Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại

ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN : ĐỒ ÁN MẠCH ANALOG Đề tài: ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG TIA HỒNG NGOẠI Giáo viên hướng dẫn : Th.S. NGUYỄN ĐỨC THIỆN Họ và tên sinh viên : NGUYỄN MINH CƯỜNG TRẦN VĂN VƯƠNG Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta thường tiếp xúc với nhiều thiết bị điều khiển từ xa như: TiVi, đầu video, VCD…Nhưng đó chỉ là điều khiển một thành phần riêng lẻ. Trong tương lai con người hướng đến việc điều khiển tất cả các thiết bị chỉ dùng một bộ điều khiển để phục vụ cho cuộc sống tiện lợi hơn. Trong phạm vi gia đình, việc điều khiển tất cả các thiết bị điện trong nhà bằng điều khiển từ xa đã và đang phát triển. Con người có thể điều khiển được các thiết bị điện ở mội nơi trong nhà chỉ bằng một bộ điều khiển. Vì vậy, đến với buổi thuyết trình hôm nay em xin trình bày đề tài “ Thiết Kế, Chế Tạo Hệ Thống Điều Khiển Từ Xa Các Thiết Bị Điện Trong Gia Đình” . Các Thuật Ngữ, Từ Viết Tắt Trong Đồ Án VCC : Điện áp xoay chiều. VDC :Điện áp một chiều. R : Điện trở. U : Hiệu điện thế. I : Dòng điện. P : Công suất. : Ohm. A : Ampe. : Microfara. ˜š›™ PHẦN I LÝ THUYẾT CƠ SỞ Giới thiệu về thu phát hồng ngoại. Mạch điện IC phát hồng ngoại PT2248 : IC PT2248 sử dụng công nghệ CMOS qui mô lón để chế tạo là một loại linh kiện phát xa mã hóa tia hồng ngoại rất thông dụng, phạm vi điện áp nguồn là 2,2V~5,5V. Vì sử dụng công nghệ CMOS để chế tạo nên công suất tiêu hao cực thấp, dòng trạng thái tĩnh chỉ 10µ A, nó có thể sử dụng nhiều tổ hợp bàn phím, linh kiện bên ngoài rất ít, mã số của nó thích hợp với nhiều qui mô khác, chỉ cần nối ngoài linh kiện LC hoặc bộ giao động gốm gây là có thể gây ra giao động. Hình 1.1 Sơ đồ chân PT2248 *. Chức năng của các chân dẫn : IC PT2248 sử dụng 16 chân vỏ nhựa kiểu cắm thẳng hàng. Chân 1 :chân mass được nối với cực âm của nguồn điện. Chân 2 và chân 3 :là hai đầu nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao động ở bên trong IC. Chân 4 – 9 (K1-K6) :là đầu của yins 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. Chân 13 (CODE) : là chân mã số dung để kết hợp với các chân T1-T2 để tạo ra tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu. Chân 14 (TEST) :là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát, bình thương không sử dụng có thể bỏ trống. Chân 15 (TXout) : là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM. Chân 16 (Vcc) : là chân cấp nguồn dương. *. Sơ đồ khối : Hình 1.2 Sơ đồ khối của IC PT2248 Bên trong IC PT2248 do bộ phận dao động, bộ phận tần, bộ giải mã, mạch điện đầu vào của bàn phím, bộ phận phát mã số… tạo thành. *. Tham số cực hạn của PT2248 : Bảng 1.1 Tham số cực hạn của PT 2248 *. Nguyên lý hoạt động : Trong IC PT2248 có chứa bộ đảo pha CMOS là điên trở định thiên cùng nối bộ dao động bằng thạch anh hoặc mạch dao động cộng hưởng. Khi tần số của bộ phận dao động thiết kế xác định là 455kHz thì tần số phát xạ song mang là 38kHz. Chỉ khi có thao tác nhấn phím mới có thể tạo ra dao động, vì thế đảm bảo công suất của nó tiêu hao thấp. Nó có thể thông qua các chân K1 đến K6 và đầu ra thứ tự thời gian chân T1 