đồ nguyên lý 16 1.1 Mạch phát 16 1.2 Mạch thu 17 2 Giải thích sơ đồ nguyên lý 17 2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch phát 17 2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch thu 19 3 Sơ đồ mạch in 22 3.1 Mạch phát 21 3.2 Mạch thu 21 4 Kết quả đo được 22 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 7 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân CHƯƠNG I : LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM LIÊN QUAN 1.1 Tia hồng ngoại (ánh sáng hồng ngoại) Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng từ 400.000nm đến 760.000nm, dài hơn bước sóng ánh sáng khả kiến nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba. Tên “hồng ngoại” có nghĩa là “dưới mức đỏ”, màu đỏ là màu sắc có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường. Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0 độ K đều phát ra tia hồng ngoại. Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng ( sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự… ). Ánh sáng thường ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sư xuyên suốt qua vật chất. Có những vật chất ta thấy nó 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 vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài. Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. lượng thông tin có thể đạt được 3Mbit/s. Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà ta vẫn dùng. Trong kỹ thuật truyền tin bằng sợi quang dẫn không cần các trạm khuếch đại giữa chừng, người ta có thể truyền một lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi tơ quang với đường kín 0,13 mm với khoảng cách 10 Km đến 20 Km. Lượng thông tin truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà ta vẫn dùng. Tia hồng ngoại dễ hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa chùm hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng. 1.2 Hệ thống điều khiền từ xa 1.2.1 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống diều 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 cáp quang dây dẫn, hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại. Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 8 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân Do đó chúng có những nhiệm vụ cơ bản sau: - 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 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 đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự chính xác của mã mới nhận. 1.2.2 Kết cấu tin tức Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ rất nhiều đến kết cấu tin tức. Nội dung về kết cấu tin tức có hai phần: về lượng về chất.Về lượng có các biến lượng điều khiển lượng điều khiển thành từng loại xung gì cho phù hợp, những xung đó cần áp dụng phương pháp nào để hợp thành tin tức, để có dung lượng lớn nhất có tốc đô truyền dẫn nhanh nhất. Để đảm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các yêu cầu sau: - Tốc độ làm việc nhanh. - Thiết bị phải an toàn tin cậy. - Kết cấu phải đơn giản. Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép. 1.2.3 Kết cấu hệ thống Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên chúng ta cần phải nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác nhanh chóng. Đây là sơ đồ kết cấu hệ thống: Sơ đồ kết cấu hệ thống - 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, biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành. Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 9 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân 1.2.4 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng đã được rời rạc hóa tin tức thường được biến đổi thông qua một phép biến đổi thành số ( thường là số nhị phân ) rồi mã hóa được phát đi tứ máy phát. Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép đổi trên: giải mã, liên tục hóa… Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền khả năng chống nhiễu. Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tưng ứng với hệ, gồm có hai phần tử [0] [1]. Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi để chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện sửa sai. Mã phát hiện sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai, mã sửa sai, mã phát hiện sửa sai. Dạng sai nhầm của các mã được truyền đi tùy thuộc tính chất của kênh truyền, chúng có thể phân thành 2 loại: ¥ Sai độc lập: trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhầm đó không liên quan nhau. ¥ Sai tương quan: được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau. Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác suất sai nhầm trong kênh truyền. Hiện nay lý thuyết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện sủa sai được nghiên cứu như: mã hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp. 1.3 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại 1.3.1 Sơ đồ khối máy phát Sơ đồ khối máy phát Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 10 [...]