Điều khiển quạt từ xa bằng hồng ngoại

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 tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn. Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm: Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và 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.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

ĐỀ TÀI: Thiết kế mạch điều khiển từ xa lựa chọn nhiều(4)

Tín hiệu tương tự đầu vào(1) đầu ra

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Trần ngọc thái

SINH VIÊN THỰC HIỆN :Mai Đức Khải

Nguyễn Hữu Khải

LỚP : 112152.2

Mục lục

Mục lục 4

Lời nói đầu 5

CHƯƠNG I - LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 7

1.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa 7

1.1.2 Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa 8

1.1.3 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa 8

1.1.4 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển từ xa 9

1.2 Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại 9

1.2.1 Khái niệm về tia hồng ngoại 9

1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại 10

1.4.2 Phân tích và so sánh ưu và khuyết điểm 15

1.4.3 Kết luận và chọn phương án chế tạo 16

CHƯƠNG II – TỔNG QUAN LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 17

2.1 – IC CMOS pt2248 và pt2249A 17

2.1.1 Sơ lược về IC CMOS 17

2.1.2 IC CMOS PT2248 18

2.1.3 IC CMOS PT2249A 22

2.2 LED phát hồng ngoại và mắt nhận hồng ngoại PC 1838B 25

2.2.1 LED phát hồng ngoại 25

2.2.2 Mắt nhận hồng ngoại PC 1838B 26

Lời nói đầu

Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ra đã

và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao Một trong những ứng dụng quan trọng của công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó mà con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống

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 gũi với con người cũng được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất Điều khiển từ xa đã thâm nhập vào vấn đề này do

đó cho ra những loại tivi điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD, đến quạt bàn tất cả đều được điều khiển từ xa Xuất phát từ những ý tưởng trên cùng với những kiến thức đã được học nên chúng em đã chọn đề tài “Điều khiển quạt từ xa bằng tia hồng ngoại”cùng việc thiết kế và thi công mạch.

Nội dung của bản thuyết minh đồ án gồm 2 phần:

Phần I – Cơ sở lý thuyết gồm các chương I, II.

Phần II – Thiết kế và chế tạo gồm các chương III.

Do thời gian, trình độ, tài liệu còn hạn chế nên cuốn luận án chắc chắn không thể tránh được những thiếu sót Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của thầy cô và tất cả các bạn.

Hưng Yên, tháng 10 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Mai Đức Khải Nguyễn Hữu Khải

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

CHƯƠNG I - LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA.

1.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa

1.1.1 Hệ thống điều 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 tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang dây dẫn

* Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm:

- Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và 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

Hình 1.1– Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa

* Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa:

- Phát tín hiệu điều khiển

- Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết

- Tổ hợp xung thành mã

- Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi mã nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự chính xác của mã mới nhận.

1.1.2 Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa.

Do hệ thống điều khiển từ xa có đường truyền dẫn xa nên chúng ta phải nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác và nhanh chóng theo những yêu cầu cơ bản sau

* 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 2 phần: phần chất và phần lượng Về lượng có cách biến lượng điều khiển và về chất có cách biến chất điều khiển thành từng loại tín hiệu gì cho phù hợp và những tín hiệu đó cần có những phương pháp nào để hợp thành tin tức, để có dung lương lớn nhất và tốc độ truyền nhanh nhất

* Kết cấu hệ thống.

Để đàm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các yêu cầu cơ bản 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

1.1.3 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 phải được biến đổi thông qua một phép biến đổi thành số (thường là

số nhị phân) rồi mã hóa và được phát đi từ máy phát Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép biến đổi trên: giải mã, liên tục hóa…

Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu

Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có hai phần

tử [0] và [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 và sửa sai

Mã phát hiện và sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai,

mã sửa sai, mã phát hiện và sửa sai

Dạng sai nhầm cuả 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 và sửa sai được nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp

1.1.4 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển từ xa.

Hình 1.2- Sơ đồ khối máy phát

Hình 1.3 – Sơ đồ khối máy thu

1.2 Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại.