đến T6 để tạo ra bàn phím 6x3 theo kiểu ma trận. Tại T1 sáu phím được sắp xếp có thể tùy chọn để tạo thành 6x3 trạng thái tín hiệu liên tục được trình bày ở hình dưới : Hình 1.3 Sơ đồ của bàn phím điều khiển. Hai hàng phím ở T2 và T3 chỉ có thể sử dụng phím đơn, hơn nữa, mỗi khi ấn vào phím một lần chỉ có thể phát xạ một nhóm mạch xung điều khiển xa. Nếu như các phím ở cùng hang đồng thời đươc ấn xuống thì thứ tự đươc ưu tiên là K1>K2>K3>K4>K5>K6. Không có nhiều phím chức năng trên cùng một đương K, nếu như đồng thời nhấn phím trên cùng một đường ngang thứ tự ưu tiên của nó là T1>T2>T3. Lệnh phát ra của nó do mã 12 bit tạo thành, trong đó C1-C3 (code)là mã số người dùng, có thể dùng để xác định các mô thức các mô thức khác nhau,tổ hợp C2, C3 phối hợp với mạch IC thu PT2249. Mỗi loại tổ hợp có 3 trạng thái đó là 01, 10 11 mà khồng dùng trạng thái 00. Mạch điện IC thu hồng ngoại PT2249. IC PT2249 này cũng đượ c chế tạo bằng công nghệ CMOS, nó đi cặp với IC phát PT2248 để tạo thanh bộ IC thu – Phát trong điều khiển xa băng tia hồng ngoại. *. Sơ đồ chân: Hình 1.4 Sơ đồ chân của IC PT 2249 *. Chức năng các chân : - Chân 1 (Vss) : là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện. - Chân 2 (Rxin) : là đầu vào tín hiệu thu. - Các chân 3 – 7 (HP1 – HP5): là đầu ra tín hiệu liên tục. Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó luôn duy trì ở mức logic “1”. - Các chân 8 – 12 (SP5 –SP1): là đâu ra tín hiệu không lien tục. Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ duy trì ở mức logic “1” trong khoản thơi gian là 107ms. - Chân 14 và 13 (CODE 2 và CODE 3): để tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu. Mã số của 2 chân này phải giống tổ hợp mã hệ thống của phần phát thì mới thu được tín hiệu. - Chân 15 (OSC) : dung để nối với tụ điện và điện trở bên ngoaiftaoj ra dao động cho mạch. - Chân 16 (Vcc) :là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp. *. Sơ đồ khối bên trong : Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo bên trong của IC Do trong tín hiệu phát ra của IC phát có C1, C2 và C3 cung cấp tìn hiệu mã số cho người dung, vì vậy đầu tiếp nhận phải có tín hiệu mã số tương ứng. IC PT2248 phối hợp với mã người dung của IC PT2249 là : PT2248 PT2249ASeries C1 C2 C3 C2 C3 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 Bảng 1.2 tín hiệu mã số tương ứng PT2249 Đầu C (code) nối với tụ điện cho đến đất là “1”, trực tiếp nối đất là “0”. 1.2. Giới thiệu về IC 4013. IC 4013 là một loại D flip-flops dược cấu tạo bên trong lad 2 flip-flops loại D với hai trạng thái ổn định.Sử dụng đầu vào kích để thay đổi trạng thái 0 và 1. Cấu tạo và sơ đồ các chân : Hình 1.6 Sơ đồ chân của IC 4013 b) Chức năng của các chân : - Loại flip-flops D có 4 ngõ vào. Chân nhận dữ liệu D: Đây là một trong hai kết nối tới một logic LOW điện áp, 0, hoặc một điện áp cao, logic 1. Chân Clock: Đây là ngõ vào của xung Clock. Chân đầu vào SET: đầu vào SET thường được tổ chức LOW. Chân đầu vào RESET: đầu vào RESET thường được tổ chức LOW 1.3.1 Điện trở -tụ điện 1.3.1.1 Điện trở a) Khái niệm. - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu có một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ và ngược lại vật cách điện có điện trở cực lớn. - Điện trở của dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫn được tính theo công thức: R = . Trong đó: R là điện trở. Đơn vị là Ω là điện trở suất. L là chiều dài dây dẫn. S là tiết diện của dây dẫn. b) Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử. * Hình dáng và ký hiệu: Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử không phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử, chúng được làm từ hợp chất của cacbon và kim loại và được pha theo tỷ lệ mà tạo ra các con điện trở có điện dung khác nhau. Hình 1.7 Điện trở Kí hiệu : Đơn vị đo bằng Ω, KΩ, MΩ. 1MΩ = 1000 KΩ = 100000 * Cách đọc trị số điện trở trong thực tế. Đọc theo màu sắc theo quy ước quốc tế: Màu Trị số Sai số Bạc 10% Vàng 5% Đen 0 Nâu 1 1% Đỏ 2 2% Cam 3 Vàng 4 Xanh 5 0.5% Lục 6 0.25% Tím 7 0.1% Xám 8 Trắng 9 Bàng 1.3 màu sắc điện trở theo quy ước quốc tế Chú ý: điện trở là linh kiện không phân cực nên khi mắc vào mạch điện ta không cần để ý đến đầu âm dương làm gì (đầu nào cũng như đầu nào). 1.3.1.2 Tụ điện. Tụ điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử, được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu mạch truyền tín hiệu, mạch dao động… a) Khái niệm. Tụ điện là linh kiện dung để cản trở và phóng nạp khi cần thiết và được đặc trưng bởi dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp. Ký hiệu của tụ điện trong sơ đồ nguyên lý là: Tụ không phân cực là tụ có hai cực như nhau và giá trị thường nhỏ (pF). Tụ phân cực là tụ có hai cực tính âm và dương không thể dũng lẫn lộn nhau được. Có giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực. b) Cấu tạo. Cấu tạo của tụ điện Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi như tụ hóa, tụ gốm, tụ giấy… Hình dạng tụ trong thực tế. Tụ gốm. Tụ hóa. Hình 1.8 Cấu tạo của tụ điện. 1.3.2.Điôt – Led 1.3.2.1.Điôt : Được cấu tạo từ hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau.Diode có hai cực là Anot (A) và Katot(K). Nó chỉ cho donhf điện một chiều từ A sang K và nó được coi như van một chiều trong dòng điện và được ứng dụng rộng rải trong các máy thu thanh, thu hình, các mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp. Hình 1.9 Cấu tạo của Diode. - Ở hình là mối tiếp xúc P – N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn. Hình 2.0 Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn. 1.3.2.2. LED Phát Hồng Ngoại: Hình 2.1 Led Hồng Ngoại. LED viết tắc của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang, là các diode có khả năng phát ra ánh sang hay tin hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại Pgheets với một khối bán đẫn loại N. *. Tính chất Ánh sang hồng ngoại ( tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bắng mắt thường.Có bước sóng trong khoảng 0,8mm đến 0.9µm, tia hồng ngoại cũng có thể truyền bằng vận tốc ánh sang. Tia hồng ngoại cũng có thể truyền đươc nhiều kênh tín hiệu và được dùng rộng rãi trông công nghiệp. Tín hiệu truyền đi của led hồng ngoại có thể đạt được 3Mbit/s… Tia hồng ngoại có thể truyền xuyên qua được các vất có mật độ điện tử ít. LED thường có điên thế phân cực thuận lợi hơn điốt thong thường, trong khoảng 1,5V đến 3V.Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược lại gây ra. Mắt nhận hồng ngoại KSM-603LM. Hình 2.2 Mắt nhận hồng ngoại KSM- 603LM. Đối với modul mắt thu trên thì trường có 2 loại module mắt thu tín hiệu hồng ngoại. Một loại vỏ sắt và 1 loại vỏ bằng nhựa.Trong mach này em sử dụng mắt nhận hồng ngoại loại vỏ sắt có tên là KSM-603LM. Dùng loại module này chống được nhiễu bên ngoài và thu được tín hiệu xung quanh nó. Các xác định chân rất đơn giản là: Chân 1: là chân tín hiệu out. Chân 2 :là chân GND. Chân 3 : là chân VCC. *. Sơ đồ cấu tạo bên trong. *. Sơ đồ cấu tạo bên trong. Hình 2.3 Sơ đồ khối của KSM-603LM. 1.3.4. Giớ thiệu về Relay : 1.3.4.1Rơle điện từ: a). Các bộ phận chính của rơle. Cơ cấu tiếp thu (khối tiếp thu ) Có nhiệm vu tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu cần thiết cung cấp cho khối trung gian. Cơ cấu khối trung gian (khối trung gian). Làm nhiệm vụ nhận những tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động. Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành) Làm nhiệm vụ phát tín hiệu điều khiển. Ví dụ: các khối trong cơ cấu rơle điện từ : Hình 2.4 Rơley điện từ Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây. Cơ cấu trung gian là mạch từ nam châm điện. Cơ cấu chấp hành là hệ thống tiếp điểm. Hình 2.5 Sơ đồ khối của Rơley b). Phân loại role : *. Phân loại theo cơ chế làm việc gồm các nhóm . Rơle điện cơ (rowle điện từ, rơle từ điện, rowle điện từ phân cực, rowle cảm ứng,…..) Rơle nhiệt. Rơle từ. Rơle điện tử - bán dẫn, vi mạch. Rơle số. Hình 2.6 Rơley điện từ *. Phân loại theo nguyên lý tác động của cơ cấu chấp hành : Rơle có tiếp điểm : loại này tác động bằng cách dóng mở các tiếp điểm . Rơle không tiếp điểm (rơle tĩnh) :loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các thông số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như : điện cảm, điện dung,điện trở,…. *. Phân loại theo cơ cấu mắc : Rơle sơ cấp : loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện bảo vệ. Rơle thứ cấp : loại này mắc qua mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện. 1.4. Nguyên lý làm việc của rơle : Sự làm việc của rơle dự trên hiện tượng cảm ứng điện từ, có nghĩ là rơle biến đổi dòng điện thành từ trường thong qua cuộn dây, từ trường lại tạo thành các lực cơ học thông qua một lực hút. Vậy khi có dòng điện I đi vào cuộn dây của nam châm điện thì sẽ chiệu một lực hút F có nghĩa là :i>Itb (dòng điện tác động) thì lực F hút nắp và khi lực F tăng thì khe hở giảm. Làm đống tiếp điểm.Vậy lúc này sẽ có dòng điện chạy qua tiếp diểm.Và nếu như không cấp nguồn nũa thi cuộn dây sẽ không còn lực điện từ nữa.thi lúc này nắp 3 sẽ thả ra.Và lúc này tiếp điêm sẽ mở ra. 1.4.1. Một số ứng dụng của rơle : Làm ứng dụng trong các mạch bảo vệ quá tải. Trong các mạch ngắt mở điện áp. Được ứng dụng trong các thiết bị điều khiển tự động. 1.5. IC 78xx 1.5.1. IC 78xx Là loại IC ổn áp khá thông dụng, cho ở đầu ra (chân3) của IC mức điện áp ổn định là 5V. Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản. Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp. Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V. Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau, dưới đây là minh họa cho IC ổn áp 7805. Hình 2.7 IC 7805 Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân:  Chân số 1 :là chân INPUT . Chân số 2 :là chân GND. Chân số 3 :là chân OUTPUT. Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi. Và một số linh kiện khác…Như : BJT : A1015, D468. Công tắc nhấn. Biến áp. Led phát quang. Cầu chì….. ˜š›™ PHẦN II GIỚI THIỆU MỘT SỐ MẠCH THU PHÁT HỒNG NGOẠI ỨNG DỤNG Tai nghe hồng ngoại: Trong nền phát triển của khoa học và kỹ thuât, khi ta sử dụng các thiết bị tai nghe tivi, radio, casset…Khi ta sử dụng có dây thì chúng ta cảm thấy vướng gây cảm giác khó chiệu.Vì vậy chúng ta mong muốn có một thiết bị tai nghe có thể thay thế được giây để cảm thấy dễ chiệu và không bị vướn với day nhợ.Vì thế sau đây là sơ đồ của thiết bị k dây. Sơ đồ nguyên lý mạch phát : Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý mạch phát Trong đó có các linh kiện sau: D1, D2, D3 : LD271 T1 : BS170 T2 : BS 547B R1: 100kW, R2: 80kW, R3 = 6W 8 P1: Biến trở 100kW. C1 = 100n, C2 = 220µ F, 1 Nguyên lý hoạt động của mạch: Ba led hồng ngoại mắt nối tiếp để điều khiển cho MOSFET T1. Và dòng điện nay được mắt tới biến trở P1. Tín hiệu âm thanh đến C1 rồi phần một chiều sẽ được giữ lai, còn phần xoay chiều xẽ được qua T1 lam cho điều khiển qua các led hồng ngoại. Và sau đó led hồng ngoại sẽ phát ra tín hiệu âm thanh đi, khi đó dòng tiêu thụ khoảng 100mA. Công suất tiêu thụ 730mW. Sơ đồ nguyên lý mạch thu: Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý mạch thu Nguyên lý hoạt động của mạch thu: Trong mach thu ta có thể sử dụng diode BPW41W hay BP140, có điện trở khoảng 560W .Ta có thể dùng tai nghe co trở kháng khoảng 600W, Khi D1 nhận tín hiệu hồng ngoại thì sẽ được dưa qua tụ C2 rồi đưa qua chân D của MOSFET T2 nối qua loa (K1). Vòi nước thông minh : Đây là một thiết bi tự động đống mở nước khi có người đưa tay vào vòi nươc. Khi đó sẽ làm che đi mắt nhận hồng ngoại làm cho mạch hoạt động và sẽ điều khiển mở nước. Và khi ta lấy tay ra thi sẽ không che mắt nhận hồng ngoại nữa và vòi nước sẽ đống lai. Sơ đồ mạch phát : Hình 3.0 Sơ đồ nguyên lý mạch phát Nguyên lý hoạt động: Sau khi dùng chuyển mạch S, linh kiện HG-11F chuyên dùng để phát hồng ngoại, sau khi ta đống công tắt thi mach sẽ hoạt động. linh kiện này phối hợp với một số linh kiện nũa có thể tạo ra một dao động co tần số 38kHz, qua kích transistor VT9013. Khi đó hoạt động phát hồng ngoại ra ngoài. Sơ đồ nguyên lý của mạch thu: Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch thu Nguyên lý hoạt động: Sau khi nhận được tin hiệu hồng ngoại khi đó sẽ có dòng điện kích cho cực B cua BJT làm cho T1 phân cực thuận và BJT dẫn. Khi đó điện áp tại chân 2 của IC 555 nằm ở điện áp thấp khi đó tại chân 3 sẽ không có tín hiệu ra hay nằm ở mức thấp. Khi đó Rơley sẽ không đóng dẫn tới mạch không hoạt động. Khi tín hiệu hồng ngoại bi mất ( bị che ), thi đầu thu hồng ngoại sẽ không nhận được tín hiệu của mạch phát. Lúc đó sẽ không co điện áp để kích cho BJT ( ( T1 ) dẫn., khi đó điện áp tại cực C của BJT sẽ nằm ở điện áp cao, lúc này tại chân 3 của IC 55 sẽ xuất ra ở mức cao hay mức 1 khi đó sẽ điều