Đồ án thiết kế điều khiển bật, tắt từ xa bằng sóng RF

Đồ án dành cho sinh viên dùng để điều khiển sóng RF từ xa. Đây là đồ án môn học của sinh viên trường đại học Sư phạm Kĩ thuật Hưng Yên thực hiện. Mong các bạn có thể tham khảo qua đó có thể ứng dụng vào đồ án của mình. Cảm ơn các bạn đã quan tâm và theo dõi bài này.

Trang 2

MỤC LỤC

Trang 3

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Trang 4

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kĩ thuật trên con đường công nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Ngành Cơ Điện Tử nói chung đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể Để thúc đẩy nền kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, giàu mạnh thì phải đào tạo cho thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo thì phải đưa ra các phương tiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ con người ngày càng cao mới đáp ứng được nhu cầu của xã hội Trường ĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rất trú trọng đến việc hiện đại hóa trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng như giúp sinh viên có khả năng thực tế cao

Để các sinh viên có khả năng tư duy và làm quen với công việc thiết kế, chế tạo chúng em

đã được giao cho thực hiện đồ án: “ Thiết kế, chế tạo hộp điện, điều khiển bật/tắt từ xa

qua sóng RF” nhằm củng cố kiến thức trong quá trình thực tế.

Điều khiển từ xa là thành phần của một thiết bị điện tử và được sử dụng để điều khiển

chúng từ một khoảng cách không qua dây dẫn Điều khiển từ xa đã liên tục được sử dụng

để điều khiển, được nâng cấp trong những năm gần đây và hiện có them kết nối bluetooth,cảm biến chuyển động

Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy Hoàng Quốc Tuân cùng với sự nỗ

lực của cả nhóm, sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, đến nay đồ án của chúng em về mặt cơ bản đã hoàn thành Trong quá trình thực hiện dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ còn hạnchế, kinh nghiệm còn ít nên không thể tránh khỏi sai sót Chúng mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong khoa để đồ án của chúng em ngày càng hoàn thiện hơn

Trang 5

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1.1: Các ứng dụng của bộ điều khiển từ xa sử dụng sóng RF

- Được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển từ xa như báo trộm, báo động cửa xe, chuông gọi, hệ thống an ninh

- Điều khiển các thiết bị điện tử như tivi, đầu đĩa, máy điều hòa, quạt

- Tắt mở bảng điện, bảng đèn, rèm cửa, camera

Hình 1 1: Các ứng dụng của bộ điều khiển từ xa sử dụng sóng RF

- Sóng vô tuyến xuất hiện tự nhiên do sét hoặc bởi các đối tượng thiên văn Sóng vô tuyến

do con người tạo ra nên dùng cho radar, phát thanh, liên lạc vô tuyến di động và cố định

và các hệ thống dẫn đường khác Thông tin vệ tinh, các mạng máy tính và vô số các ứng dụng khác

Trang 6

- Các tần số khác nhau của sóng vô tuyến có đặc tính truyền lan khác nhau trong khí quyển Trái Đất, sóng dài truyền theo đường cong của Trái Đất, sóng ngắn nhờ phản xạ từ tầng điện ly nên có thể truyền rất xa, các bước sóng ngắn hơn bị phản xạ yếu hơn và truyền trên đường nhìn thẳng.

1.3: Yêu cầu của hộp điện ngoài trời và ứng dụng

1.3.1: Yêu cầu của hộp điện ngoài trời

- Sử dụng chuẩn cắm an toàn và được nối đất

- Tích hợp bộ chống giật nơi đầu nguồn

- Lắp đặt ở vị trí an toàn: độ cao, tránh vùng ẩm ướt và các tác nhân nhiệt

- Nhiệt độ hoạt động trong khoảng từ: -10 ~ 70 oC , có rơ le nhiệt để bảo vệ mạch

- Tủ thiết kế kín và có lỗ thoáng khí và đường lắp đặt cách tường một khoảng nhỏ để tránh ẩm

1.3.2: Ứng dụng

- Điều khiển các công tắc trong hộp điện để bật tắt các thiết bị điện.

