Nghiên cứu công nghệ truyền thông qua đường dây điện lực ứng dụng cho hệ thống điều khiển Ngôi nhà thông minh

iii LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Điện tử viễn thông - khoa Điện tử - trường Đại học Kỹ t

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

- -

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG QUA ĐƯỜNG DÂY ĐIỆN LỰC ỨNG DỤNG CHO

Hệ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH

Ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã số: 60.52.70

Học viên: Ngô Quốc Việt

Giáo viên hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Thanh

Hà

Thái Nguyên, năm 2011

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và là công trình nghiên cứu của riêng tôi, luận văn này không giống hoàn toàn bất cứ luận văn hoặc các công trình đã có trước

đó

Thái Nguyên, ngày 08 tháng 10 năm 2011

Tác giả luận văn

Ngô Quốc Việt

iii

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Điện tử viễn thông - khoa Điện tử - trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp - Đại học Thái Nguyên và tôi đặc biệt muốn cảm ơn PGS.TS Nguyễn Thanh Hà đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong thời gian thực hiện đề tài, cảm ơn sự giúp đỡ của gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp trong thời gian qua

Mặc dù đã cố gắng, song do điều kiện về thời gian và kinh nghiệm thực tế còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như của các bạn bè, đồng nghiệp

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả luận văn

Ngô Quốc Việt

LỜI NÓI ĐẦU

Chúng ta đang sống trong một kỷ nguyên hiện đại và đang được thừa hưởng những thành quả tiến bộ nhất của khoa học kỹ thuật Cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật khác như điện tử, tin học, công nghệ điện tử viễn thông đang cung cấp ngày càng nhiều các loại hình dịch vụ mới đa dạng, an toàn với chất lượng cao đáp ứng ngày càng tốt các yêu cầu ngày một cao về thông tin liên lạc của con người Công nghệ điện tử viễn thông ngày nay không chỉ hiện đại và đa dạng

mà còn có nhiều phương án tối ưu nhằm tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu quả sử dụng

Một trong những công nghệ mà em muốn đề cập đến trong đề tài tốt nghiệp

này đó là công nghệ truyền thông qua đường dây điện lực PLC (Power Line

Communication)

Công nghệ PLC giúp giảm chi phí đường dây nhờ tận dụng đường dây truyền tải điện để truyền tín hiệu Trước đó, con người đã có thể tận dụng đường dây tải điện để làm các ứng dụng đơn giản như truyền các tín hiệu đo lường, giám sát, điều khiển Với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ hỗ trợ trong lĩnh vực truyền thông và công nghệ thông tin thì hiện nay công nghệ PLC đã cho phép cung cấp dịch vụ truyền tải điện kết hợp với truyền dữ liệu trực tiếp tới người sử dụng Công nghệ truyền thông trên đường dây điện lực PLC mở ra hướng phát triển mới trong lĩnh vực công nghệ thông tin và truyền thông nhằm đáp ứng nhu cầu ngày một cao của con người về thông tin phục vụ lao động và sinh hoạt

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Thanh Hà cùng

các thầy cô giáo trong Khoa điện tử - trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên, tôi xin hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học với nội dung:

“Nghiên cứu công nghệ truyền thông qua đường dây điện lực ứng dụng cho hệ thống điều khiển Ngôi nhà thông minh” Đề tài gồm các nội dung chính như sau:

sơ đồi khối của một hệ thống thông tin PLC bất kỳ; Chỉ ra các ứng dụng cơ bản của PLC; Phân tích rõ đặc điểm của kênh truyền điện lực với các yếu tố nhiễu và suy hao tác động trên cơ sở đó chỉ ra những kỹ thuật cải tiến trên PLC như phối ghép lưới điện, mã hóa và điều chế thông tin

v

Chương 2: Một số kỹ thuật triển khai trên hệ thống PLC

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống PLC; Một số kỹ thuật nhằm làm giảm ảnh hưởng của nhiễu và suy hao tín hiệu đến chất lượng của hệ thống PLC bao gồm phối ghép lưới điện, mã hóa, điều chế, trải phổ…

Chương 3: Thiết kế hệ thống điều khiển nhà thông minh sử dụng công nghệ PLC – Trên cơ sở các kiến thức có được từ chương 1 và 2 chương này ứng

dụng vi điều khiển Pic thiết kế minh họa một hệ thống điều khiển thiết bị trong một Ngôi nhà thông minh thông qua đường dây điện lực