1.2.1 Khái niệm về tia hồng ngoại.

Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng

Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu Nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit /s Trong kỹ thuật truyền tin bằng sợi quang dẫn không cần trạm khuếch đại giữa chừng, người ta có thể truyền 15000 cuộc điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi tơ với đường kính 0,13mm với khoảng cách

Khuếch đại

Chấp hành

10km đến 20 km Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần

so với song điện từ mà người ta vẫn dùng

Sóng hồng ngoại có những đặc tính quan trọng giống như ánh sáng( sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự …) Tuy nhiên ánh sáng thường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong

sự xuyên suốt qua vật chất Có những vật mắt ta thấy “phản chiếu sáng” nhưng với tia hồng ngoại nó là những vật “phản chiếu tối” Có những vật chất ta thấy nó dưới một màu xám đục nhưng với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên xuyên suốt Điều này giải thích vì sao LED hồng ngoại có hiệu suất cao hơn LED phát ánh sáng nhìn thấy như LED đỏ, vàng, xanh lục,

Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài Trong điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng, do đó khi thu phải đúng hướng

1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại.

a) Nguyên lý thu phát hồng ngoại.

Việc thu hoặc phát bức xạ hồng ngoại có thể thực hiện bằng nhiều phương tiện khác nhau Nhiều thứ có thể phát tia hồng ngoại như: lò bức xạ, lò điện, đèn, cơ thể người, Để

có thể truyền tia hồng ngoại tốt, tránh xung nhiễu bắt buộc phải dùng mã phát và nhận ổn định 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

Dùng tần số 38 KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại thì dễ, nhưng khó thu và giải mã, phải

sử dụng bộ lọc để tín hiệu ngõ ra là xung vuông, nếu ngõ ra có xung nghĩa là đã nhận được tín hiệu ở ngõ vào

b) Sơ đồ khối phần phát.

- Khối chọn chức năng và khối mã hóa: Khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng

để phát lệnh yêu cầu của mình, mổĩ phím chức năng tương ứng với một số thập phân Mạch

mã hóa sẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bít 0 và 1 Số bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit, 8 bit hay 12 bit… tùy theo số lượng các phím chức năng nhiều hay ít

- Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn 1 phím chức năng thì dồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn của mỗi bit

- Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: Mã nhị phân tại mạch mã hóa

sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung đồng hồ và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi đủ số bit của một mã lệnh

- Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn, nghĩa là tăng cự ly phát.

- Khối thiết bị phát: là một LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit = ’1’ thì LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ thì LED không sáng Do đó bên thu không nhận được tín hiệu xem như bit = ‘0’

Hình 1.4 – Sơ đồ khối phần phát tia hồng ngoại

c) Sơ đồ khối phần thu.

- Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát được tiếp nhận bởi LED thu hồng ngoại hay các linh kiện quang khác

- Khối khuếch đại và Tách sóng: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận rồi đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là mã lệnh

- Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và Khối giải mã: mã lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển

- Tần số sóng mang còn được dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch tách sóng và mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động chính xác

Hình 1.5 – Sơ đồ khối phần thu và giải mã tia hồng ngoại.

1.3 Điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến.

1.3.1 Sơ lược về hệ thống điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến.

Hệ thống vô tuyến là hệ thống truyền tín hiệu từ nơi này sang nơi khác bằng sóng điện

từ Tín hiệu thông tin được truyến đi từ nơi phát được chuyển thành tín hiệu điện, sau đó được mã hóa để truyền đi Tại nơi thu, tín hiệu điện sẽ được giải mã, phục hồi lại thông tin ban đầu

Việc điều chế tín hiệu điện trong hệ thống vô tuyến, truyến tín hiệu là quá trình đặt tín hiệu thông tin vào sóng mang có tần số cao hơn để truyền đi Tại máy thu tín hiệu sẽ được loại bỏ thành phần sóng mang, chỉ nhận và giải mã tín hiệu thông tin, đây là quá trình điều chế

Hệ thống điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến bao gồm máy phát và máy thu Máy phát

có nhiệm vụ phát ra lệnh điều khiển truyền ra ngoài môi trường dưới dạng sóng điện từ mang theo tín hiệu điều khiển Máy thu thu tín hiệu từ môi trương, xử lý tín hiệu và đưa ra lệnh điều khiển đến mạch chấp hành Đặc điểm của hệ thống này là phải dùng Antena để bức xạ tín hiệu điều khiển đối với máy phát và một Antena khác để thu tín hiệu điều khiển đối với máy thu

Thiết bị

thu

Khuếch đại và tách sóng

Chuyển đổi nối tiếp sang song song

Dao động

có điều kiện

Giải mã

Mạch điều khiển

1.3.2 Sơ đồ khối máy phát.

ANTENA

Hình 1.6 – Sơ đồ khối máy phát sóng vô tuyến

- Khối phát lệnh điều khiển: Dùng các phím để phát lệnh điều khiển theo phương thức ma trận phím hoặc từng phìm riêng lẻ

- Khối mã hóa: Biến đổi sóng dao động điện được tạo ra từ bàn phím lệnh thành sóng điện có tần số đặc trưng cho lệnh điều khiển tương ứng

- Khối dao động cao tần: Tạo dao động bên trong máy phát, có nhiệm vụ tạo sóng mang để chuyên chở tín hiệu điều khiển trong không gian

- Khối điều chế: Phối hợp 2 tín hiệu dao động lại với nhau theo các phương pháp khác nhau, tùy theo đặc điểm của hệ thống thu-phát như điều chế biên độ (AM), điều chế tần số (FM),

- Khối khuếch đại cao tần: Khuếch đại biên độ tín hiệu nhằm tăng cường công suất bức xạ sóng điện từ

1.3.3 Sơ đồ khối máy thu.

Khuếch đại cao tần

Dao động cao tần

Điều chế

Khuếch đại cao tần

Trộn tần

Tách sóng

Giải mã

Dao động nội

Mạch điều khiển

- Khối khuếch đại cao tần: khuếch đại biên độ tín hiệu cao tần thu được từ Antena để bù lại năng lượng tiêu hao trong qua trình sóng điện từ lan truyền trong môi trường.

- Khối dao động nội: Là dao động cao tần hình sin biến đổi năng lượng dao động một chiều thành xoay chiều có tần số yêu cầu Khối dao động nội là dao động tự kích có tần số ổn định cao

- Khối trộn tần: Biến đổi tín hiệu cao tần thành tín hiệu trung tần chung, với tần số này việc thế kế mạch trở nên dễ dàng hơn cững như mạch sẽ có độ ổn định cao hơn Khối trộn tần còn

có nhiệm vụ khuếch đại biên độ tín hiệu tín hiệu trung tần chung

- Khối tách sóng có nhiệm vụ triệu tiêu sóng mang cao tần, phục hồi lại tín hiệu điều khiển

- Khối giải mã: Nhận biết tín hiệu vừa phát đi để phát ra lệnh tác động đúng thiết bị cần điều khiển

Qua thực nghiệm cho thấy, để sóng điện từ bức xạ và lan truyền tốt trong môi trường thì tần số thích hợp là hơn 100 kHz Ngoài ra vấn đề phối hợp trở kháng giữa các tầng trong máy phát, giữa Antena và tầng công suất phát là rất quan trọng trong việc nâng cao khoảng cách phát tín hiệu

Vì Antena thu có đặc tính cộng hưởng với tần số phát nên kích thước Antena có quan hệ chặt chẽ với tần số phát

Tầm thu-phát của hệ thống còn phụ thuộc vào địa hình, độ cao của Antena và độ nhạy của thiết bị

1.4 Phân tích ưu khuyết điểm của hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại và hệ thống điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến

1.4.1 Ưu và khuyết điểm của từng phương pháp.

a) Phương pháp điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại.

Ưu điểm:

- Không dây dẫn

- Thiết bị phát và thu tín hiệu( LED phát và quang điện trở, PhotoDiode hay PhotoTransistor, ) nhỏ, gọn, dễ lắp đặt và có độ tin cậy cao

- Điện áp cung cấp thấp, có độ tin cậy nhỏ

- Điều khiển được nhiều thiết bị

- Tính khả thi cao, linh kiện dễ tìm thấy, giá thành rẻ, dễ thiết kế và chế tạo

Khuyết điểm:

- Tầm xa hạn chế

- Dòng điện cao tức thời.

- Bị nhiễu bởi hồng ngoại do các nguồn xung quanh phát ra, ảnh hưởng tới tầm phát tín hiệu -Do đó chỉ dùng trong nhà hoặc nơi có nhiệt độ môi trường ảnh hưởng thấp

- Tín hiệu chỉ truyền được theo đường thẳng nên gặp hạn chế khi bị vật cản

b) Phương pháp điều khiển từ xa dùng sóng vô tuyến.