khiển cho Rơley đóng lại và đồng thời đóng vòi nước lại lun, khi đó sẽ co nước chảy. ˜š›™ PHẦN III TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ, THI CÔNG MẠCH ĐIỆN. 2.1 Phương án thiết kế : Mạch phát và mạch thu hồng ngoại : Điện áp cung cấp cho mạch phát là: 3V – 5V. Công suất tiêu thụ là: 0,25 nW per gate (static) Điện áp cấp cho mạch thu là : 5V – 6,6V. Điện áp cấp cho relay là 12V. 2.1.1. Sơ đồ khối của mạch: Khối Nguồn Khối Thu Khối Mạch Điều khiển Các Thiết Bị Điện Khối Phát Khối nguồn Hình 3.2 Sơ đồ khối Sơ đồ khối có 3 khối chính + Khối nguồn. + Khối phát hồng ngoại. + Khối thu hồng ngoại. + Khối mạch điều khiển. 2.1.2. Nguyên lý hoạt động từng khối. + Khối nguồn: Có máy biến áp làm nhiệm vụ cung cấp nguồn cho 3 khối: khối thu và khối mạch điều khiển các thiết bị điện. Máy biến áp lấy đầu vào (input) là nguồn điện AC 220 V cho ở đầu ra mức điện áp phù hợp 12V rồi qua IC ổn áp 7805 cấp cho 2 khối còn lại. + Khối phát hồng ngoại. Làm nhiệm vụ phát ra tín hiệu hồng ngoại để giúp mạch thu hoạt động. + Khối thu hồng ngoại. Có chức năng nhận tín hiệu từ mạch phát và cung cấp tín hiệu đầu vào (cung cấp tín hiệu vào chân 9 và chân 5 của IC 4013) dùng để chốt tín hiệu để điều khiển cho BJT C2383 để đống mở các Rơley. + Khối mạch điều khiển. Có chức năng điều khiển cho sự đống ngắt các Relay. 2.2. Tính Toán : 2.2.1Các linh kiện sử dụng trong mạch : IC PT 2248 : Các thông số kỹ thuật và Chức năng của IC PT 2248 : PT2248 là một máy phát hồng ngoại điều khiển từ xa sử dụng công nghệ CMOS. Được sản xuất từ hang PHILIP. Gồm 16 chân. Công suất tiêu thụ thấp. Phạm vi hoạt động rộng của thế cung cấp cho phép hoạt động điện áp thấp. (VCC = 2,2 ~ 5,0 V). Là một loại linh kiện phát xa mã hóa tia hồng ngoại rất thông dụng, hoạt động nhờ bộ giao đông bằng thạch anh với tần số 455khz từ bên ngoài. Phát ra mã 12 bit từ ma trận bàn phím 6x2, dùng để xác định các mô thức các mô thức khác nhau cùng với ic nhận tín hiệu hồng ngoai PT 2249 để tổ hợp thành 3 trạng thái đó là 01, 10 11 mà khồng dùng trạng thái 00. Ít thành phần bên ngoài. Ứng dụng : Mạch hồng ngoại được ứng dụng trong: các thiết bị điều khiển tivi, điều hòa, đầu đĩa…… IC PT 2249 : Các thông số kỹ thật và chức năng của IC PT 2249 : IC PT 2249 là một Ic chuyên dung để nhận hồng ngoại. Gắn liền với Ic này là Ic chuyên phat hồng ngoại PT 2248. Là Ic được gói trong 16 chân. Và có khả năng kiểm soát được 10 chức năng, Đồng thời cùng loại với ic thu hồng ngoại la PT 2250, được tích hợp trong 24 chân và có khả năng kiểm soát được 18 chức năng. Phạm vi hoạt động rộng của thế cung cấp cho phép hoạt động điện áp thấp. (VCC = 2,2 ~ 5,0 V). Tiêu tán công suất thấp. Khả năng chống nhiễu cao. Nhận được đồng thời 5 chức năng của IC phát PT 2248. 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 mắt thu.