Thiết kế hệ thống điều khiển từ xa cần cẩu cổng tải trọng 2 tấn

Chính vì thế, sau khi tìm hiểu kỹ về mặt bằng, trang thiết bị của công ty, nhất là phương pháp vận chuyển hàng hoá, tôi thấy cần phải giảm bớt chi phí thời gian cũng như nhân công, tôi đ

0

LỜI NÓI ĐẦU

Sau khi hoàn thành chương trình đào tạo và đạt được các yêu cầu do

khoa CNPTNT, nhà trường đề ra Với mục đích nâng cao khả năng phân tích,

tổng hợp các vấn đề về mặt lý luận cũng như thực tiễn, đồng thời đánh giá kết

quả học tập, rèn luyện của sinh viên sau một khoá học Được sự phân công,

nhất trí của trường Đại học Lâm nghiệp, khoa Công nghiệp Phát triển Nông

thôn và thầy giáo hướng dẫn Trần Kim Khôi Tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

“THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA CẦN CẨU CỔNG TẢI

TRỌNG 2 TẤN” tại trung tâm thí nghiệm thực hành khoa CNPTNT trường Đại

học Lâm nghiệp

Dưới sự hướng dẫn tận tình, chu đáo của thầy giáo Trần Kim Khôi và

những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy cô giáo trong khoa cùng bạn bè

đồng nghiệp đến nay tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình

Qua đây cho phép tôi gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cán bộ nhà trường, các

thầy cô giáo trong khoa, phòng thí nghiệm Điện – Điện tử, đặc biệt là thầy giáo

Trần Kim Khôi đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp của

mình

Mặc dù với sự cố gắng hết mình của bản thân song đề tài không thể tránh

khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và

những ý kiến đóng góp của bạn bè đồng nghiệp để đề tài của tôi được hoàn

thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn

Xuân mai, ngày 06 tháng 05 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Đàm Thị Liên

vụ cho sản xuất đạt hiệu quả chưa cao Phải thay thế chúng bằng những loại máy móc và dây chuyền máy hiện đại, tiên tiến hơn nhằm phục vụ cho sản xuất, đạt năng suất chất lượng tốt hơn Vì vậy, việc sử dụng những công nghệ mới hoặc áp dụng nhiều biện pháp mới cho hiệu quả cao là vô cùng quan trọng

Ngày nay, quá trình sản xuất với điều kiện làm việc nặng nhọc và phức tạp, thì việc cơ giới hoá ngày càng trở nên quan trọng Nó giúp nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng sức lao động cho người công nhân, đảm bảo an toàn trong sản xuất đặc biệt là khâu bốc dỡ, vận chuyển

Đối với các công ty, nhà máy có quy mô sản xuất nhỏ, ít máy móc, thiết

bị sản xuất theo dây chuyền nhỏ lẻ thì phương pháp bốc dỡ, vận chuyển hàng hoá chủ yếu vẫn dùng các phương pháp thủ công, như: xe đẩy, khiêng vác Tốn nhiều sức lao động của người công nhân, an toàn cho người công nhân chưa được đảm bảo, năng suất lao động lại thấp

Và Công ty Cổ phần Xây dựng Thương mại Cát Thành là một trong những số

đó Chính vì thế, sau khi tìm hiểu kỹ về mặt bằng, trang thiết bị của công ty, nhất là phương pháp vận chuyển hàng hoá, tôi thấy cần phải giảm bớt chi phí

thời gian cũng như nhân công, tôi đã tiến hành đề tài “Thiết kế hệ thống điều khiển từ xa cần cẩu cổng tải trọng 2 tấn”

2

1.2 Đặc điểm sản xuất của công ty

Công ty Cổ phần Thương mại Cát Thành tuy mới thành lập trong một thời gian ngắn nhưng tốc độ phát triển của nó rất nhanh, với các loại hình kinh doanh hàng hoá phong phú, đa dạng, như: sản xuất gương, sản xuất gia công nhôm – kính – inox - trần thạch cao, mài kính gương Công ty đã giải quyết việc làm cho hàng trăm công nhân với mức lương bình quân 1.400.000đ/người

Qua một thời gian tìm hiểu phương thức làm việc của công ty tôi thấy mặc dù công việc rất nặng nhọc nguy hiểm, thế nhưng lại chủ yếu là khuân vác thủ công, mỗi khi vận chuyển một sản phẩm thì phải cần 2 đến 4 người công nhân, như thế vừa mất thời gian, tốn sức lao động, vừa không an toàn, xảy ra nhiều trường hợp tai nạn lao động đáng tiếc Vì vậy, việc sử dụng cần cẩu cổng vào vận chuyển hàng hoá là việc làm rất thiết thực, cần phải tiến hành ngay

