phổ hồng ngoại tín hiệu điều khiển bằng hồng ngoại, và thiết kế chế tạo thiết bị bằng khoảng cách giữa thiết bị điều khiển và thiết bị được điều khiển

> Chuyển động của các điện tử> Dao động của các hạt nhân quanh các vị trí cân bằng > Chuyển động quay của cả phân tử như một khối thống nhất ứng với ba dạng chuyển động này, trong phân t

Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G I A H À N Ộ I

K H O A C Ô N G N G H Ệ

BÙI XUÂN SƠN

HỔNG NGOẠI

Đ A I HOC cuoc GIA HA NỌ! Ị

TRUNGTẢM THGMB TIN THƯ Y Ộ

3

3 3 4

17 19 19

19

21

25

27 27 28 28 31 33

TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN BẰNG H ồN G NGOẠI

2.1 ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA TÍN HIỆU Đ iề u KHIEN

2.2 TÍN HIỆU ĐIỀU KHIEN c ủ a m ộ t s ố HÃNG TIÊU B iểu

2 2 1 H ã n g P h illip s v à m ã R C 5

2 2 2 H ã n g S O N Y

2 2 3 H ã n g J V C

3.2 CÔNG NGHỆ KẾT HỢP DỬLIỆU H ồN G NGOẠI IrDA 44

PHẦN II THỤC NGHIỆM: THIÊT k ế , chê ' t ạ o t h iế t bị t ả n g 5 0

KHOẢNG CÁCH GIỮA THIÊT BỊ ĐlÊU KHIEN v à

THIẾT BỊ ĐƯỢC ĐIỀU KHIEN CHƯƠNG 4 C ơ SỞ CỦA VIỆC XÂY DỤNG THỤC NGHIỆM 50

L Ờ I M Ở ĐẦU

Khi nghiên cứu cấu trúc hoá học và các trạng thái chuyển động của phân

tử, người ta đã tìm ra được đặc tính bức xạ hồng ngoại của vật chất và vẫn thường quen gọi là tia hồng ngoại hay sóng hồng ngoại

Bức xạ hồng ngoại có rất nhiều trong tự nhiên, chúng thường xuất hiện trong các nguồn có bức xạ nhiệt Trong kỹ thuật sóng hồng ngoại được tạo ra nhờ quá trình biến đổi điện - quang và được dùng rất phổ biến trong xử lý thông tin

Tia hồng ngoại có thể dễ dàng được tạo ra nhưng lại không bị ảnh hưởng bởi trường điện từ, nhờ đó nó được sử dụng trong giao tiếp trao đổi thông tin

và điều khiển

Úng dụng sóng hồng ngoại trong điều khiển từ xa đã được thực hiện từ nhiều năm nay và đó cũng là ứng dụng thuộc lĩnh vực điều khiển bằng vô tuyến Chính vì vậy nó có thể cho phép và tham gia thực hiện được nhiều chức năng điều khiển, tuỳ thuộc vào đặc tính kỹ thuật của thông tin điều khiển Tuy nhiên điều này chỉ được thực hiện trong phạm vi của khoảng cách ngắn và trực tiếp Đó là một trong những hạn chế của lĩnh vực ứng dụng này

Giải pháp thích hợp để khắc phục nhược điểm trên cho các thiết bị dùng điều khiển từ xa bằng hồng ngoại là sử dụng thiết bị tăng khoảng cách bằng dây dẫn kim loại Đây cũng chính là nội dung của việc xây dựng thực nghiệm

Thiết bị tăng khoảng cách giữa thiết bị điều khiển và thiết bị được điều khiển của bản luận văn này

Tôi cho rằng những nội dung trình bầy trong bản luận văn không tránh khỏi những thiết sót, vì thế tôi mong nhận được sự lượng thứ và góp ý của người đọc

Tôi xin chân thành cảm om tập thể các Giáo sư, phó Giáo sư, các Tiến sĩ

và các Giảng viên Khoa Công nghệ thuộc Đại hoạc Quốc gia - Hà nội, đặc

biệt là Tiến sĩ Vương Đạo Vy đã trang bị cho tôi những kiến thức và phương pháp luận, phương pháp nghiên cứu khoa học vô cùng quý báu, đã định hướng

và giúp tôi để hoàn thành bản luận văn này

Tác giả

Bùi Xuân Sơn

L Ý T H U Y Ế T BỨC X Ạ H Ổ N G N G O Ạ I V À Ứ N G D Ụ N G

CHUƠNG 1 - PHỔ HỔNG NGOẠI

PHẨN I

1.1 C ơ SỞ LÝ THUYẾT CỦA P H ổ H ồN G NGOẠI

Ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia hồng ngoại, đều là các dạng khác nhau của bức xạ điện từ, chúng chỉ khác nhau về độ dài bước sóng Chẳng hạn

xạ của ánh sáng nhìn thấy có bước sóng từ 396 đến 760 n m ,

Tính chất hạt của ánh sáng thể hiện qua sự tương tác của ánh sáng với vật chất Ánh sáng gồm các hạt photon có năng lượng phụ thuộc duy nhất vào tần

Hồng ngoại gần

trung bình

Vệ tinh Radar

Vô tuyến

Radio

Hình 1.1 Sự phân bố vùng bước sóng của sóng điộn từ

Phổ hồng ngoại chiếm một vùng khá rộng trong phổ tần số của sóng điện

ngoại trung bình và hồng ngoại xa Hồng ngoại được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ thông tin hiện đại, trong tự động hoá các quá trình điều khiển Trong kỹ thuật truyền tin bằng sợi quang, người ta có thể truyền cùng một lúc

15.000 cuộc điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi quang dẫn với đường kính 0,13 mm Trong truyền dữ liệu, lượng thông tin được truyền đi bằng bức xạ hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ.