+ Tiêu tán công suất thấp. Các điện trở : R1 = 180 Ω, R2 = 3.3 k, R3 = 470 Ω, R4 = 39 k, R5 = 3.9 k, R6 = 39 k, R7 = 1k. Tụ điện : C1 = 47 µF, C2 = 102 pF, C3 = 102 pF, C4 = 47 µF, C5 = 47 µF, C6 = 102 pF, C7 = 100 µF, C8 = 220 µF. KA7805, KA 7812. Relay. BJT : Q1 = A1015, Q2 = C2383, Q3,4,5,6,7,8,9,10 = C2383, Q11 = D468. Công tắt nhấn. Led hiển thị. Mắt nhận hồng ngoại KSM-603LM. Led phat hồng ngoại. Máy biến áp : 455 mA. Cầu chì 2A. 2.2.2.Thiết kế sơ đồ nguyên lý của mạch : Mạch nguồn : Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn Với J2 là bộ phận cấp 2 nguồn để nuôi cho mạch hoạt động. Nguồn cấp 12V cho mạch hoạt động. Nguồn cấp 3,8V để cấp nguồn cho việc điều khiển bằng tay. Mạch phát hồng ngoại : a). Nguyên lý hoạt động mạch phát hồng ngoại : Từ nguyên lý của IC PT2248 có thể biết mỗi lần mạch phát ra 2 nhóm số liệu, mỗi nhóm số liệu của tín hiệu phát ra là 12 bit, trong đó có 3 bit mã người dùng, 6 bit mã phím vào và 3 mã liên tục hay không liên tục. Khi ta nhấn phím 1 thì tại phím đó lên mức cao “1”. Chẳng hạn, như nhấn phím số 1 thì chân 4 (K1) lên mức cao và lúc này mạch điện bàn phím nạp vào là 100000 hay mã số của số liệu phát ra D1-D5 là 100000 tương ứng như kết nối ở sơ đồ nguyên lý các phím kết nối với T1 cũng lên mức cao, các phím còn lại vẫn ở mức thấp.Tín hiệu ở mức cao này đi qua chân 15 của IC PT2248 kích mở chân B của BJT A1015 đồng thời nguồn 3V cấp vào chân E cùa BJT làm cho BJT này dẫn khi đó sẽ cấp nguồn cho led hồng ngoại làm cho led phat ra tín hiệu hồng ngoại. b). Sơ đồ mạch nguyên lý : Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý mạch phát hồng ngoại. c). Sơ đồ mạch in : Hình 3.5 Sơ đồ mạch in của mạch phát 2.2.2.2. Mạch thu hồng ngoại : a). Nguyên lý hoạt động mạch thu hồng ngoại : Khi nhấn 1 phím được nối với chân 4 của IC PT2248 ở bộ phận phát tương ứng LED phát sẽ có nhiệm vụ biến dòng điện thành quang phát xạ ra môi trường, LED thu nhận tín hiệu đó biến đổi từ quang thành điện, sau đó đưa qua bộ khuếch đại, tách sóng loại bỏ sóng mang, rồi đưa tới đầu vào của IC PT2249. Đầu tiên IC tiến hành chỉnh hình đối với tín hiệu đầu vào, sau đó xử lý các bộ phận dao động, bộ đếm số cộng, bộ nhớ dịch hàng đầu vào, bộ nhớ dịch hàng kiểm tra số liệu ghi, mạch xung đầu vào, kiểm tra mã, đo kiểm tra sai sót cuối cùng là mạch hãm xung đầu vào để đếm ngõ ra liên tục . Đối với mạch điều khiển khi ta nhấn 1 phím bất kỳ ở mạch phát thì tín hiệu liên tục tương ứng ở mạch thu cũng đưa đến các ngõ ra liên tục. Khi nhận được tín hiệu sau khi xử lý và đưa đến ngõ vào của chân IC 4013 và IC này có nhiệm chốt tín hiệu ngõ ra, ngõ ra sẽ lên mức cao 1,và khi nhận được tín hiệu xung mottj lần nữa thì ngõ ra này xẽ xuống lại mức thấp 0. Các ngõ này được nối đến mạch điều khiển đóng ngắt Rơley nhờ các BJT. b). Sơ đồ mạch nguyên lý : Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý mạch thu hồng ngoại. c). Sơ đồ mach in : Hình 3.7 Sơ đồ mạch in của mạch thu. Mạch điều khiển : a). Nguyên lý hoạt động : Sau khi nhận tín hiệu từ mạch phát hồng ngoại thi tín hiệu sẽ được mã hóa bằng IC PT 2249 sau đó tín hiệu ngõ ra được đưa ra chân của IC 4013 và ngõ ra được điều khiển cho chân B các BJT để để cho Transistor dẫn để đống mở các Rơley sẽ điều khiển các thiết bị cần đống ngắc. b). Sơ đồ nguyên lý : Hình 3.8 Sơ đô nguyên lý mạch điều khiển. c). Sơ đồ mạch in : Hình 3.9 mạch in của khối điều khiển. Quá trình thi công : Các bước tiếng hành : Thiết kế sơ đồ nguyên lý.