điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại

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 chuyểnđổi đủ số bit của một mã lệnh .– Khối điều chế

ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG 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 Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần

so với sóng điện từ mà người ta vẫn dùng – Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ , khả năng xuyên thấu kém 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

MẠCH PHÁT HỒNG NGOẠI

• – 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 chuyểnđổi 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’

KHỐI THU TÍN HIỆU

• 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 

•  PT2248 là con điều khiển phát tín hiệu hồng ngoại với đầu ra có 18 chức năng Hiểu đơn giản là nó phát được 18 kênh với mã hóa khác nhau PT2248 làm việc được với điện áp (2.2V – 5V) và được ứng dụng nhiều trong các thiết bị điều khiển từ xa với khoảng cách ngắn.

+Chọn tần số dao động : tần số sóng mang mang mã truyền là tần số thu được dovi mạch mã hóa sau khi tiến hành chia 12 lần đối với tần số dao động của bộ cộng hưởng bằng thạch anh được đấu ở bên ngoài Cho nên mức độ ổn định của tần số này phụ thuộc vào chất lượng và quy cách của thạch anh Tần số dao động của mạch phát thường là 400-500Khz Đối với mạch phát trên thì nên chọn tần

số của thạch anh là 455Khz.(Vì con này có ngoài thị trường)

Tần số sóng mang = Tấn số dao động / 12 = 455/12 = 38KHZ

+ Do đầu ra của IC có dòng rất bé nên ta phải dùng thêm bộ khuyếch đại tín hiệu của nó lên nên dùng con A1013 Hay ta có thể khuếch đại tín hiệu dùng mạch Dalington cũng được (hệ số khuếch đại lớn)

+ Mã hóa các phìm được lắp theo kiểu ma trận

• 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 Dùng loại module này chống được nhiễu bên ngoài và thu được tín hiệu xung quang nó Các xác định chân rất đơn giản là

• + PT2249 là IC thu tín hiệu từ PT2248 và giải mã tín hiệu từ PT2248 cho

ra các kênh tương ứng Với 10 đầu ra chứ năng tương ứng với 10 kênh tín hiệu

Project Infrared remote control (điều khiển bằng hồng ngoại) với Arduino

• Đọc tín hiệu từ Remote

• Điều khiển TV với Arduino

• 1 board Arduino UNO x1. 

• IR LED (hay còn gọi là   LED hồng ngoại) x1. 

• IR RECEIVER

Điều khiển Arduino thông qua Bluetooth bằng điện thoại Android

• Vài cái đèn led

• Vài con điện trở 560 Ohm

Module Bluetooth HC06

• Module này gồm 4 chân GND, VCC, TX, RX Khi kết nối chỉ cần nối chân TX với chân 0 và chân RX nối với chân 1 trên Arduino sau đó lập trình gửi và nhận dữ liệu như 1 cổng Serial thông thường Module này có 3 loại Master, Slave và loại chạy được cả 2 chế độ Master và Slave

• Về phần mềm trên điện thoại Android sử dụng phần mềm DroiDuino bạn có thể tìm và tải trên Google Play Giao diện và cách sử dụng phần mềm rất đơn giản, chỉ cần nhìn là có thể sử dụng được ngay.

Truyền tín hiệu với module radio frequence 433Mhz

• Board Arduino x2 (sử dụng Arduino UNO R3 và Arduino Leonardo)

• Module RF 433 Mhz ( gồm 1 transmitter module và 1   receiver module) hoặc 315MHz

• MODULE RF 433Mhz: đây là 1 module giá rẻ, dùng sóng radio để truyền tín hiệu  giữa bộ phát (transmitter module) và bộ thu (receiver module).