Dựa vào bước sóng của bức xạ hồng ngoại mà người ta có thể dò tìm được bức xạ nhiệt của vật chất, của cơ thể người, cách hàng km với độ

thu được hình ảnh nhiệt

Khi nghiên cứu cấu trúc hoá học và các trạng thái chuyển động của phân

tử, người ta đã tìm ra được đặc tính bức xạ hồng ngoại của vật chất Đó chính

là dựa trên cấu trúc hoá học của phân tử và dao động, chuyển động quay của phân tử

1.1.1 Trạng thái năng lượng của phân tử

Theo quan điểm hoá học, phân tử là phần tử nhỏ nhất của một chất còn mang đầy đủ tính chất hoá học của chất đó Phân tử được cấu tạo từ các nguyên tử thông qua liên kết hoá học Nguyên nhân của sự liên kết giữa nguyên tử để tạo thành phân tử là sự tương tác của các điện tử hoá trị Các điện tử này thì thường tương đối tự do, nó không bị gắn quá chặt vào một hạt nhân cố định mà có thể chuyển động quanh hạt nhân này hay hạt nhân khác với những xác suất khác nhau

Đứng về mặt cơ học phân tử có thể xem như là một tập hợp gồm hai loại hạt có khối lượng rất khác nhau, là các hạt nhân có khối lượng M và các điện

tử có khối lượng m « M Trong phép gần đúng, có thể coi khối lượng của phân tử như tập trung tại một số điểm riêng biệt là các hạt nhân

Khi phân tử được chiếu bởi một nguồn bức xạ nào đó, thì bức xạ có thể

bị khuyếch tán hoặc bị hấp thụ bởi các phân tử Sự khuyếch tán không làm thay đổi tần số của bức xạ được gọi là sự khuyếch tán thường, còn sự khuyếch tán làm thay đổi tần số của bức xạ được gọi là khuyếch tán tổ hợp

Trong phân tử luôn luôn tồn tại ba dạng chuyển động:

> Chuyển động của các điện tử

> Dao động của các hạt nhân quanh các vị trí cân bằng

> Chuyển động quay của cả phân tử như một khối thống nhất

ứng với ba dạng chuyển động này, trong phân tử có ba loại trạng thái năng lượng như sau:

> Năng lượng của điện tử: Năng lượng này phụ thuộc vào sự phân bố của điện tử trong vật chất Sự biến thiên của năng lượng điện tử gắn liền với

sự chuyển dời của các điện tử từ phân tử này sang phân tử khác Năng lượng của điện tử được ký hiệu là Ee

> Năng lượng dao động: Năng lượng dao động được tạo ra do sự dao động của các hạt nhân nguyên tử xung quanh vị trí cân bằng của chúng trong phân tử Năng lượng dao động được ký hiệu là Ed

> Năng lượng quay: Năng lượng quay được tạo ra do sự quay của phân tử xung quanh những trục nào đó của phân tử Năng lượng quay được ký hiệu là Eq

Các dạng năng lượng trên của phân tử đều là các giá trị gián đoạn, người

ta thường coi năng lượng toàn phần E của phân tử là tổng của năng lượng điện

tử Ee , năng lượng dao động Ed và năng lượng quay Eq

Công thức trên chỉ là gần đúng bởi vì cả ba dạng chuyển động ứng với ba dạng năng lượng trên không độc lập với nhau mà chúng có tương tác với nhau Chẳng hạn khi phân tử quay nhanh, lực ly tâm làm cho các phân tử dãn xa nhau hơn và làm thay đổi những đặc trưng của chuyển động, hay khi một điện

tử chuyển động thì lực tương tác giữa điện tử và hạt nhân thay đổi cũng làm ảnh hưởng đến đặc trưng chuyển động của phân tử

Khi hấp thụ bức xạ, phân tử chuyển từ mức năng lượng này lên mức năng lượng khác cao hơn, chẳng hạn từ trạng thái điện tử cơ bản lên trạng thái điện

tử kích thích Năng lượng mà phân tử được bổ sung khi hấp thụ bức xạ không

được giữ lâu mãi Thời gian phân tử giữ năng lượng hấp thụ rất ngắn, khoảng

thụ đó Sự va chạm giữa các phân tử dẫn đến việc phân bố lại năng lượng giữa chúng Do đó năng lượng mà phân tử hấp thụ được có thể chuyển thành năng lượng quay, năng lượng dao động và năng lượng chuyển động tịnh tiến của các phân tử khác theo nguyên tắc phân bố đều

Biến thiên của năng lượng điện tử AEe lớn hơn biến thiên của năng lượng dao động AEd khoảng 10 đến 100 lần Biến thiên của năng lượng dao động lớn hơn biến thiên của năng lượng quay AEq khoảng 100 đến 1000 lần Hình 1.2 biểu diễn sự phân bố năng lượng của phân tử gồm hai nguyên tử, trong đó j0,

động, E(), Eị là các trạng thái năng lượng điện tử Vì AEe» AEd » AEq nên

ta thấy trên hình vẽ biểu diễn các mức năng lượng quay thì phân bố rất xít nhau, các mức năng lượng dao động phân bố xa nhau hơn, còn các trạng thái năng lượng điện tử thì phân bố càng xa hơn

Mỗi trạng thái điện tử cơ bản hay kích thích bao gồm một số trạng thái năng lượng dao động khác nhau, trong mỗi trạng thái năng lượng dao động lại gồm một số trạng thái năng lượng quay khác nhau Do đó khi có sự chuyển mức năng lượng của điện tử thì thường kèm theo sự biến thiên của năng lượng dao động và năng lượng quay của phân tử

Khi ở nhiệt độ không tuyệt đối, lớp vỏ điện tử của các phân tử không bị kích thích, hoạt động quay của phân tử cũng không xẩy ra Mặc dù vậy, phân

tử vẫn có một năng lượng dao động nào đó và được gọi là năng lượng dao động ở điểm không Khi tăng dần năng lượng chuyển động nhiệt của phân tử

từ 0,03 đến 0,3 kcal/mol thì trạng thái quay của phân tử được kích thích nhưng trạng thái dao động và trạng thái điện tử vẫn chưa được kích thích

Khi năng lượng chuyển động nhiệt của phân tử từ 0,3 đến 12 kcal/mol thì trạng thái dao động của phân tử bắt đầu được kích thích và những photon được

sinh ra ứng với biến thiên của năng lượng dao động, ở trạng thái này có bước sóng trong khoảng 2,5 đến 100 ụm nghĩa là ứng với các bức xạ hồng ngoại Ở

thích, mà chỉ có trạng thái quay được kích thích và chỉ những phân tử có chứa nguyên tử nặng (có tần số dao động phân tử thấp) mới có trạng thái dao động được kích thích

Trạng thái điện tử

cơ bản

Hình 1.2 Các trạng thái năng lượng của phân tử hai nguyên tử

Để kích thích điện tử cần phải có năng lượng lớn hơn nhiều vào khoảng vài chục đến hàng trăm kcal/mol Năng lượng đó ứng với các bức xạ thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy hoặc vùng tử ngoại

Các bức xạ có năng lượng thấp như sóng cực ngắn hoặc hồng ngoại xa chỉ đủ làm thay đổi trạng thái quay của phân tử, vì vậy khi nghiên cứu sự hấp thụ bức xạ trong vùng hồng ngoại xa hoặc vùng vi sóng ta sẽ thu được phổ quay thuần tuý.