* Ưu điểm:

- Truyền đạt tín hiệu với khoảng cách xa

- Không bị ảnh hưởng nhiều bởi vật cản

- Tầm phát rộng, nhiều hướng khác nhau nên có thể điều khiển cùng một lúc với các thiết bị nhận kênh đồng thời

* Khuyết điểm:

- Khi phát hay thu đều cần có Antena

- Làm không gian bị bão hòa, gây nhiễu vô tuyến

- Hay bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ môi trường gây méo, sai tín hiệu làm không điều khiển được

- Để tránh ảnh hưởng các tần số phát sóng chuyên nghiệp nên phải tuân thủ theo quy định của bưu điện Do đó không thể điều khiển nhiều kênh vì dãy tần nghiệp dư theo quy định của bưu điện rất hẹp

- Sóng vô tuyến thường bị nhiễu nên hệ thống mã hóa khá phức tạp

- Tính khả thi không cao vì nhiều linh kiện khó tìm, giá thành cao, thiết kế và chế tạo có nhiều khó khăn

1.4.2 Phân tích và so sánh ưu và khuyết điểm.

* Vấn đề tần số sóng mang:

Khi truyền tín hiệu đi xa cần có sóng mang để chuyên chở tín hiệu Với phương pháp dùng sóng vô tuyến sử dụng sóng mang tần số cao nên khó chế tạo; mặt khác, phương pháp dùng sóng vô tuyến phải tuân thủ quy định của bưu điện.Còn phương pháp dùng sóng hồng ngoại tần số thấp dễ chế tạo và không cần khung cộng hưởng LC như sóng vô tuyến

* Vấn đề thu - phát:

Phương pháp dùng sóng vô tuyến yêu cầu sử dụng Antena để phát và thu tín hiệu gây bất tiện khi sử dụng, khoảng cách điều khiển lại phụ thuộc nhiều vào chiều dài của Antena, điều kiện môi trường và địa hình Ngoài ra còn phải lưu ý vấn để phối hợp trở kháng giữa Antena thu-phát và mạch khuếch đại công suất phát

Phương pháp điều khiển từ xa bằng hồng ngoại thì có nhiều ưu điểm hơn như gọn nhẹ, không cần Antena thu-phát, LED có kích thước nhỏ nên dễ bố trí, giá thành rẻ.

* Vấn đề công suất phát:

Để nâng cao khoảng cách điều khiển của thiết bị thì phải nâng cao công suất phát và độ nhạy của chúng Trong trường hợp điều khiển dùng sóng vô tuyến có nhược điểm là khuếch đại cộng hưởng nằm ở tầng công suất nên khiến mạch phát có kích thước và tiêu hao công suất lớn

Với phương pháp điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại thì để tăng khoảng cách phát ta có thể tăng số lượng LED hay phân cực cho thiết bị thu để nó chạy “mạnh” hơn thì không nên thực hiện vì khiến việc điều khiển phụ thuộc nhiều hơn vào điều khiên môt trường ngoài

* Phạm vi ứng dụng:

Tia hồng ngoại được sử dụng nhiều để điều khiển các thiết bị sinh hoạt trong gia đình như đèn, quạt, ti-vi, tuy nhiên không dùng được ngoài nắng Sóng vô tuyến có phạm vi ứng dụng lớn hơn tia hồng ngoại

* Tính khả thi:

Những thiết bị của mạch điều khiển sử dụng tia hồng ngoại đã có như IC PT2248 và PT2249A (hoặc SZ9148, SZ9149 tương đương), LED phát hồng ngoại, thiết bị thu hồng ngoại, khá dễ tìm và có giá thành rẻ Những thiết bị của mạch điều khiển sử dụng sóng vô tuyến cuộn dây làm khung cộng hưởng, khá khó tìm và không có thiết bị đo lường cụ thể

1.4.3 Kết luận và chọn phương án chế tạo.

Sau khi so sánh, phân tích những thuận lợi và khó khăn cơ bản; em thấy phương án chế tạo mạch điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại cũng có nhiều ứng dụng trong thực tế, lại dễ chế tạo và phù hợp với trình độ hiện tại của bản thân Vậy nên trong đề tài này em quyết định sử dụng kỹ thuật điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại để “thiết kế và chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt”

CHƯƠNG II – TỔNG QUAN LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH

2.1 – IC CMOS pt2248 và pt2249A.