- Tránh cho người sử dụng tiếp xúc trực tiếp với các công tắc trong hộp điện khi đường dây trong hộp điện bị hở

- Khi xảy ra cháy nổ có thể nhanh chóng tắt các thiết bị điện để giảm thiệt hại cho các thiết bị

Trang 7

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỘP ĐIỆN

2.1: Yêu cầu công nghệ

- Xây dựng mô hình đơn giản, gọn nhẹ

- Đáp ứng được nhu cầu thẩm mĩ, thuận tiện cho người sử dụng và bảo đảm tính riêng tư

- Điều khiển bật/tắt thiết bị từ xa theo ý muốn của người sử dụng

2.2: Sơ đồ khối

Hình 2 1: Sơ đồ khối

Trang 8

2.2.1: Khối nguồn

- Khối nguồn tạo ra dòng điện và điện thế ổn định cung cấp an toàn

cho cả mạch

- Công suất: P= 18W

- Điện áp đầu vào: U= 100 - 140V

- Điện áp đầu ra: U= 12V

- Dòng điện: I= 1,5A

- Tần số: f= 50 – 60Hz

2.2.2: Khối phát RF

Hình 2 2: Sơ đồ khối mạch phát tín hiệu

- Khối chọn chức năng và khối mã hóa: khi cần phát thì nhấn nút, lúc này tín hiệu sẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh số gồm các bit 0 và 1

- Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi: mã nhị phân sẽ được chốt và được chuyển đổi song song ra nối tiếp và được điều khiển xung dao động nhằm đảm bảo đúng lúc việc chuyển đổi đủ số bit của một mã lệnh

- Khối điều chế và phát: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được điều chế và phát

- Khối thiết bị phát: gồm một hay nhiều led hồng ngoại

- Mạch hoạt động như sau: Khi chúng ta nhấn bất kì phím nào ở bộ điều khiển từ xa thì sau đó bộ mã hóa dữ liệu đó, tín hiệu đã mã hóa được chốt dữ liệu rồi chuyển đổi thành dạng sóng RF từ bộ phận chuyển đổi và được phát đi thiết bị thu

- Sử dụng module phát RF 315 MHz để truyền tín hiệu cho bộ thu và dùng

IC PT2262 mã hóa

Trang 9

2.2.3: Khối thu

Hình 2 3: Sơ đồ khối mạch thu

- Khối thiết bị thu: là led thu hoặc thiết bị thu hồng ngoại

- Khối chuyển đổi và khối giải mã: mã lệnh được chuyển đổi và được giải mã ra thành

số thập phân tương đương

- Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số giao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ đảm bảo cho hoạt động chính xác

Trang 12

2.3.3: Mạch thu

Hình 2 6: Mạch thu

- IC Pt 2272: Khi tác động nút ấn tín hiệu ra lên mức cao nếu flip flop đang ở mức

thấp thì nó sẽ lên mức cao, ngược lại nếu flip flop đang ở mức cao thì nó sẽ lật trạng thái xuống mức thấp

- Diode: ngăn cản dòng ngược chiều

- IC LM358: tạo xung.

- Tụ điện: lọc nhiễu.

- Điện trở: Bảo vệ đèn.

Trang 13

2.3.4: Mạch công suất

Hình 2 7: Mạch công suất

- TransistorC1815: Khuếch đại dòng qua rơ le

- Diode: ngăn cản dòng ngược chiều

- Điện trở: Bảo vệ đèn

- Relay 5v: là một công tắc điều khiển đơn giản, nó dùng một dòng nhỏ để đóng ngắt một dòng lớn Kết cấu của Relay gồm một lõi sắt, cuộn từ và các tiếp điểm

Trang 14

2.3.5: Mạch nguyên lí

Hình 2 8: Mạch nguyên lí

2.4: Nguyên lí hoạt động

Mạch PT 2272 -T4 là bộ giải mã điều khiển từ xa dùng chung với PT 2262

sử dụng công nghệ thu phát sóng RF, Có 8 địa chỉ mã hóa ,4 địa chỉ dữ liệu

Ở mạch thu PT 2272 set chân (chân l> 8) như thế nào thì ở mạch phát PT

2262 (chân l> 8) cũng phải như vậy

Sau khi nghiên cứu nguyên lý hoạt động từng khối của mạch điều khiển

không dây ta tiến hành nghiên cứu nguyên lý hoạt động của toàn mạch Khi

cấp nguồn cho mạch hoạt động thì chân 10 – 13 của PT 2272 ở mức 0 ,

không có dòng kích vào chân B của C1815, lúc này relay không bật

* Khi bật/ tắt thiết bị:

Trang 15

Khi ta nhấn A ở remos chân 14 của PT 2272 có tín hiệu, mạch thu sẽ nhận

tín hiệu truyền qua vào chân 17 của PT 2272 và làm cho chân 10 của PT

2272 được giữ ở mức 1, tín hiệu được đưa vào chân B của C1815 lúc này

dòng từ C sang E cấp điện áp cho relay bật làm cho thiết bị cần điều khiển

thứ nhất bật Khi ta nhấn A lần 2 thì chân 10 của PT 2272 về mức 0 , lúc

này relay đóng

Khi ta nhấn B ở remos chân 14 của PT 2272 có tín hiệu, mạch thu sẽ nhận

thứ nhất bật Khi ta nhấn B lần 2 thì chân 11 của PT 2272 về mức 0 , lúc

này relay đóng

Khi ta nhấn C ở remos chân 14 của PT 2272 có tín hiệu ,mạch thu sẽ nhận

thứ nhất bật Khi ta nhấn C lần 2 thì chân 12 của PT 2272 về mức 0 , lúc

này relay đóng

Khi ta nhấn D ở remos chân 14 của PT 2272 có tín hiệu, mạch thu sẽ nhận

thứ nhất bật Khi ta nhấn D lần 2 thì chân 13 của PT 2272 về mức 0 , lúc

Trang 16

- Máy biến áp hay máy biến thế là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây hay 1 cuộn

dây có đầu vào và đầu ra trong cùng 1 từ trường Cấu tạo cơ bản của máy biến thế thường

là hay nhiều cuộn dây đồng cách điện được quấn trên cùng 1 lõi sắt hay sắt từ ferit

- Máy biến áp là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp xoay chiều

* Cấu tạo:

- Gồm 2 cuộn dây: cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch

- Số vòng dây ở 2 cuộn phải khác nhau, tùy thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2 vàngược lại

- Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện

* Nguyên lí làm việc của máy biến áp:

Máy biến thế hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lí:

+ Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường

+ Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra một hiệu điện thế cảm ứng ( cảm ứng điện)Dòng điện được tạo ra trong cuộn sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thứ cấp Như vậy hiệu điện sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.Khi , , và , , , là số vòng quấn, hiệu điện thế, dòng điện và từ thông trong mạch điện sơ cấp và thứ cấp ( primary và secondary) thì theo Định luật

Faraday ta có:

và

Nếu = thì

Ngoài ra

Trang 17

Như vậy ( máy biến thế lí tưởng)

2.5.2: Diode cầu

* Giới thiệu Diode Cầu

Diode là một linh kiện điện tử được cấu tạo từ 2 lớp bán dẫn tiếp xúc nhau Diode có 2 cực Anode và Cathode Nó chỉ cho dòng điện đi theo 1 chiều từ Anode sang Cathode ( chính xác là khả năng cản trở dòng điện theo chiều AK là rất nhỏ, còn KA là rất lớn).Diode cầu có cấu tạo gồm 4 diode nhỏ có 4 chân

Trang 18

+ Vin – chân nguồn đầu vào

+ GND – chân nối đất

+ V0 – chân nguồn đầu ra

Thông số kĩ thuật:

- Điện áp đầu vào: 10VDC ( max )

- Điện áp đầu ra: 5VDC

- Dòng điện cực đại: 1.5A (max)

- Dải nhiệt độ hoạt động: -40 ~ 800C

- Bảo vệ quá tải, quá nhiệt

- Bảo vệ SOA bán dẫn đầu ra

Hình 2 10: IC ổn áp LM 7805

2.5.4: Tụ lọc nguồn

Tụ điện là một linh kiện thụ động cấu tạo của là hai bán cực bằng kim loại ghép cách nhau một khoảng 4 ở giữa hai bản tụ là dung dịch hay chất điện môi cách điện có điện dung C Đặc điểm của tụ là cho dòng điện xoay chiều đi qua, ngăn cản dòng điện một chiều