( bộ nguồn, mạch phát, mạch thu hồng ngoại, khối điều khiển…). Như hình : Vẽ mạch in trên máy, sau đó đi in ra trên giấy chuyên dùng (C80,C82,C83 ). Tiếp đó ta đặc bo đồng sao cho vùa với khổ giấy in. Sau đó dung bàn ủi để nhiệt độ thật nóng, rồi ủi lên trên phía tờ mặt của giấy in.( Nhớ lót một tờ giấy thật dày lên trên nơi để bàn ủi tiếp xúc ). Tiếp đó lấy bo đồng vủa ủi xong đem đi ngăm với dung dịch rửa mạch. Sau đó rủa sạch bằng nước sạch. Dùng giấy nhám chà mặc đồng cho sáng các đường mạch lên. Dùng nhưa thong pha với xăng rồi chà lên mặc đồng để khỏi bị oxi hóa. Cuối cùng đợi cho thật khô. Rồi tiến hành khoang lỗ và gắn linh kiện vào mạch => hàn các linh kiện lại với nhau. ˜š›™ PHẦN IV HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Hướng phát triển của đề tài : Trong một nền kinh tế ngày càng phát triển của Xã Hội, chúng ta phải bận rộn với tất cả các công việt làm hằng ngày, cho nên chúng ta cảm thấy mệt mỏi. Nên em thiết kế mạch điều khiển này để cho chúng ta bớt phải đi lại nhiều khi muốn mở một thiết bị gì đó. Tuy bước đầu trong quá trình thiết kế mạch còn hơi thô, nhưng chúng ta cũng có thể vận dụng chúng vào các hệ thống điện dân dụng dùng trong nhà như: điều khiển tivi, bật quạt, mở điện trong nhà,các hệ thống báo động hay bất kỳ một thiết bị nào,… Trong thực tế ta có thể thiết kế mạch với quy mô công nghiệp với nhiều chức năng hơn trong một hệ thống, ta có thể lắp đặt các có chế độ hẹn giờ tự tắt các thiết bi trông hệ thống, bộ hiển thị số bằng màn hình LCD,… Bước cao hơn chúng ta có thể nguyên cứu phát triển mạch lên để phục vụ cho việt điều khiển các thiết bị điện trong các nhà máy và xí nghiệp với công suất cao hơn. Bên cạnh đó ta cũng có thể liên kết với việc điều khiển các thiết bị qua mạng Internet để tiện cho việc đi lại. ˜š›™ PHẦN V TÀI LIỆU THAM KHẢO Tra cứu vi mạch số CMOS. Linh kiện quang điện tử ( Dương Minh Trí ). Kỹ thuật điện tử ( Trần Thanh Mai ). Giáo trình điện tử căn bản. ( ) Wesbsite ( ). Giáo trình sử lý tín hiệu số. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Quy nhơn, ngày…tháng…..năm….. Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Đức Thiện MỤC LỤC Trang bìa Lời nói đầu Trang 2 Các thuật ngữ, từ ngữ viết tắt trong đồ án Trang 3 PHẦN I 8). Phần lý thuyết cơ sở Trang 4 a). Giới thiệu về thu phat hồng ngoại Trang 4 Mạch điện IC phát hồng ngoại Trang 4 Mạch điện IC thu hồng ngoại Trang 6 b). Giới thiệu về IC 4013 Trang 8 Cấu tạo và sơ đồ chân Trang 8 Chưc năng các chân Trang 8 c). Giới thiệu về một số linh kiện điện tử sử dụng trong mạch Trang 9 Điện trở - Tụ điện Trang 9 Điôt – Led Trang 9 Mắt nhận hồng ngoại KSM-603LM Trang 13 Giới thiệu vê Rơley Trang 14 IC LA78XX Trang 16 PHẦN II 9). Giới thiệu một số mạch thu phát hồng ngoại ứng dụng Trang 19 a). Tai nghe hồng ngoại Trang 19 b). Vòi nước thông minh Trang 20 PHẦN III 10). Tính toán, thiết kế, thi công mạch điện Trang 23 a). Phương án thiết kế Trang 23 b). Tính toán Trang24 Các linh kiện sử dụng trong mạch Trang24 Thiết kế sơ đồ nguyên lý và mạch in của mạch Trang 25 c). Quá trình thi công Trang 30 PHẦN IV 11). Hướng phát triển của đề tài Trang 30 Hướng phát triển của đề tài Kết luận PHẦN V 12). Tài liệu tham khảo. Trang 31 13) Nhận xét của giáo viên……………………………………………....Trang32