Năng lượng của bức xạ theo Planck thì nó không phải là liên tục m à là gồm bởi các lượng tử năng lượng nhỏ bé tỉ lệ với tần số co Các dao động tử (phân tử chẳng hạn) chỉ có thể phát ra hoặc hấp thụ năng lượng từng đơn vị gián đoạn, từng lượng nhỏ nguyên vẹn gọi là lượng tử năng lượng Độ lớn của lượng tử năng lượng không phải là cố định mà phụ thuộc vào tần số của dao động tử và được xác định bởi hệ thức Planck:

Phổ quay thuần tuý gồm các vạch rất xít gần nhau và cách đều nhau, mỗi vạch có tần số được xác định bằng:

1.1.2 Phổ hồng ngoại

Khi phân tử hấp thụ bức xạ ở vùng hồng ngoại gần, trạng thái dao động

bị kích thích (trạng thái điện tử vẫn chưa được kích thích), các lượng tử năng lượng dao động của phân tử có tần số được xác định bằng:

Vì AEd » AEq nên cùng với biến thiên năng lượng dao động AEđ luôn luôn có biến thiên năng lượng quay AEq Do đó khi ta thu phổ của năng lượng dao động thì đồng thời ta cũng thu được phổ năng lượng quay Để đơn giản ta gọi là phổ dao động hoặc phổ hồng ngoại Phổ dao động trong vùng hồng ngoại thu được là các đám vạch với tần số:

( 0 = CDd + Cừq

Trong đó m ỗi đám vạch của phổ dao động là chồng chất của các vạch mảnh của phổ quay.

Nếu phân tử hấp thụ các bức xạ có năng lượng lớn hơn như bức xạ của ánh sáng nhìn thấy hoặc bức xạ tử ngoại thì năng lượng điện tử của phân tử sẽ

bị thay đổi Nếu chỉ có trạng thái điện tử thay đổi thì phổ hấp thụ tương ứng sẽ

có tần số:

Tuy nhiên như trên đã nêu khi có sự chuyển mức năng lượng của điện tử thì thường kèm theo biến thiên năng lượng của dao động và năng lượng quay nên phổ thu được trong vùng năng lượng của điện tử là các đám vạch với tần số:

(0 = © e + COd + (Oq

và được gọi là phổ hấp thụ điện tử

1.2 QUANG PHỔ QUAY VÀ QUANG PHổ DAO ĐỘNG QUAY

1.2.1 Điều kiện về tính quang hoạt

Phân tử không thể hấp thụ bức xạ một cách hỗn loạn, mà chỉ hấp thụ những bức xạ tương ứng chính xác với biến thiên giữa các mức năng lượng của chúng Ngoài ra để phân tử hấp thụ năng lượng khi tương tác với hợp phần điện của bức xạ điện từ, cần phải có thêm điều kiện là sự chuyển mức năng lượng nhất thiết phải kèm theo sự thay đổi của các trung tâm điện tích trong phân tử, tức là thay đổi sự phân bố điện tích trong phân tử Theo điều kiện này

không có quang phổ quay và quang phổ dao động, bởi vì kiểu dao động hoá trị đối xứng không làm thay đổi moment lưỡng cực của phân tử nên sự quay và

sự dao động của chúng không làm xuất hiện một sự bất đối xứng về điện

Đ ối với các phân tử nhiều nguyên tử, việc xét đoán một chuyển mức nãng lượng chẳng hạn một dao động nào đó có thoả mãn điều kiện trên hay không thì cần phải xem xét cụ thể tính đối xứng của phân tử Những chuyển mức được phép thì có xác suất chuyển lớn và được đặc trưng bởi cường độ hấp thụ lớn, những chuyển mức bị cấm thì có xác xuất chuyển nhỏ và đặc trưng bởi cường độ hấp thụ nhỏ.

Các yếu tố đối xứng thông thường là: Tâm đối xứng (ký hiệu là i); mặt phẳng đối xứng hay còn gọi là mặt phẳng gương, mặt phẳng phản chiếu, mặt phẳng phản xạ (ký hiệu là ơ); trục đối xứng hay gọi là trục quay (ký hiệu là C)

Nếu phân tử quay được n vị trí tương đương khác nhau so với trục đã chọn thì ta nói trục quay đó là trục quay bậc n và ký hiệu là Cn M ỗ i lần phân

tử quay quanh trục Cn một góc 2rc/n ta đều được một định hướng tương đương

và sau n lần quay ta sẽ được chính vị trí của phân tử ban đầu

Nếu phân tử được thực hiện bởi thao tác quay xung quanh một trục rồi sau đó lấy đối xứng qua mặt phẳng vuông góc với trục quay hoặc lấy đối xứng trước rồi quay sau Nếu sau hai thao tác đó ta thu được một cấu trúc tương đương ban đầu thì ta nói phân tử đó một trục quay phản xạ

Xác định các mặt phảng: Mặt phẳng đối xứng chứa trục đối xứng bậc cao nhất được gọi là mặt phẳng đứng; mặt phẳng vuông góc với trục đối xứng bậc cao nhất được gọi là mặt phẳng nằm ngang

Tiêu chuẩn về tính quang hoạt: Nếu ảnh gương của phân tử không trùng với chính nó thì phân tử là quang hoạt, nếu ngược lại thì phân tử không có tính quang hoạt Đ ố i với những phân tử có cấu trúc phức tạp việc xét xem vật và ảnh gương có trùng nhau hay không là khó thực hiện V ì vậy cần phải có một tiêu chuẩn dựa vào tính đối xứng để xem xét một phân tử có tính quang hoạt hay không có tính quang hoạt Tiêu chuẩn đó là: “ Nếu phân tử không có trục quay phản xạ thì phân tử là mất đối xứng và nó có tính quang hoạt”

Phổ hấp thụ hổng ngoại chính là phổ dao động quay, vì khi hấp thụ bức

xạ hồng ngoại thì cả chuyển động dao động và chuyển động quay của phân tử đều bị kích thích Để tìm hiểu về sự quay và phổ quay của phân tử ta xét một

hệ sau:

Giả sử ở phân tử hai nguyên tử, khối lượng của hai nguyên tử là m, và m 2 tập trung tại tâm của hai hạt nhân đặt cách nhau một khoảng r0 và trong quá trình chuyển động khoảng cách giữa hai hạt luôn cố định, đó là quay tử rắn (xem hình 1.3) Bài toán về chuyển động quay của hệ trên quy về bài toán của một hệ hạt duy nhất với khối lượng rút gọn là m

m m, m

Hình 1.3 Sơ đổ mô tả moment cùa quay tử

Phổ quay của phân tử được sinh ra do sự chuyển dịch giữa các mức năng lượng quay Đối với quang phổ quay thuần tuý của phân tử hai nguyên tử thì

sự chuyển dịch giữa các mức năng lượng quay tuân theo nguyên tắc: Phân tử chỉ hấp thụ những bức xạ tương ứng chính xác với biến thiên giữa các mức năng lượng của chúng và sự chuyển mức năng lượng nhất thiết phải kèm theo

sự thay đổi của các trung tâm điện tích trong phân tử, tức là thay đổi sự phân

bố điện tích trong phân tử Chuyển dịch này tuân theo quy tắc chọn lọc Aj =

±1.