• - Transmitter module: là cái module nhỏ hơn đó, gồm 3 chân: từ trái qua phải: DATA (hoặc ATAD), VCC, GND

•

• Receiver module: là cái to hơn, gồm 4 chân: từ trái qua phải: GND, DATA, DATA, VCC (chúng ta chỉ dùng 1 trong 2 chân DATA này)

Sóng vô tuyến là gì và những sức mạnh của nó khi kết hợp với

Arduino

• Định nghĩa về sóng đã được giải thích rất kĩ trong sách giáo khoa Vật lí lớp 12 Tuy nhiên, những kiến thức này chứa đựng khá nhiều kiến thức hàn lâm (kiến thức dùng trong nghiên cứu vật lý) Vì vậy, để bạn dễ dàng tiếp cận được khái niệm sóng một cách đơn giản nhất có thể, nhưng vẫn nắm được hết các nguyên

lý của nó, tôi sẽ đi theo một hướng khác thiên về ứng dụng sóng và liên hệ thực

tế để các bạn mong chóng nắm được bản chất vấn đề Cuối cùng, điều quan trọng nhất mà tôi đặt ra ở bài này là tầm quan trọng của sóng trong Arduino

• Khi mới nghiên cứu về sóng vô tuyến khái niệm này rất là lạ nhưng cũng lại rất là quen Cái thân quen ở đây đó là việc tôi nghe rất nhiều về sóng vô tuyến, và cái

lạ là tôi chẳng biết nó là gì ngoài sóng truyền tín hiệu cho xe điều khiển từ xa và

ti vi

• "Tại sao lại là sóng vô tuyến" mà không phải là một thứ gì đấy vô tuyến

• Sóng vô tuyến hoạt động như thế nào ?

• Như đã tiềm hiểu ở trên, bạn đã nắm được sóng vô tuyến là gì "À, mà nó hoạt động ra sao?", bạn đang nghĩ như vậy phải không? Đừng lo, tôi sẽ giúp bạn Để hiểu kĩ càng và nắm hết được mọi "kiến thức" về sóng, tôi khuyên bạn nên đọc hết chương "Sóng" trong sách Vật lý 12 Nhưng cái quan trong ở bài này, như đã nói ở trên, chúng ta không đi sâu vào các định nghĩa, phép tính mà là cách dùng của nó Vì vậy, tôi sẽ trả lời câu hỏi này bằng cách đơn giản nhất, ai đọc vào cũng

có thể hiểu ngay được nguyên lý của nó

• Trong điện tử, một môi trường con người không tiếp xúc trực tiếp được mà phải tiếp xúc với nó thông qua dòng diện, vì vậy, bạn sẽ tạo sóng bằng điện.

• Vậy, nó gửi tín hiệu như thế nào? Đơn giản thôi, bạn hãy xem rằng, khi sử dụng module phát sóng thì mọi dữ liệu của bạn sẽ được chuyển thành tín hiệu điện và

sẽ được gửi đi trong không trung thông qua ănten

• Vậy làm sao, tôi thu được tín hiệu sóng vô tuyến Sóng vô tuyến được truyền vào không trung, và càng đi xa nó càng rộng, vì vậy nó sẽ càng yếu đi Để thu được sóng vô tuyến, bạn cần phải có một mạch thu sóng Ăn ten của mạch thu sẽ dựa vào những dao động của sóng vô tuyến để tạo thành tín hiệu điện mà điện tử có thể hiểu được rồi từ đó dịch mã ra các giá trị.

• Nếu như vậy lỡ có nhiều mạch phát và nhiều mạch thu thì sao, lúc này sẽ có

chuyện gì xảy ra? Sóng có nhiều đại lượng đặc trưng cơ bản, trong đó có một đại lượng và bạn đã từng rất nhiều lần nghe qua, đó là tần số Tần số nghĩa là số lần dao động trong 1 giây Đại lượng này đặc trưng duy nhất cho mỗi mạch thu / phát sóng, nghĩa là mỗi mạch chỉ có thể truyền phát lẫn nhau khi nó cũng tần số

Ví dụ như xe điều khiển từ xa có tần số mạch phát = tần số mạch thu = 27MHz Tần số trong truyền sóng thường rất lớn (từ 27Mhz - 5GHz) nên có rất nhiều tần

số thoải mái cho bạn lựa chọn Quay lại trọng tâm câu hỏi, nếu bạn sử dụng

nhiều mạch phát và nhiều mạch thu thì có thể xảy ra 1 trong 2 trường hợp sau:

• Nhiều mạch thu/phát khác tần số:

• Lúc này thì bạn không cần lo lắng vì chỉ khi mạch thu đúng tần số của mạch phát thì mới truyền tin được Nếu bạn

có nhiều cặp thu phát vơi tần số khác nhau thì chẳng bao giờ bạn truyền tin sai lệch cả.