... công tắc nào mà dạng sóng ra sẽ có bao nhiêu xung vuông đặc trưng riêng cho từng kênh riêng biệt Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 31 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân KẾT LUẬN Sau một thời gian nghiên cứu thực hiện đồ án, chúng em đã đạt được những kết quả như sau: - Áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ - Mạch phát mạch thu nhỏ gọn - Điều khiển được nhiều thi t bị - Mạch thi t. .. thuật đất nước ta chuyển mình sang nền sản xuất công nghiệp Vì vậy để đáp ứng với nhu cầu thực tế thì chúng ta cần phải nghiên cứu thêm để có thể ứng dụng mạch điều khiển từ xa bằng hồng ngoại vào nhiều mô hình khác lớn hơn, ưu việt hơn như điều khiển từ xa đóng mở cửa tự động, điều khiển TV, cassette… Mở rộng tầm thu, mở rộng khoảng cách điều khiển để có thể điều khiển nhạy các hệ thống Mạch Điều Khiển. .. khiển thành các lệnh riêng biệt, từ đó mỗi lệnh sẽ đưa đến khối chấp hành cụ thể Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 11 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân Sơ đồ khối máy thu ¥ Led thu: thu tín hiệu hồng ngoại do máy phát truyền tới biến đổi thành tín hiệu điều khiển ¥ Khối khuếch đại: có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển lớn lên từ từ, Led thu hồng ngoại để quá trình xử lý tín hiệu... nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển, mã hóa phát tín hiệu đến máy thu, lệnh truyền đi đã được điều chế ¥ Khối phát lệnh điều khiển: khối này có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển từ nút nhấn (phím điều khiển) Các nút nhấn này có thể là một nút (ở mạch điều khiển đơn giản), hay một ma trận nút (ở mạch điều khiển chức năng) Ma trận được phím bố trí theo cột hàng Khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng... tái hợp trực tiếp giữa điện tử lỗ trống 2.2 Mạch thu 2.2.1 IC BL9149 2.2.1.1 Đặc tính BL9149 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS Nó có thể điều khiển tối đa 10 thi t bị Do đó chúng có đặc tính: Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 15 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân - Tiêu tán công suất thấp - Khả năng chống nhiễu rất cao - Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát BL9148 - Cung cấp... emitting diode) phát ra ánh sáng hồng ngoại Nó được chế tạo bằng chất Arsenic-Galium (GaAs) Led hồng ngoại có đời sống khoảng 100.000 giờ (khoàng 11 năm), với các đặc trưng kỹ thuật như: - Điện áp thuận:Vf = 1,1 V ÷ 5V - Dòng điện thuận: If = vài chục mA ÷ vài trăm mA - Công suất cực đại: PMax = vài trăm mW Ký hiệu hình dáng của led phát hồng ngoại Nguyên lý làm việc: để có ánh sáng phát ra liên... Bảo SVTH:Mai Phước Tân Kí hiệu hình dáng của transistor C1815 Ứng dụng: Đáp ứng nhanh chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự số, như khuyếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp ,điều khiển tín hiệu, tạo dao động Transistor cũng thường được kết hợp thành mạch tích hợp (IC) trên một diện tích nhỏ Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 22 GVHD:Trương Ngọc... Sơ đồ chức năng của từng chân Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 12 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân Hình dáng đồ chân của IC BL9148 ¥ Chân 1: (GND) là chân được nối với cực âm của nguồn điện ¥ Chân 2 (XT) 3 ( XT ): hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao động bên trong IC ¥ Chân 4-9 (K1-K6): là đầu của tín hiệu bàn phím kiểu ma trận, các chân từ K1 đến K6 kết... Hồng Ngoại Page 22 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân CHƯƠNG 2 : THI CÔNG MÔ HÌNH 1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 1.1 Mạch phát Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 23 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân 1.2 Mạch thu 2 GIẢI THÍCH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch phát Từ nguyên lý làm việc của IC BL9148 ta biết mỗi lần mạch phát ra 2 nhóm số liệu, mỗi nhóm số liệu của tín hiệu phát ra... diode được nối giữa chân CODE chân Tn (n= 1-3) là “0” khi không nối diode Vì IC thu BL9149 chỉ có 2 bit mã (CODE 2, CODE 3) nên chân T1 (chân 10) sẽ luôn ở mức “1” Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 14 GVHD:Trương Ngọc Bảo SVTH:Mai Phước Tân 2.1.2 Led phát hồng ngoại Led phát hồng ngoại được viết tắt là IR Red (Infra Red Led), hay còn gọi là nguồn phát tia hồng ngoại (Infra Red Emitters), . Ví dụ hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn, hệ thống điều khiển từ xa bằng hồng ngoại. Mạch Điều Khiển Từ Xa Bằng Hồng Ngoại Page 8 GVHD:Trương. điều khiền từ xa 1.2.1 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống diều khiển từ xa Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thi t bị từ một khoảng cách xa. Ví dụ hệ thống điều khiển. tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD,… đến quạt bàn tất cả điều khiển từ xa. Điều khiển từ xa là việc điều khiển mô hình, thi t bị ở một khoảng cách nào đó mà người không nhất thi t phải

Ngày đăng: 23/04/2014, 17:29

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan