Đang tải... (xem toàn văn)
Điều khiển quạt 3 số bằng hồng ngoại sử dung IC PT2248+PT2249 MOC3020 điều khiển triac, hẹn giờ 74192 sử dung IC số, sử dung dao động thạch anh cho thời gian chính xác. ĐIều khiển đèn bằng Relay. Điều khiển quạt 3 số bằng hồng ngoại sử dung IC PT2248+PT2249 MOC3020 điều khiển triac, hẹn giờ 74192 sử dung IC số, sử dung dao động thạch anh cho thời gian chính xác. ĐIều khiển đèn bằng Relay. Điều khiển quạt 3 số bằng hồng ngoại sử dung IC PT2248+PT2249 MOC3020 điều khiển triac, hẹn giờ 74192 sử dung IC số, sử dung dao động thạch anh cho thời gian chính xác. ĐIều khiển đèn bằng Relay.
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh SVTH: Phạm Minh Thuận MỤC LỤC CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1 1.1. Lý do chọn đề tài: 1 1.2. Giới hạn đề tài: 1 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2 2.1. Lý thuyết liên quan: 2 2.2. Giới thiệu linh kiện sử dụng trong mạch: 3 a. Cặp IC thu phát PT2248 + PT2249: 3 b. Các linh kiện khác: 13 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 24 3.1. Thiết kế phần cứng: 24 3.1.1. Sơ đồ khối hệ thống 24 3.1.2. Thiết kế chi tiết từng khối: 25 3.2. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch: 45 3.3. Thiết kế mạch in bằng phần mềm Orcad 9.2: 50 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 53 4.1. Kết luận – kết quả đạt được: 53 4.2. Hướng phát triển và đề nghị: 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 57 Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 1 SVTH: Phạm Minh Thuận CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1. Lý do chọn đề tài: Trong xã hội hiện đại ngày nay, trong các thiết bị gia dụng hầu như các thiết bị kỹ thuật số như tivi, đầu DVD,VCD,… đều đã được trang bị chức năng điều khiển từ xa nhằm tạo sự tiện nghi cho người dùng khi sử dụng thiết bị và đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người. Ngoài các thiết bị kỹ thuật số, quạt điện cũng là một thiết bị gia dụng rất cần thiết trong cuộc sống của con người. Nhưng đa số các loại quạt hiện nay đều dùng bộ điều khiển bằng cơ khí còn nhiều bất tiện như: gây tiếng ồn khi bật tắt, khoảng cách điều khiển hạn chế,… Vì vậy em chọn đề tài điều khiển quạt từ xa bằng hồng ngoại làm đề tài đồ án môn học 1 của mình. Thay thế bộ điều khiển cơ khí của quạt bằng bộ điều khiển điện tử ứng dụng kỹ thuật số và được điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại giúp cho việc sử dụng thiết bị này trở nên tiện nghi hơn. Ngoài ra còn có thêm phần hiển thị tốc độ của quạt và bộ hẹn giờ tắt quạt hoàn toàn bằng kỹ thuật số có khoảng cài đặt rộng được điều khiển hoàn toàn bằng bộ điều khiển từ xa, không gây tiếng ồn như các bộ hẹn giờ bằng cơ khí hiện có trên thị trường. 1.2. Giới hạn đề tài: Đề tài thực hiện điều khiển 7 kênh, sử dụng cặp thu phát hồng ngoại chuyên dụng là PT2248 và PT2249. Trong đó 4 kênh được sử dụng để điều khiển tốc độ của quạt là các số 0, 1, 2, 3 sử dụng MOC3020 điều khiển triac thay thế cho hộp số cơ khí. Bộ hẹn giờ tắt quạt sử dụng 2 kênh, gồm 1 nút khởi động timer và lựa chọn các chế độ đặt, 1 nút để điều chỉnh giá trị đặt cho số được chọn. Còn 1 kênh sử dụng để điều khiển một bóng đèn trên quạt thông qua Relay. Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 2 SVTH: Phạm Minh Thuận CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1. Lý thuyết liên quan: a. Ánh sáng hồng ngoại: Ánh sáng hồng ngoại là ánh sáng không thể nhìn thấy bằng mắt thường, có bước sóng từ 0.86µm đến 0.98µm. Vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng. b. Nguyên lý thu phát hồng ngoại: Có nhiều nguồn phát tia hồng ngoại như: lò bức xạ, lò điện, đèn, cơ thể người,… Để có thể truyền tia hồng ngoại không bị xung nhiễu bởi các nguồn phát khác bắt buộc phải dùng mã trong quá trình phát và thu để xác định xem đó là xung truyền hay nhiễu. Tần số làm việc tốt nhất từ 30 KHz đến 60 KHz, nhưng thường sử dụng khoảng 38 KHz, ánh sáng hồng ngoại truyền 38 lần/s khi truyền mức 0 hay mức 1. c. Relay: Relay là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện có 2 trạng thái ON và OFF. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây bên trong của relay sẽ tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm bên trong làm thay đổi trạng thái của relay, tiếp điểm thường đóng sẽ hở ra và tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại. Số tiếp điểm bị thay đổi có thể là một hoặc nhiều, tùy vào thiết kế của Relay. d. Triac: Triac (Triode AC Semiconductor Switch) gọi là công tắc bán dẫn xoay chiều 3 cực, được cấu tạo tương tự như SCR nhưng dẫn theo hai chiều. Triac gồm 4 lớp bán dẫn ghép nối tiếp nhau, tương đương hai SCR khác loại ghép song song. Để điều khiển Triac dẫn điện cần cấp xung dòng điện vào cực G hai lần trong một chu kỳ của điện áp xoay chiều. e. Ứng dụng transistor (BJT) ngắt dẫn: Ứng dụng transistor (BJT) ngắt dẫn trong các mạch số thường mắc theo kiểu E chung (CE). Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 3 SVTH: Phạm Minh Thuận Để BJT hoạt động ở chế độ tắt (ngắt) thì các mối nối BC và BE cần phải được phân cực nghịch. 0 C I ; CE C V V Để BJT hoạt động ở chế độ dẫn bão hòa thì các mối nối BC và BE cần phải được phân cực thuận. max C C I I ; 0 CE V C B I I B BE B C V V R I 2.2. Giới thiệu linh kiện sử dụng trong mạch: a. Cặp IC thu phát PT2248 + PT2249: PT2248: PT2248 là một bộ truyền phát tín hiệu điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại sử dụng công nghệ CMOS. Có 18 chức năng và tổng cộng 75 lệnh. Có sẳn các phím đơn (single-shot) và liên tục (continuous). Sơ đồ khối: Hình 2.1: Sơ đồ khối của PT2248. Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 4 SVTH: Phạm Minh Thuận Sơ đồ chân: Hình 2.2: Sơ đồ chân của PT2248. Bảng 2.1: Chức năng các chân PT2248 Tên Số TT I/O Mổ tả VSS 1 Là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện VCC 16 Là chân cấp nguồn dương XT, /XT 2, 3 I, O là hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao động ở bên trong IC K1-K6 4-9 I Là đầu của tín hiệu bàn phím kiểu ma trận, các chân từ K1 đến K6 kết hợp với các chân 10 đến 12 (T1 – T3) để tạo thành ma trận 18 phím. T1-T3 10-12 O Ngõ ra quét mã phím /CODE 13 I Là chân mã số dùng để kết hợp với các chân T1-T3 để tạo ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu. TEST 14 I Là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát, khi không sử dụng có thể bỏ trống. TXOUT 15 O Là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế. Chức năng chi tiết của PT2248: - Mạch dao động: Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 5 SVTH: Phạm Minh Thuận Hình 2.3: Mạch dao động của PT2248 Khi tần số của bộ dao động là 455KHz, sóng mang của tín hiệu phát đi có tần số là 38KHz. Trừ khi các phím hoạt động, bình thường thì bộ dao động ngừng hoạt động, vì vậy giúp giảm điện năng tiêu thụ. - Phím ngõ vào: K1-K6 kết hợp với T1-T3 tạo thành một ma trận tối đa 18 phím. Hình 2.4: Ma trận 18 phím. Phím 1-6: Là các phím cho ra tín hiệu liên tục khi ấn giữ. Phím 7-18: Là các phím cho ra tín hiệu không liên tục, khi ấn phím thì chỉ có một tín hiệu ra. Khi hai hoặc nhiều phím kết nối với T2 và T3 được