Nếu Aj = +1 thì phân tử ứng với quá trình hấp thụ bức xạ

Nếu Aj = -1 thì phân tử ứng với quá trình phát xạ

Giả sử có sự chuyển dịch từ mức quay j n lên j m , khi đó biến thiên năng lượng giữa hai mức là:

AEq = hQjm(jm+ l) - hQjn(jn+ l) = hQ {jm(jm+ l) - hQ(jn(jn+l)ỉ khi đó tần số quay của vạch phổ hấp thụ tương ứng là:

A E

a ' = —

V ì Aj = +1 nên j m = j n + 1 do đó ta có:

thay j n bằng các giá trị 0, 1,2, 3, vào công thức trên, ta sẽ thu được các giá trị có tần số tương ứng CD = 2Q, 4Q, 6 Q , Như vậy, phổ quay của phân tử hai nguyên tử (nếu coi là một quay tử rắn) là một dẫy vạch cách đều nhau và khoảng cách giữa hai vạch cạnh nhau là

A to = 2Q = - \ -

%7Ĩ I

Tuy nhiên, mẫu quay tử rắn áp dụng ở đây không được chính xác bởi vì khi phân tử thực hiện chuyển động quay, nó luôn chịu một lực ly tâm và do vậy, khoảng cách giữa hai hạt nhân nguyên tử sẽ thay đổi

Phổ quay của phân tử giữ một vai trò quan trọng trong việc nhận dạng các chất và xác định khoảng cách giữa các hạt nhân nguyên tử, xác định góc

1.2.3 Sự dao động của phân tử và phổ dao động quay

Để xác định trạng thái năng lượng dao động của phân tử gồm hai nguyên

tử, ta có thể sử dụng các kết quả của dao động tử điều hoà Trong cơ học cổ điển, dao động tử điều hoà đơn giản là hai khối cầu A và B gắn với nhau bởi

K h i A và B dao động dọc theo trục AB, giả sử biến thiên khoảng cách giữa chúng là Ar, khi đó sẽ xuất hiện một lực luôn luôn có su hướng kéochúng về vị trí cân bằng Lực đó gọi là lực triệu hồi, nó tỉ lệ với Ar và hướngngược chiều với chiều chuyển dịch của A và B

f = - k A r ( 1 7 ) trong đó k là hệ số tỉ lệ được gọi là hằng số lực

Trong phân tử, liên kết hoá học giữa hai nguyên tử đóng vai trò gây ra lực triệu hồi Việc tính toán theo cơ học cho thấy giữa tần số dao động co<j, hằng số lực k và khối lượng rút gọn m có liên hệ theo công thức:

Theo biểu thức (1.10), đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc thế năng của phân tử hai nguyên tử vào khoảng cách r giữa hai nguyên tử là một parabol

Theo cơ học lượng tử, đối với dao động điều hoà, năng lượng toàn phần

Ed chỉ có thể nhận một dẫy giá trị gián đoạn phù hợp với hệ thức:

E d = V = ( v + ị) h c o d ( 1 1 1 )

Trong đó V là số lượng tử dao động , V = 0, 1, 2, 3 ,

ở trạng thái dao động thấp nhất V = 0, dao động của phân tử vẫn có nănglượng Ed = —h(0d. Năng lượng này gọi là năng lượng không, ngay cả ở nhiệt

độ không tuyệt đối

Theo công thức (1.11) hiệu giữa hai mức năng lượng liền kề nhau luôn bằng hcod V ì vậy trên hình 1.5 những mức năng lượng dao động được biểu diễn bởi những đường thẳng nằm ngang cách đều nhau

Trong thực tế, dao động của phân tử không phải là dao động điều hoà

K h i hai hạt nhân lại gần nhau, lực tương tác tăng lên nhanh hơn so với lúc khi chúng rời xa nhau Do đó đường biểu diễn thế năng theo khoảng cách r không phải là một đường parabol mà là một đường cong không đối xứng (hình 1.6)

i i

V(r)

Hình 1.5 Phân bố các mức năng lượng của dao

động điểu hoà của phân tử hai nguyên tử

Hình 1.6 Phân bô' các mức năng lượng của dao động không điéu hoà của phân tử hai nguyên tử

K h i s ố lượng tử V tăng lên thì hiệu giữa các mức năng lượng cạnh nhau giảm dần và triệt tiêu khi biên độ dao động đạt đến mức làm phân ly phân tử Kết quả là ta thu được phổ dao động của phân tử hai nguyên tử gồm nhiều dẫy vạch, mà m ỗi dẫy hợp thành một “ âm” cơ bản và các “ hoạ âm”

Tuy nhiên, thực tế thì không thể thu được quang phổ dao động thuần tuý như vậy, vì khi năng lượng đủ lớn để kích thích các trạng thái dao động của phân tử thì nó cũng làm thay đổi cả các trạng thái quay của phân tử Do kết quả của sự chồng chất bởi các mức lượng tự quay nằm trong các mức lượng tử dao động của phân tử (xem hình 1.2) mà nhờ đó ta thu được mỗi vạch phổ dao động là tập hợp của nhiều vạch phổ nhỏ của phổ quay V ì vậy, nó được gọi là phổ dao động quay và thường được gọi là phổ dao động Người ta có thể thu được phổ dao động quay khi kích thích phân tử bằng bức xạ hồng ngoại, do đó

nó còn được gọi là phổ hấp thụ hồng ngoại hay đơn giản là phổ hồng ngoại (Infrared spectra - IR)

Trong các phân tử có từ ba nguyên tử trở lên, ngoài các dao động dãn và nén dọc theo các trục liên kết giữa các nguyên tử còn có loại dao động làm thay đổi góc giữa các liên kết nguyên tử

Dao động dãn và nén theo trục liên kết gọi là dao động hoá trị

Dao động làm thay đổi góc giữa các liên kết gọi là dao động biến dạng

V iệc giải thích nguồn gốc của từng vân hấp thụ trên phổ hồng ngoại của các phân tử có nhiều nguyên tử là một việc làm rất khó khăn, bởi vì số các kiểu dao động tăng lên khi số nguyên tử của phân tử tăng Các dao động trong phân tử lạ i tương tác với nhau làm biến đổi lẫn nhau, nên chúng không còn tương ứng với tần số dao động cơ bản nữa Ngoài ra còn có thể có nhiều dao động có tần số trùng nhau gây ra hiệu ứng cộng hưởng,

Để việc phân tích được đơn giản, người ta đưa vào khái niệm “ dao động nhóm” Theo quan niệm “ dao động nhóm” , những nhóm nguyên tử giống nhau trong phân tử có cấu tạo khác nhau sẽ có những dao động định vị thể hiện ở những tần số giống nhau Những tần số ứng với các dao động nhóm được gọi là tần số đặc trưng nhóm Nó phụ thuộc vào m ối liên kết giữa các nguyên tử trong nhóm và khối lượng của các nguyên tử tham gia liên kết, các hiệu ứng điện tử, hiệu ứng không gian và liên kết nội phân tử

1.3 CƯỜNG ĐỘ V À H ÌN H D Ạ N G C Ủ A V Â N P H ổ H ổ N G N G O Ạ I

K hi phân tích phổ hồng ngoại, ngoài việc xem xét vị trí (tần số) của vân phổ còn phải xét đến cường độ và hình dạng của vân phổ

1.3.1 Cường độ của phổ hồng ngoại

Cường độ hấp thụ là biểu hiện của xác suất chuyển dời năng lượng từ trạng thái dao động thấp lên trạng thái năng lượng dao động cao hơn Theo lý thuyết hạt, cường độ của bức xạ được xác định bởi số hạt photon Chùm tia bức xạ mạnh (cường độ lớn) thì ứng với dòng photon dày đặc K hi bức xạ đi qua một môi trường vật chất hấp thụ nào đó thì một số hạt photon bị giữ lại (hấp thụ) làm cho dòng photon giảm đi hay cường độ nhỏ đi

Việc nghiên cứu lý thuyết của hấp thụ bức xạ hồng ngoại, cho thấy cường độ hấp thụ bức xạ hổng ngoại không liên quan trực tiếp đến moment lưỡng cực |J của liên kết phân tử, mà nó liên quan trực tiếp đến sự biến thiên moment lưỡng cực theo khoảng cách liên kết giữa hai nguyên tử dụ/dr

Chính vì vậy, không phải liên kết nào có moment lưỡng cực lớn đều có

lưỡng cực là 0,1 có cường độ hấp thụ tương đối là 53, trong khi đó phân tử ClBr có moment lưỡng cực là 0,57 nhưng lại có cường độ hấp thụ tương đối là 1

Đ ố i với các phân tử gồm hai nguyên tử hoàn toàn đối xứng như H 2, 0 2,

N 2, dao động của hai nguyên tử trong phân tử không gây ra sự biến thiên về moment lưỡng cực, dụ/dr = 0 V ì vậy, cường độ hấp thụ cũng bằng không Nói cách khác các phân tử đó không hoạt động trong phổ hồng ngoại

K h i một chùm sáng đơn sắc, song song, có cường độ I0 chiếu thẳng góc lên bề dày L của một môi trường hấp thụ, thì sau khi đi qua lớp vật liệu hấp

O A I H Ọ C O U C "

thụ, cường độ của chùm sáng còn lại là I Thực nghiệm đã xác định được sự liên hệ giữa I0 và I được biểu diễn bởi phương trình:

I

Trong đó k là hệ số tỉ lệ phụ thuộc vào vật liệu hấp thụ và tần số của bức xạ; n

là số m ol của vật liệu nghiên cứu đặt trên đường đi của bức xạ

Việc định lượng chính xác cường độ của vân phổ hồng ngoại là một việc làm rất khó khăn Cường độ của vân phổ hồng ngoại có thể được đánh giá qua diện tích của vân phổ (cường độ tích phân) Tuy nhiên, việc đo diện tích vân phổ là một công việc rất tỉ m ỉ và mắc sai số lớn, vì vậy ngày nay người ta chỉ đánh giá cường độ vân phổ hồng ngoại một cách định tính với ba mức độ: mạnh, trung bình và yếu Những vân phổ có độ truyền qua mạnh là những vân phổ hấp thụ yếu, những vân phổ có độ truyền qua yếu là những vân phổ hấp thụ mạnh

Visibỉe VVavelenglh (um) range

Hình 1.7 Vân phổ hổng ngoại

Phổ hồng ngoại thường được biểu diễn dưới dạng đường cong sự phụ thuộc của phần trăm truyền qua [IOOCIq/I)] vào số sóng (v) hoặc bước sóng (X) của bức xạ Sự hấp thụ của các nhóm nguyên tử được thể hiện bởi những vân phổ với các đỉnh phổ tại một số lượng sóng xác định vẫn thường gọi là tần số.Các vân phổ hồng ngoại nói chung thường mảnh và nhọn Tuy nhiên cũng có những vân phổ trải ra trong một vùng tần số rộng (xem hình 1.7) Các vân phổ hồng ngoại sinh ra do sự chuyển mức năng lượng hoặc các chuyển động cơ bản của phân tử như đã nêu trong phần trên gây ra gọi là các vân phổ hồng ngoại cơ bản Các vân phổ không liên quan trực tiếp đến các chuyển động cơ bản của phân tử mà do các chuyển động tương tác hay do hiện tượng cộng hưởng giữa một vân cơ bản với một vân “ hoạ âm” hoặc giữa một vân cơ bản với một vân tổ hợp gây ra gọi là vân phổ hồng ngoại không cơ bản.

1.4 CÁC Đ Ặ C T ÍN H C H U N G C Ủ A BỘ C Ả M B IÊ N H ồ N G N G O Ạ ICác thiết bị quang điện tử sử dụng tương tác giữa ánh sáng và điện tử trong các vật liệu để tạo ra hiệu ứng vật lý được dùng rất phổ biến trong kỹ thuật xử lý thông tin

Việc lựa chọn thiết bị thu, phát (cảm biến) hồng ngoại cho một hệ thống phụ thuộc vào đặc tính của chúng như: miền phổ độ nhậy, các mức tín hiệu quang học, mức tín hiệu điện mong muốn, nhiễu cực đại cho phép, đáp ứng ở vùng tần số nào, vv

1.4.1 Đặc tính dòng và áp

K h i ánh sáng chiếu vào một vật hấp thụ có cường độ I0 thì sau khi qua lớp vật liệu hấp thụ cường độ ánh sáng còn lại là I và khi đó I < I0, đó là vì cường độ ánh sáng khi qua lớp vật liệu hấp thụ nó phụ thuộc rất lớn vào đặc tính của vật liệu hấp thụ, vào các nguồn nhiễu và các hiệu ứng vật lý, hoá học