Trang 19

Hình 2 11: Tụ lọc nguồnKhi tụ nạp điện thì tụ sẽ bắt đầu nạp điện từ điện áp là 0V và tăng dần đến điện áp UDC theo hàm số mũ đối với thời gian t Điện áp tức thời trên hai đầu tụ của tụ được tính theo công thức:

Khi tụ xả điện thì điện áp trên tụ từ trị số VDC sẽ giảm dần đến 0V theo hàm số mũ đối với thời gian t Điện áp trên 2 đầu tụ khi được xả được tính theo công thức:

Trang 21

• Kênh truyền tín hiệu: 4 kênh

• Công suất truyền: 32mW

Trang 22

o C – D2

o D – D3

2.5.7: Transistor NPN C1815

- Dòng điện cực đại: Ic = 150mA

- Công suất cực đại: Pc = 400mW

Trang 23

Hình 2 15: Relay Songle SRD 5P

- Cấu tạo của relay SRD 5P gồm 2 phần:

Cuộn hút:

Tạo ra năng lượng từ trường để hút tiếp điểm về phía mình

Tùy vào điện áp làm việc người ta chia Relay ra DC: 5V, 12V, 24V – AC: 125V, 220V Cặp tiếp điểm:

Khi không có từ trường ( không cấp điện cho cuộn dây ): Tiếp điểm 1 được tiếp xúc với 2 nhờ lực của lò xo Tiếp điểm thường đóng

Khi có năng lượng từ trường thì tiếp điểm 1 bị hút chuyển sang 3

Trong relay có thể có 1 cặp tiếp điểm, 2 cặp tiếp điểm hoặc nhiều hơn

Điện áp đầu ra tối đa: 250VAC

Dòng điện tối đa: 10A

Công suất đầu ra: P(max)= U.I =250VAC x 10A = 2500W

Trang 24

2.6: Cách sử dụng và một số chú ý về sản phẩm

2.6.1: Cách sử dụng

- Lắp đặt hoặc để mạch thu cố định; Mạch thu và remote tránh ẩm ướt chạm chập

- Nối tải ( Thiết bị cần tắt, mở ) với 04 Rơle 1,2,3,4 trên mạch thu ( Trong trường | hợp này tải là 04 bóng đèn 220VAC được đấu sẵn với 04 rơle

- Gắn 02 pin tiểu ( Loại 1,5v viên ) để cấp nguồn cho mạch phát ( Remote )- Chú

ý gắn pin dung kích cỡ, đúng cực + và – theo ký hiệu trên remote

- Cấp điện cho mạch thu:

+ Cắm điện 220VAC

+ Bấm 4 phím bấm trên remote ( A,B,C,D ) để điều khiển ngắt, đóng 04 rơle Lúc này

04 relay tương ứng với 04 phím bấm sẽ ngắt, đóng Ứng với mỗi phím sẽ điều khiển cho một kênh khác nhau

2.6.2: Một số lưu ý

- Treo nơi khô ráo

- Không ẩm ướt tránh chạm chập thiết bị

- Điều khiển thiết bị theo mong muốn

- Dùng phổ biến tại nhiều nơi gia đình, phòng học, cơ quan…

Trang 25

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1: Kết luận

3.1.1: Kết quả

- Ứng dụng thành công trong việc sử dụng sóng RF để điều khiển thiết bị từ xa

- Thiết kế, chế tạo thành công hộp điện

- Hoàn thành bản thuyết minh theo đúng thời gian được giao

3.1.2: Hạn chế

- Khoảng cách điều khiển vẫn còn ngắn

- Công suất của mạch vẫn còn hạn chế

- Vì tận dụng các hộp có sẵn trên thị trường nên chưa thực sự nhỏ gọn

- Tính thẩm mỹ chưa cao

3.2: Kiến nghị

- Tăng khoảng cách điều khiển bằng cách sử dụng các remote có độ phát sóng rộng hơn

- Thiết kế, chế tạo lại hộp điện sao cho nhỏ gọn và tăng độ thẩm mĩ

- Sau khi đáp ứng điều kiện yêu cầu có thể sản xuất đại trà, thương mại hóa sản phẩm

Định dạng
Số trang	25
Dung lượng	2,85 MB