• Nhiều mạch thu/phát cùng tần số: lúc này thì lại có 2 vấn đề con nảy sinh, nhưng không phải là khó để khắc phục

• Nếu tôi gửi tín hiệu cho mạch A và mạch B cùng tần số, nhưng lúc thì mạch A, lúc thì mạch B, vậy có lỗi hay không? Trong truyền sóng, bạn có thể phát từ một module phát đến nhiều mạch thu Thông thường, các module phát sẽ được kết nối với Arduino thông qua một thư viện, còn các module thu có thể dùng mạch thu có IC (không cần dùng Arduino, tự hoạt động độc lập), hoặc dùng mạch thu không IC (phải dùng thông qua thư viện của Arduino) Với loại thu có IC thì bạn có thể làm điều tôi vừa nói nhưng hơi phức tạp một tí, tôi sẽ nói ở bài sau, còn với loại thu không IC bạn sẽ sử dụng thư viện của Arduino với cấu trúc rẻ nhán để thực hiện các lệnh Ví dụ: tôi sẽ gửi một

dữ liệu là một số nguyên kiểu byte và

• mạch thu A sẽ làm đèn LED 13 của Arduino sáng nếu nó nhận giá trị <=100, ngược lại là tắt

• mạch thu B sẽ làm đèn LED 13 của Arduino sáng nếu nó nhận giá trị > 100, ngược lại là tắt.

• Như vậy, nếu tôi gửi giá trị 69 từ mạch thu thì đèn LED 13 của mạch A sẽ sáng còn mạch B sẽ tắt Còn nếu tôi gửi giá trị 169 thì mạch A tắt còn mạch B tắt,

• Nếu tôi gửi từ 2 mạch phát đến 1 mạch thu thì như thế nào? Bạn KHÔNG THỂ gửi CÙNG MỘT LÚC từ 2 mạch phát đến một mạch thu được, vì lúc này, nó sẽ gây ra hiện tượng nhiễu, chẳng hạn mạch phát A gửi dữ liệu là 69 còn mạch phát B gửi dữ liệu là 169, như vậy mạch thu hoặc sẽ nhận được 69 hoặc sẽ nhận được 169 => nhiễu Vì vậy, bạn cần phải canh thời gian sao cho khi mạch A gửi, bạn mạch B không gửi và ngược lại, nghĩa là chúng ta phải gửi tuần tự, KHÔNG ĐƯỢC GỬI MỘT LÚC.

• Với Arduino, về căn bản, bạn có thể truyền mọi loại dữ liệu, từ số, chữ cho đến hình ảnh, âm thanh, video Tất nhiên, mức độ khó sẽ tăng dần lên, và càng khó thì nó lại cần những bộ phận phức tạp Thường thường, tôi hay sử dụng sóng vô tuyến để truyền tin điều khiển và dùng sóng wifi (bản chất nó là sóng vô tuyến)

để truyền hình ảnh, âm thanh, video

• Nếu chỉ dựng lại ở việc truyền dữ liệu để điều khiển, thì mạch của tôi rất đơn giản, bạn chỉ cần một mạch thu, một mạch phát, 2 con Arduino, các linh kiện cần cho dự án của bạn và cuối cùng là tư duy lập trình thì đã có thể xây dựng cho mình một dự án truyền tin bá đạo rồi

Mạch thu (trên) và mạch phát (dưới)

• Còn nếu bạn muốn xây dựng một sản phẩm truyền tin có thể truyền được nhiều loại dữ liệu thì bạn phải xây dựng một mô hình bá đạo hơn trong đó phải xử

dụng thêm các module wifi cho đến các máy tính mini-linux Ví dụ, trong dự án mới nhất của mình (đến thời điểm hiện tại) Mình đã xây dựng một mô hình

truyền tin qua Internet (tất nhiên trước đó phải liên lạc từ thu wifi đến phát wifi)

và truyền tin qua sóng vô tuyến 2.4GHz Và đây là mô hình của mình