2.1.1 Sơ lược về IC CMOS.

CMOS (Complementary MOS) có cấu tạo kết hợp cả PMOS và NMOS trong cùng 1

mạch nhờ đó tận dụng được các thế mạnh của cả 2 loại, nói chung là nhanh hơn đồng thời mất mát năng lượng còn thấp hơn so với khi dùng rời từng loại một Đầu tiên, CMOS được nghiên cứu để sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ Với các đặc tính như không phụ thuộc vào lưới điện, miễn nhiễu, Ngày nay, CMOS được sử dụng rộng rãi trong lưới điện công nghiệp, điện từ, y khoa, kỹ thuật xe hơi và cả trong

kỹ thuật máy tính điện tử.

CMOS có các đặc tính quan trọng sau:

- Công suất tiêu tán nhỏ: 25 nW per gate (static).

- Điện áp làm việc từ 3V đến 15V, tối đa 18V

- Công suất tiêu tán lúc CMOS hoạt động tăng cao.

- Với những xung nhiễu từ nguồn vượt quá điện áp đánh thủng (20V), tạo ra hiệu ứng SCR-latch-up và làm hỏng IC nếu dòng không được hạn chế từ bên ngoài.

Điện áp càng cao thì CMOS hoạt động càng nhanh Thời gian trể gia tăng với nhiệt độ và

tải điện dung.

b) Tính miễn nhiễu.

CMOS chống nhiễu rất tốt Với điện áp 5V, CMOS vẫn hoạt động bình thường với sự mất

ổn định của điện áp cấp hay điện áp nhiễu đến 1V.

CMOS thường được sử dụng trong các mạch điện của các thiết bị công nghiệp phải hoạt động trong một môi trường đấy nhiễu và điện từ

c) Giao tiếp với TTL.

Với điện áp 5V CMOS có thể giao tiếp thẳng với TTL (là CMOS thúc TTL) Tổng trở về của CMOS rất lớn, TTL có thể tải vô số cổng CMOS mà không làm mất fanout ở trạng thái thấp

d) Điện dung ngõ ra – vào.

Điện dung ngõ ra vào của CMOS từ 1,5 pC đến 5 pC và điện dung ngõ ra từ 3 pC đến 7 pC

e) Những chú ý cần thiết khi thiết kế với CMOS.

- Tất cả các chân ngõ vào không dùng nên nối đất hoắc với điện áp cấp

- Những tín hiệu vào thay đổi mức logic quá chậm sẽ làm cho IC CMOS dao động và IC bị trigger nhiều lần Điện áp cấp cho IC ổn áp kém và không sạch sẽ dễ đưa đến trường hợp này

vì điện áp ngưỡng của IC phụ thuộc vào điện áp cấp Với các xung đồng bộ có thời gian lên chậm IC CMOS cũng thường hiểu sai

- CMOS cùng loại có đặc trưng kỹ thuật khác nhau

- Dòng ra của CMOS loại A cho toàn dải nhiệt độ làm việc đủ để thúc cổng LS-TTL

2.1.2 IC CMOS PT2248.

Hình 2.1– Hình ảnh thực tế của IC CMOS PT2248

IC CMOS PT2248 là IC dùng để mã hóa và phát tín hiệu hồng ngoại có các đặc tính cơ bản như sau:

- Được sản xuất theo công nghệ CMOS

- Tiêu thụ công suất thấp

- Vùng điện áp hoạt động: 2.2V-5V

- Sử dụng được nhiều phím.

- Ít thành phần ngoài

Ứng dụng:

- Bộ phát hồng ngoại dùng trong các thiết bị điện tử như: Television, Video Cassette Recode

* Chức năng các chân của IC PT2248.

Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

Chân 2 và 3(X và XT): là hai đầu để nối với thạch anh 455 kHz 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 hợp với các chân 10 đến 12 (T1 – T3) để tạo thành ma trận 18 phím

Chân 13 ( CODE ): 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

Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của phần phát, khi 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

Bên dưới là hình ảnh về sơ đồ chân và sơ đồ khối chức năng của IC CMOS PT2248

Hình 2.2 – Sơ đồ chân và sơ đồ khối chức năng của IC CMOS PT2248.

* Phân tích sơ đồ khối của PT2248.

Bộ tạo dao động và bộ phân tần: Để có thể phát được đi xa, ta cần có xung có tần số 38 kHz

ở nơi nhận, nhưng trên thị trường khó tìm được bộ dao động đúng tần số đó nên ta chọn tần

số của thạch anh là 455Khz cho bộ tạo dao động, tần số sẽ được đưa qua bộ phân tần để chia