1.3.2 Hình dạng của vân phổ hồng ngoại

xuất hiện trong vật liệu, ngoài ra một phần của ánh sáng chiếu vào vật hấp thụ

bị mất đi do phản xạ với bề mặt tiếp xúc

Để nghiên cứu các tính chất của bộ cảm biến hồng ngoại thì cần phải xây dựng đặc tính tĩnh quan hệ giữa dòng điện và điện áp i = f(v) Đặc tính tĩnh này cần được giới hạn trong miền công suất, bằng việc lựa chọn điểm làm việc tĩnh để không làm ảnh hưởng đến bộ cảm biến và cho phép chọn điểm làm việc trên đoạn tuyến tính của đặc tính Điểm làm việc là giao điểm giữa đường tải do điện trở R và điện áp phân cực v 0 quyết định, đồng thời còn phụ thuộc vào họ đặc tuyến dòng - áp

Từ hình vẽ 1.8 ta thấy rằng trong đoạn tuyến tính của đặc tuyến dòng -

áp, biến thiên của các thông số theo phương trình đạo hàm riêng như sau:

Từ phương trình 1.14 ta có thể xác định được các thông số: độ nhậy theo quang thông (Sj, Sv), trở kháng (Z), độ dẫn nạp (A ) của cảm biến Công suất trên tải sẽ cực đại khi z = Rtải.

Quang thông

Dưới tác dụng của nhiễu các đáp ứng này bị tác động tạo nên độ biến thiên của dòng và áp xung quanh giá trị trung bình của tín hiệu Các biến thiên này có thể được phân thành hai loại như sau:

Nhiễu phụ thuộc vào các thông số bên ngoài như: Nhiệt độ, quang thông hoặc do sự lão hoá của hệ thống

Nhiễu xuất hiện do bản chất hạt của vật chất và bức xạ của nguyên tử, các hiệu ứng xẩy ra trong vật liệu

Nhiễu phụ thuộc thông số bên ngoài thì có thể loại trừ được, nhưng với trường hợp thứ hai thì không thể khắc phục được Đây cũng chính là giới hạn phạm vi làm việc và độ chính xác của phép đo

Phân bố phổ của thăng giáng dòng và áp được tính theo giá trị bình phương trung bình như sau:

Đường biểu diễn của nhiễu có dạng như trên hình 1.9 ở vùng tần số thấp nhiễu giảm theo hàm 1/v do sự không hoàn thiện của bề mặt bộ cảm biến, ở vùng tần số trung bình phân bố phổ nhiễu không đổi, nguyên nhân cơ bản do

kích thích nhiệt, tính chất hạt của ánh sáng và dòng điện, ở vùng tần số cao, nhiễu lại giảm theo tần số, tương ứng với suy hao độ nhậy của bộ cảm biến, bị giới hạn bởi thời gian chuyển tiếp và tổng trở ký sinh

K h i tín hiệu quang hình sin tần số v0, biên độ F với tải Z ’ ta có thể xây dựng mạch tương đương (xem hình 1.10) Từ đó ta có:

Hình 1.10 Sơ đổ tương đương của bộ cảm biến có tải z

Bộ cảm biến phối hợp với bộ tiền khuyếch đại có hệ số khuyếch đại G(v), với V là tần số lớn nhất mà bộ khuyếch đại có thể thực hiện được sẽ cho đáp ứng về công suất là:

Đ ối với tín hiệu:

ơ ( v 0 ) Sv

( 1.21)

dv

Để bộ cảm biến hoạt động tốt thì tỉ số công suất tín hiệu W s trên công suất nhiễu W b phải lớn, điều đó có nghĩa là tỉ số của G(v)/ G(v0) phải nhỏ.

Độ cảm biến D của bộ thu khi đó được xác định là nghịch đảo của quang thông tương đương với nhiễu và có đơn vị tính bằng \ f w, ta có:

Đ ối với đa số bộ cảm biến thì độ cảm biến D của chúng tỉ lệ nghịch với căn bậc hai của diện tích bề mặt bộ cảm biến Để so sánh các bộ cảm biến khác nhau, người ta thường sử dụng độ cảm biến quy đổi về đơn vị bề mặtnhậy cảm và đơn vị dải thông, gọi là độ nhậy cảm riêng và đơn vị tính bằngW"'cm.Hz1/2, ta có:

NEP

Trong đó, A là diện tích bề mặt bộ cảm biến

K h i một chùm sáng kích thích lên bề mặt của bộ cảm biến thì đáp ứng với quang thông F không đổi trong chùm sáng (chùm sáng thường có dạng hình nón) tập trung vào bộ cảm biến sẽ phụ thuộc vào vị trí của các điểm sáng trên bể mặt nhậy cảm Độ nhậy S(x,y) của bộ cảm biến nói chung không đều trên bể mặt và được minh hoạ như hình 1.11

cảm nhận

Hình 1.11 Biểu diễn độ nhậy S(x,y) của bộ cảm biến

Độ nhậy phổ của bộ cảm biến được xác định bằng công thức:

f a: ’S

Nếu bộ cảm biến nhận ánh sáng có thành phần phổ cho trước thì độ nhậy tổng hợp đối với ánh sáng này được tính bằng:

Độ nhậy của bộ cảm biến S(v) theo tần số D được biểu diễn bởi hình 1.13

Hình 1.12 Độ nhậy phổ của bộ cảm biến

Hình 1.13 Độ nhậy S(o) theo tần số 1)

Từ đồ thị hình 1.13, ta có thể xác định được hằng số thời gian của bộ cảm

2

Trong đó tần số cắt Dc tương ứng với suy giảm độ nhậy 3dB

CHƯƠNG 2 - T ÍN H IỆ U Đ lỂ U K H IE N b a n g h ổ n g n g o ạ i

Thông thường các hãng sản xuất các thiết bị phát điều khiển từ xa riêng cho từng chủng loại thiết bị Chẳng hạn như bộ phát điều khiển từ xa cho máy thu hình thì chỉ dùng cho máy thu hình mà không thể dùng chung cho đầu

V C D hay cho máy điều hoà được mặc dù đó là các sản phẩm của cùng một hãng Trong một hệ điều khiển từ xa bằng hổng ngoại bao gồm phần phát và phần thu, chúng chỉ trao đổi thông tin theo một chiều hay nói cách khác chỉ có một thiết bị phát làm chức năng điều khiển và một thiết bị thu làm chức năng chịu sự điều khiển Để tìm hiểu cơ chế phát của hệ điều khiển từ xa thông qua sóng hổng ngoại thì một trong những nội dung cần quan tâm đó là các đặc điểm kỹ thuật của tín hiệu điều khiển