Sơ đồ mặt bẳng xưởng sản xuất của công ty

Hình 1.1: Sơ đồ mặt bằng sản xuất của công ty

3

1.3 Tổng quan về các loại cần trục bốc dỡ

Cần trục: Thiết bị nâng hạ dùng để lắp ráp, nâng hạ, bốc xếp, vận chuyển hàng hoá, máy móc, thiết bị, nguyên liệu, vật liệu ở các phân xưởng, công trường xây dựng, bến cảng

Cần trục thường có: Kết cấu chịu lực (cẩu, tháp, giàn, cột, cần), kết cấu nâng hạ (tời, tenfe), các bộ phận dẫn hướng và cố định (cáp, xích, thiết bị động lực, điện

Phân loại cần trục theo kết cấu:

- Cần trục máy bốc xếp kiểu cầu

Cần trục chân đế loại nặng có sức nâng tới 300 tấn và tầm với tới 100m, dùng trong nhà máy đóng tàu Cần trục cáp dùng trong phạm vi hẹp và dây cáp là bộ phận chịu tải Những bộ phận chính của cần trục cáp gồm có hai trục

đỡ cố định, hoặc di chuyển trên đường ray, dây cáp tải căng giữa hai trụ, goòng tải đặt trên cáp tải, dây cáp nâng tải để nâng hạ và dây cáp kéo để di chuyển goòng tải Tầm với của cần trục cáp thường là 150- 600m Nếu nhỏ hơn 150m cần trục được thay bằng một dầm khung và gọi là cần cẩu cổng Sức nâng của cần trục cáp thường là 3 – 25 tấn, có trường hợp 50- 150 tấn Có các loại cần trục cáp, cố định, di động, quay Cần trục cáp được dùng rộng rãi ở các mỏ lộ thiên, vận chuyển đá, quặng với sức nâng 5- 50 tấn, nâng hạ tải trọng ở độ cao trên 50m và di chuyển trong khoảng cách tới 1500m Trong ngành Lâm nghiệp Việt Nam, năm 1972- 1973 cần trục cáp được dùng lần đầu tiên để bốc dỡ gỗ ở bãi gỗ Quỳnh Cư, Hải Phòng Cần trục cáp được dùng rộng rãi ở các công trình xây dựng thuỷ điện

4

Hình 1.2: Các loại cần trục

1.4 Sự cần thiết phải điều khiển từ xa cho cần cẩu cổng

Hiện đại hoá trong công nghệ điều khiển từ xa ngày càng đóng vai trò quan trọng trong thế kỷ 21 Việc áp dụng hệ thống điều khiển từ xa không những tăng năng suất lao động, giảm áp lực công việc mà còn đảm bảo an toàn cho người công nhân Điều này được thể hiện rất rõ trong quá trình bốc xếp, vận chuyển gương kính, vì đây là vật liệu rất dễ vỡ nên có mức độ nguy hiểm cao

Khi gương kính được đưa từ trên xe xuống, muốn vận chuyển vào trong nhà máy, thì người công nhân phải điều khiển cần cẩu thông qua một hệ thống dây và phải di chuyển cùng với sự di chuyển của cần cẩu để cẩu hàng Như thế

sẽ rất nguy hiểm vì dây cáp móc hàng có thể bị mài mòn, mục nát dễ bị đứt trong quá trình vận chuyển, mặt khác việc điều khiển cần cẩu cổng trực tiếp sẽ làm cho tầm quan sát bị hạn chế Vì thế, việc áp dụng hệ thống điều khiển từ xa cho cần cẩu cổng sẽ khắc phục được những hạn chế của việc điều khiển trực tiếp bằng tay và đạt được độ chính xác cao Mặt khác khi điều khiển cần cẩu từ

xa thì người công nhân chỉ cần ngồi một chỗ mà không cần phải vất vả trong việc di chuyển

1.5 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay công nghiệp hóa, cơ giới hóa ngày càng được áp dụng rộng rãi trong các nhà, xí nghiệp nó đã mang lại lợi ích kinh tế khá lớn Việc đưa cần cẩu vào sử dụng trong sản suất sẽ làm tăng năng suất lao động, giảm sức lao động thủ công và an toàn cho người công nhân

Đối với một công ty xây dựng như Cát Thành, với nhiều loại hàng hoá cồng kềnh (gương, kính) thì việc vận chuyển hàng hoá bấy lâu nay được thực hiện khá vất vả, cực nhọc và nhiều khi còn mất an toàn