Cuối cùng là những phân tích đánh giá nhằm rút ra kết luận và hướng phát triển của đề tài

Do đây là một đề tài còn mới, được hoàn thành trong một thời gian ngắn và điều kiện tiếp cận để nghiên cứu, cùng với năng lực bản thân còn hạn chế nên có thể chưa đề cập được hết các vấn đề liên quan đến đề tài một cách đầy đủ, sâu sắc và cũng không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu, trình bày Kính mong các thầy, cô giáo và các bạn quan tâm đến nội dung của đề tài, góp ý kiến để tôi có điều kiện tiếp thu và phát triển đề tài cũng như bổ xung thêm kiến thức cho bản thân được đầy đủ, đúng đắn và để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 08 tháng 10 năm 2011

Người thực hiện

Ngô Quốc Việt

MỤC LỤC

Thuyết minh luận văn thạc sỹ kỹ thuật i

vii

CHƯƠNG 2

MỘT SỐ KỸ THUẬT TRIỂN KHAI TRÊN HỆ THỐNG PLC 15 2.1 Đặc tính kênh truyền đường cáp điện 15 2.1.1 Sự giới hạn băng thông 16 2.1.2 Nhiễu trên đường cáp điện 17 2.1.2.1 Nhiễu tần số 50Hz 17 2.1.2.2 Nhiễu xung đột biến 17 2.1.2.3 Nhiễu xung tuần hoàn 18 2.1.2.4 Nhiễu xung kéo dài 18 2.1.2.5 Nhiễu chu kỳ không đồng bộ 19 2.1.2.6 Nhiễu sóng radio 19 2.1.2.7 Nhiễu nền 20 2.1.3 Trở kháng đường truyền và sự phối hợp trở kháng 20 2.1.4 Suy hao trên lưới điện 20 2.1.5 Hiện tượng sóng dừng 21 2.1.6 Sự phát xạ sóng điện từ và khả năng gây nhiễu 22

2.2 Ghép nối với lưới điện – xử lý tín hiệu 23 2.2.1 Mạch ghép tín hiệu 23 2.2.1.1 Mạch ghép dung kháng C 23 2.2.1.2 Mạch ghép kết hợp cảm kháng và dung kháng L-C 25 2.2.1.3 Mạch phối ghép R-L-C phức tạp 26 2.2.2 Các bộ lọc tương tự 26 2.2.2.1 Mạch lọc RC 26 2.2.2.2 Mạch lọc LC 27 2.2.2.3 Các mạch lọc bậc cao khác 28 2.3 Các phương thức mã hóa 28

2.3.2 Mã Reed – Solomon 32 2.4 Các phương thức điều chế tín hiệu 35 2.4.1.Tổng quan về kỹ thuật điều chế trong viễn thông 35 2.4.2.Điều chế dạng khoá dịch biên độ ASK 27 2.4.3.Điều chế dạng khoá dịch tần số FSK 38

2.4.4.Điều chế PSK và khoá dịch pha vi phân DPSK 39 2.4.5.Các dạng điều chế sử dụng trong viễn thông điện lực 39 2.4.5.1 Sử dụng điều chế để giảm xuyên nhiễu 39 2.4.5.2 Sử dụng điều chế đế tăng tốc độ truyền dữ liệu 39

2.5.1 Trải phổ dãy trực tiếp 42 2.5.1.1 Trải phổ dãy trực tiếp kiểu BPSK 42 2.5.1.2.Trải phổ dãy trực tiếp kiểu QPSK 46 2.5.2 Trải phổ nhảy tần FH-SS (Frequence Hopping Spread Spectrum) 48

2.6.1 Nguyên tắc cơ bản của OFDM 49 2.6.2 Tính trực giao 50 2.6.3 Hệ thống OFDM 52 2.6.4 Chống nhiễu liên ký hiệu bằng cách sử dụng khoảng bảo vệ 54 2.7 Các giao thức truyền thông qua đường dây điện lực 55

3.2.2 Các thiết bị sử dụng trong hệ thống 74 3.2.2.1 Modem truyền thông trên đường dây điện 74 3.2.2.2 Bộ vi điều khiển PIC16F876 77 3.2.2.3 Các cổng vào ra 78

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read

data error !!! can't not

read