nhấn cùng lúc thì thứ tự ưu tiên từ K1 đến K6. - Lệnh truyền đi: Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 6 SVTH: Phạm Minh Thuận Lệnh truyền đi bao gồm một từ lệnh. Một từ lệnh gồm mã bit (3 bit) C1-C3, mã liên tục (1 bit) H, mã không liên tục (2 bit) S1, S2, mã dữ liệu (6 bit) D1-D6. Như vậy, một từ lệnh có 12 bit. Hình 2.5: Cấu trúc lệnh truyền đi. - Mã bit C1, C2 và C3 (được gọi là mã người dùng) : Mã bit có thể được tạo bằng cách kết nối với T1-T3 thông qua diode. Dữ liệu C1, C2, C3 sẽ là ‘1’ nếu có diode nối giữa chân CODE và T1-T3, là ‘0’ nếu không nối. Hình 2.5: Tạo mã bit (mã người dùng) cho PT2248. - Dạng sóng truyền đi: Hình 2.6: Dạng sóng tín hiệu truyền đi của PT2248. Thời gian của bit "a" phụ thuộc vào tần số dao động ( osc f ) và được cho bởi công thức sau: (osc) 1 192 a f Phân biệt bit ‘1’ và bit ‘0’: Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 7 SVTH: Phạm Minh Thuận Hình 2.7: Phân biệt bit 1 và bit 0 của PT2248. - Tín hiệu không liên tục: Khi nhấn bất kì một phím không liên tục, tín hiệu chỉ truyền 2 từ lệnh đến ngõ ra và kết thúc. Hình 2.8: Tín hiệu không liên tục của PT2248. - Tín hiệu liên tục: Khi nhấn bất kì một phím không liên tục, tín hiệu sẽ truyền một chu kì lặp lại của 2 từ lệnh và dừng (với thời gian dừng là 208a) cho đến khi phím được buông ra. Hình 2.9: Tín hiệu liên tục của PT2248. Nếu phím được buông ra trong quá trình truyền mã, PT2248 sẽ tiếp tục gửi nhóm cuối cùng của 2 từ lệnh và sau đó dừng truyền như hình dưới: Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 8 SVTH: Phạm Minh Thuận Hình 2.10: Tín hiệu liên tục của PT2248 khi buông phím trong lúc truyền. - Sóng mang: Tần số sóng mang ( c f ) phụ thuộc vào tần số dao động ( osc f ) và được tính bởi công thức sau: (Hz) 12 osc c f f Vì vậy: 38 c f kHz khi 455 osc f kHz PT2249: PT2249 là bộ thu tín hiệu điều khiển bằng tia hồng ngoại sử dụng công nghệ CMOS. Nó có thể kết hợp với PT2248 để tạo thành một hệ thống điều khiển tối đa 10 kênh. Sơ đồ khối: PT2249 và PT2250 có sơ đồ khối như hình dưới, PT2249 không có các ngõ ra từ SP6-SP10 và CP1, CP2. Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 9 SVTH: Phạm Minh Thuận Hình 2.11: Sơ đồ khối của PT2249/PT2250. Sơ đồ chân: Hình 2.12: Sơ đồ chân PT2248. [...]... học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại Bảng trạng thái quan hệ vào ra điều khiển tốc độ quạt: Ngõ vào Ngõ ra reset tốc độ Tắt số Tắt số Tắt số 1 2 3 Số 0 Số 1 Số 2 Số 3 ↑ 0 0 0 ↑ ↑ 0 ↑ 0 0 0 0 0 ↑ 0 0 0 0 ↑ Trạng thái quạt Số 1 Số 2 Số 3 ↑ 0 0 0 ↑ ↑ 1 0 0 ↑ 0 ↑ 0 1 0 ↑ ↑ 0 0 0 1 Từ bảng trên ta có: Tắt số 1 = số 0 + số 2 + số 3 Tắt số 2 = số 0 + số 1 + số 3 Tắt số 3 = số 0 + số 1 + số 2 Vì vậy... Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại - Về cơ bản LED phát hồng ngoại có hình dạng và cấu tạo như các led thông thường LED phát hồng ngoại có điện áp phân cực thấp hơn các loại led thông thường và có dòng chịu đựng khoảng 50mA Hình 2.18: Thông số của LED hồng ngoại 5mm Module thu hồng ngoại 3 chân: Hình 2.19: Hình dạng và sơ đồ chân của module thu hồng ngoại 3 chân - Module thu hồng ngoại này gồm... xử lý lựa chọn tốc độ d Khối giao tiếp công suất: Yêu cầu của khối: Cách ly điều khiển và công suất bằng cách ly quang và Relay Giao tiếp với quạt, điều khiển tốc độ động cơ và điều khiển đèn trên quạt với điện áp xoay chiều 220V Tính toán, thiết kế: Sử dụng MOC3020 điều khiển Triac ngắt dẫn để điều khiển tốc độ quạt Sử dụng Relay 5 chân có một cuộn dây và một bộ tiếp điểm thường đóng và thường hở... năng từng khối: - Khối phát: dùng nguồn pin 