2.1 Đ Ặ C Đ IỂ M K Ỹ T H U Ậ T C Ủ A T ÍN H IỆ U Đ lỀ ư K H IE N

Sóng hồng ngoại dùng trong điều khiển từ xa dao động với tần số cỡ hàng chục, thậm chí hàng trăm THz ứng với bước sóng từ vài ụm xuống đến0.85ụm K hi qua các bộ thu, sóng hồng ngoại được biến đổi thành các tín hiệu điện có tần số từ 30 đến 60KHz, thuận lợi cho việc trao đổi tín hiệu với tốc độ thấp, với các thiết bị điều khiển phát hồng ngoại thì quá trình diễn ra ngược lại Chính vì vậy phần lớn các thiết bị điện tử điều khiển từ xa sử dụng hồng ngoại có tần số làm việc trong khoảng từ 36KHz đến 50KHz

Do sử dụng tín hiệu điều khiển thông qua sóng hồng ngoại, nghĩa là dùng sóng vô tuyến nên trong một hệ có thể thực hiện được việc trao đổi thông tin (một chiều) với nhiều chức năng M ỗ i chức năng được quy định bởi một mã điều khiển riêng, như vậy ứng với m ỗi chủng loại thiết bị cũng có thể có một

mã thiết bị riêng và các hãng khác nhau cũng có thể có những mã thiết bị khác nhau

Chẳng hạn bộ phát điều khiển từ xa Model RM -Y123 của hãng SONY cho máy thu hình có mã chủng loại thiết bị (máy thu hình) ứng với địa chỉ là Olh, còn với Model CLU-572TSI của hãng H IT A C H I lại là 50h và ứng với kênh 1 của SONY có mã lệnh là Olh, trong khi đó kênh 1 của H IT A C H I là ODh.

Để thuận tiện, các hãng thường sử dụng bộ mã điều khiển trong đó một phần của mã quy định cho chủng loại thiết bị, đó là các bit địa chỉ và một phần của mã quy định cho chức năng điều khiển, đó là các bit lệnh Do đó, nó phụ thuộc rất lớn vào kỹ thuật mã hoá và quá trình điều chế - giải điều chế tín hiệu điều khiển

2.2.1 Hãng Philips và mã RC5

Hình 2.1 Phương pháp mã RC5 (Mã Biphase)

M ã RC5 có cơ chế mã hoá theo kiểu Biphase do hãng Philips đề xuất vào năm 1986 và đã được một số các hãng sản xuất thiết bị dùng điều khiển từ xa bằng hổng ngoại tại các nước Tây Âu, M ỹ và Nhật sử dụng Mã RC5 chứa

thông tin được gửi đi trong sóng mang có tần số 36KHz dưới dạng chuỗi các xung vuông Trong phương pháp này, tín hiệu thay đổi giữa khoảng bit Bước chuyển từ thấp lên cao là lôgic ‘ V, bước chuyển từ cao xuống thấp là logic ‘ 0 ’ (xem hình 2.1).

Philips sử dụng độ dài và số lượng b it nhất định M ỗi lần nhấn phím trên điều khiển từ xa, nó sẽ gửi đi một nhóm 14 bit, độ rộng mỗi bit là 1.728 ms Nếu vẫn giữ phím này thì toàn bộ nhóm 14 b it sẽ lại được gửi đi sau khoảng thời gian 130ms

Hình 2.2 Cấu trúc khung dữ liệu của mã RC5

Để kiểm soát các tập lệnh cùng loại và việc lựa chọn mã hoá kênh, RC5

đã tiêu chuẩn hoá vấn đề này bằng cách: M ỗ i một lệnh được mã hoá bằng 14

b it (xem hình 2.2) Đầu tiên là 2 bit khởi phát s, dùng cho việc kiểm soát quá trình tự điều khuyếch AGC của bộ thu để khẳng định bộ thu sẵn sàng nhận lệnh, đồng thời thực hiện chức năng đổng bộ Tiếp sau đó là 1 bit kiểm soát T, dùng cho việc kiểm tra mỗi khi nhấn một phím điều khiển mới Tiếp nữa là 5 bít địa chỉ A 0 đến A 4, dùng cho việc xác định địa chỉ của thiết bị cần điều khiển và sau cùng là 6 bit lệnh C0 đến C5, dùng cho việc xác định ý nghĩa của lệnh Như vậy, với mã RC5 số thiết bị cần điều khiển có thể địa chỉ tới 25 = 32 chủng loại thiết bị và m ỗi thiết bị có thể thực hiện được số lệnh là 26 = 64 Đặc tính thời gian của các bít trong mã RC5 được chỉ ra trong hình 2.3

Hình 2.3 Đặc tính thời gian của các bit trong mã RC5

Bảng mã địa chỉ của một số thiết bị dùng mã RC5

Bảng mã lệnh của một số chức năng điều khiển dùng mã RC5

Để nắm được đầy đủ thông tin về mã RC5 xin xem phần phụ lục.

Hệ thống này có thể tự hoạt động nếu sử dụng chip: SAA3049 hoặc T D A

3048 dành cho thiết bị nhận tín hiệu và SAA3006, SAA3010 hoặc SAA3027 dành cho thiết bị truyền tín hiệu

Hình 2.4 là cấu trúc khung dữ liệu dùng cho điều khiển từ xa bằng hồng ngoại của hãng SONY, thông tin được gửi đi trong sóng mang có tần số 36KH z dưới dạng chuỗi các xung vuông SONY quy định các b it ‘ 0 ’ và ‘ 1’ trên cơ sở độ rộng ứng với số các khoảng thời gian T = 600ụs Như vậy thì bit

‘0 ’ được quy định bởi xung nằm trong khoảng [-T;+T] = 1200ụs, còn bit ‘ 1’ được quy định bởi xung nằm trong khoảng [-T;+2T] = 1800ụs, trong đó -T là thời gian dừng của xung; +T là thời gian tồn tại của xung (xem hình 2.5).

Infrared 36kHz PulseTrain

ỉ í á iề ìế i S'kề ¡¿«ỹHI Siâỉiuẩ iếìi ỉ i - âỉ' É ii ¿ iií tttiíaẳi ắiiẳ ầ i l

Bit Ũ =12ŨŨUS Bit 1 = 1 8 Ũ Ũ U S

Hình 2.5 Quy định các đặc tính bit của SONY

Khung dữ liệu bao gồm: Đầu tiên là phần tiêu đề, dùng cho chức năng

khởi phát và có độ rộng là 3T hoặc bằng 1800|JS cho hoạt động hồng ngoại.

Tiếp theo bit khởi phát là 7 b it lệnh B0 đến B6, dùng cho mã lệnh và cuối cùng

là 5 b it địa chỉ B7 đến B u , dùng cho địa chỉ của thiết bị Như vậy, với khung

dữ liệu trên của SONY thì số thiết bị cần điều khiển có thể địa chỉ tới 25 = 32 chủng loại thiết bị và m ỗi thiết bị có thể thực hiện được số lệnh là 27 = 128 Nếu một phím nào đó vẫn được giữ sau khi bộ điều khiển đã gửi xong toàn bộ khung dữ liệu, thì toàn bộ khung dữ liệu sẽ lại được gửi đi sau khoảng thời gian 25ms

K h i cảm biến hồng ngoại được sử dụng thì phổ tín hiệu lố i ra sẽ đảo ngược pha và có dạng như hình 2.4b

16T r 7 5T i t I t t T 3T I TỈT t I t t I 3T t I 3T t I TỈ T

Hình 2.6 Cấu trúc khung dữ liệu dùng cho điểu khiển từ xa bằng hồng ngoại của hãng JVC

Hình 2.6 là cấu trúc khung dữ liệu dùng cho điều khiển từ xa bằng hồng ngoại của hãng JVC, Cũng như khung dữ liệu dùng cho điều khiển từ xa bằng hổng ngoại của hãng SONY, thông tin được gửi đi trong sóng mang có tần số 36KH z dưới dạng chuỗi các xung vuông JVC quy định các bit ‘0 ’ và ‘ 1’ trên

cơ sở độ rộng ứng với số các khoảng thời gian T = 560ụs Như vậy thì bit ‘0 ’ được quy định bởi xung nằm trong khoảng [+T;-T] = 1120ụs, còn bit ‘ 1’ được quy định bởi xung nằm trong khoảng [+T;-3T] = 2240ụs, trong đó -T là thời gian dừng của xung; +T là thời gian tồn tại của xung (xem hình 2.7)

Khung dữ liệu bao gồm: Đầu tiên là phần khởi phát và có độ rộng bằng 16T, nó dùng để khởi động thiết bị thu Sau phần khởi phát là phần đồng bộ có

độ rộng là 7.5T = 4.3ms trong khoảng thời gian dừng của xung, đây là khoảng thời gian dùng cho nhận biết khung, hoặc là khung dữ liệu hoặc l à khung phát lặp lại Tiếp theo là 16 bit dữ liệu và được chia thành 2 byte (mỗi byte 8 bit), 8

b it đầu là các bit địa chỉ, 8 bit sau l à các bit lệnh Như vậy, với khung dữ liệu trên của JVC thì số thiết bị cần điều khiển có thể địa chỉ tới 28 = 256 chủng loại thiết bị và mỗi thiết bị có thể thực hiện được số lệnh là 28 = 256

Hình 2.7 Quy định các đặc tính bit của JVC

Nếu một phím nào đó vẫn được giữ sau khi bộ điều khiển đã gửi xong toàn bộ khung dữ liệu thì thay vì phải gửi nhiều lần toàn bộ khung dữ liệu, nó chỉ gửi một lần khung dữ liệu và sau đó nó không truyền lặp lại khung dữ liệu nữa và sau mỗi khoảng thời gian 110ms nó sẽ phát một xung kiểm tra R có độ rộng bằng 560 |JS sau phần khởi phát và phần đồng bộ để kiểm tra xem phím còn bị giữ hay không (xem hình 2.8) Đây là điểm khác biệt với SONY và mã RC5

Hình 2.8 Truyền lặp lại thông tin khi một phím được giữ sau khi nhấn

Hình 2.9 là cấu trúc khung dữ liệu dùng cho điều khiển từ xa bằng hồng ngoại của các hãng NEC - APEX - H IT A C H I - PIONEER, thông tin được gửi

đi trong sóng mang có tần số 36KHz dưới dạng chuỗi các xung vuông NEC -

AP E X - H IT A C H I - PIONEER quy định các b it ‘ 0 ’ và ‘ 1’ trên cơ sở độ rộng ứng với số các khoảng thời gian T = 560ụs Như vậy thì bit ‘0 ’ được quy định bởi xung nằm trong khoảng [+T;-T ] = 1120ụs, còn b it ‘ 1’ được quy định bởi xung nằm trong khoảng [+T;-3T] = 2240ụs, trong đó -T là thời gian dừng của xung; +T là thời gian tồn tại của xung (xem hình 2.10)

2.2.4 Hãng NEC, APEX, H IT A C H I, PIO NEER

Hình 2.9a

Start Sync Address Address Command Command

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits

16T 7.5T N -

96T -119.5T'

Hình 2.9b Hình 2.9 Cấu trúc khung dữ liệu dùng cho điều khiển từ xa bằng hổng ngoại của hãng

NEC - APEX - HITACHI - PIONEER

Khung dữ liệu bao gồm: Đầu tiên là phần khởi phát và có độ rộng bằng 16T, nó dùng để khởi động thiết bị thu Sau phần khởi phát là phần đồng bộ có

độ rộng là 7.5T = 4.3ms trong khoảng thời gian dừng của xung, đây là khoảng thời gian dùng cho nhận biết khung, hoặc là khung dữ liệu hoặc là khung phát

b it đầu là các bit địa chỉ, 8 bit thứ 2 là các bit địa chỉ bổ xung (complement), 8

b it thứ 3 là các b it lệnh và 8 bít cuối cùng là 8 bit lệnh bổ xung Như vậy, với khung dữ liệu trên của NEC - APEX - H IT A C H I - PIONEER thì số thiết bị cần điểu khiển có thể địa chỉ tới 2 16 = 131072 chủng loại thiết bị và m ỗi thiết

bị có thể thực hiện được số lệnh là 2 16 = 131072

Hình 2.10 Quy định các đặc tính bit của NEC - APEX - HITACHI - PIONEER

Hình 2.11 Truyển lặp lại thông tin khi một phím được giữ sau khi nhấn

Nếu một phím nào đó vẫn được giữ sau khi bộ điều khiển đã gửi xong toàn bộ khung dữ liệu thì thay vì phải gửi nhiều lần toàn bộ khung dữ liệu, nó chỉ gửi m ột lần khung dữ liệu và sau đó nó không truyền lặp lại khung dữ liệu nữa và sau m ỗi khoảng thời gian 110ms nó sẽ phát một xung kiểm tra R có độ rộng bằng 560 ụs sau phần khởi phát và phần đồng bộ để kiểm tra xem phím còn bị giữ hay không (xem hình 2.11) Đây là điểm khác biệt với SONY và

mã RC5