3V, tạo và phát tín hiệu điều khiển bằng hồng ngoại - Khối nguồn 5VDC: Ổn áp nguồn 5VDC cung cấp cho toàn mạch thu - Khối thu và giải mã: Thu tín hiệu hồng ngoại từ khối phát, giải mã và đưa ra các tín hiệu điều khiển - Khối xử lý trung tâm: Xử lý điều khiển tốc độ cho quạt, tắt quạt, xử lý tắt quạt khi bộ hẹn giờ có tác động, bật tắt đèn - Khối hẹn giờ: Đặt... hiệu hồng ngoại (“0”) Có tín hiệu vào (mức “1”) Led sáng Sơ đồ nguyên lý khối thu và giải mã: GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 28 SVTH: Phạm Minh Thuận Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại Hình 3.2 Mạch nguyên lý khối thu và giải mã c Khối xử lý trung tâm: Yêu cầu: Vì tín hiệu ngõ ra của khối thu là một xung nên để điều khiển được thì cần phải chốt dữ liệu Điều khiển ba số của quạt. .. thu hồng ngoại và một IC tách sóng đã được điều chế có ưu điểm: IC có kích thước nhỏ, phạm vi thu tín hiệu rộng, chống nhiễu tốt Module này là loại có ngõ ra tích cực mức thấp - Sơ đồ khối: GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 14 SVTH: Phạm Minh Thuận Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại Hình 2.20: Sơ đồ khối của module thu hồng ngoại 3 chân MOC3020: MOC3020 là thiết bị điều khiển. .. thông số hoạt động: GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 22 SVTH: Phạm Minh Thuận Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại Hình 2.32: Bảng thông số hoạt động của LM7805 Theo các thông số trong hình thì LM7805 ổn áp điện áp từ 4.75 đến 5.25V khi điện áp ngõ vào từ 7-20V và dòng ngõ ra từ 5mA-1A GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 23 SVTH: Phạm Minh Thuận Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng. .. tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại Hình 2.16: Bảng phân bố mã dữ liệu tương ứng với PT2248 phát đi Từ hình trên, ta thấy PT2249 chỉ giải mã được các phím có số từ 1-5 và từ 7-11 Gồm 5 phím xung đơn và 5 phím xung giữ b Các linh kiện khác: LED phát hồng ngoại: Hình 2.17: Hình dạng và sơ đồ chân LED phát hồng ngoại GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 13 SVTH: Phạm Minh Thuận Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều. .. có thể kết nối ma trận phím giữa K1-K5 và T1, T2 Khi điều khiển quạt, yêu cầu trường hợp nhấn 2 phím cùng lúc thì chỉ được một phím tác động Vì vậy em chọn phím tạo xung không liên tục (gọi là phím không giữ) để điều khiển tốc độ của quạt GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 25 SVTH: Phạm Minh Thuận Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại Các phím còn lại có thể chọn phím tạo xung liên... Anh Trang 26 SVTH: Phạm Minh Thuận Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại Hình 3.1 Mạch nguyên lý của khối phát b Khối thu và giải mã: Yêu cầu của khối cần thiết kế: Thu, giải mã được 7 kênh của khối phát và đưa ra tín hiệu điều khiển ở các ngõ ra Tính toán, thiết kế: Sử dụng IC giải mã chuyên dụng PT2249 và module thu hồng ngoại 3 chân Chọn mã bit: mặc định trên PT2249 C1= ‘1’, theo . đếm lên cho IC. CPD (4) là chân ngõ vào xung Clock đếm xuống cho IC. PL (11) là chân để đặt giá trị của P0-P3 vào IC. MR (14) là chân Reset IC đếm. TCD (13) là chân báo khi IC đếm xuống. Hình 2.24: Sơ đồ chân IC đếm 74192. P0, P1, P2, P3 (15, 1, 10, 9) là các chân dữ licuarBCD đặt trước cho IC. Q0, Q1, Q2, Q3 (3, 2, 6, 7) là các chân ngõ ra BCD của của IC. CPU (5) là chân. cao. - Mã so sánh: Để tránh sự can nhiễu của các thiết bị khác, mã bit C1, C2 và C3 được cung cấp để kiểm tra sự khớp mã giữa phần phát và phần thu. - Mã hoá: CODE1, CODE2, CODE3 được