6

Như vậy, vấn đề cấp bách đang đặt ra đối với Công ty Cổ phần Xây dựng Thương mại Cát Thành là phải có một hệ thống vận chuyển bốc dỡ hàng hoá hiện đại dùng máy móc để thay thế sức lao động thủ công nhằm tăng năng suất lao động

Với lý do trên đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển từ xa cần cẩu tải trọng hai tấn” là đề tài khả thi và có tính thiết thực cao

1.6 Mục tiêu - Giới hạn nghiên cứu

1.6.1 Mục tiêu

Thiết kế chọn hệ thống điều khiển, xây dựng và lập trình một chương trình cụ thể cho hệ thống cần cẩu cổng trên nguyên lý làm việc của sóng hồng ngoại

1.6.2 Giới hạn nghiên cứu

Khoá luận chỉ đề cập đến việc tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển từ

xa cho cần cẩu cổng tải trọng hai tấn

1.7 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

1.7.1 Nội dung

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Cấu tạo, hoạt động và tính toán lựa chọn các động cơ

điều khiển cho cần cẩu cổng

Chương 3: Lý thuyết điều khiển từ xa – Sóng hồng ngoại

Chương 4: Chọn các thiết bị bảo vệ và điều khiển - Thiết kế mạch điều khiển từ xa

Chương 5: Kết luận - Khuyến nghị

1.7.2 Phương pháp nghiên cứu

Ở đây tôi chủ yếu sử dụng phương pháp nghiên cứu các nguồn tài liệu

về trang thiết bị điện cho cầu trục kết hợp với phương pháp điều tra thực tế để lựa chọn tính toán cho phù hợp với đặc điểm sản xuất hiện nay của công ty

7

Chương 2

CẤU TẠO - HOẠT ĐỘNG VÀ TÍNH TOÁN LỰA CHỌN ĐỘNG CƠ

CHO CẦN CẨU CỔNG 2.1 Cấu tạo - Hoạt động

2.1.1 Cấu tạo

Các thông số của cần cẩu cổng:

Chiều dài đường ray: l = 18,3 m

Khẩu độ = 4,2 m

chiều cao nâng hạ = 0,5 m

Khoảng cách từ mặt đất đến khung đỡ = 3,8 m

Chiều dài của cần cẩu = 6,1m

Chiều rộng của chân hình chữ A = 2 m

Tải trọng nâng Q = 20000 N

Hình 2.1: Sơ đồ cẩn cẩu

- Chuyển động dọc đường ray

Động cơ truyền động các cơ cấu của cần trục có những đặc điểm nổi bật sau:

9

Thứ nhất, về loại phụ tải: Đặc điểm của các động cơ truyền động trong

cơ cấu cần trục nói chung là đều làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, có số lần (tần số) đóng điện lớn

Thứ hai, về yêu cầu đảo chiều quay: Động cơ truyền động cần trục, nhất là cơ cấu nâng hạ, phải có khả năng đảo chuyền quay, có mômen thay đổi theo tải trọng rất rõ rệt Theo khảo sát từ thực tế thì khi không có tải trọng (không tải) mômen động cơ không vượt quá (15  20)%Mđm; đối với cơ cấu nâng của cần trục ngoạm đạt tới 50% Mđm

Thứ ba, yêu cầu về khởi động và hãm: Trong các hệ truyền động các cơ cấu của máy nâng, yêu cầu quá trình tăng tốc và giảm tốc phải êm, đặc biệt đối với thang máy và thang chuyên chở khách Bởi vậy, mômen động trong quá trình hạn chế quá độ phải được hạn chế theo yêu cầu của kỹ thuật an toàn

Ở các máy nâng tải trọng, gia tốc cho phép thường được quy định theo khả năng chịu đựng phụ tải động của các cơ cấu Đối với cơ cấu nâng hạ cần trục, máy xúc gia tốc phải nhỏ hơn khoảng 0,2 m/s2

để không giật đứt dây cáp Ngoài ra, động cơ truyền động trong cơ cấu này phải có phạm vi điều chỉnh

đủ rộng và có các đường đặc tính cơ thoả mãn yêu cầu công nghệ Đó là các yêu cầu về dừng máy chính xác, nên đòi hỏi các đường đặc tính cơ thấp, có nhiều đường đặc tính trung gian để mở hãm máy êm

Thứ tư, phạm vi điều chỉnh không lớn, ở các cần trục thông thường D 

3  1; ở các cần trục lắp ráp (D = 10  1) hoặc lớn hơn Độ chính xác điều chỉnh không yêu cầu cao, thường trong khoảng 5%

Thứ năm, yêu cầu về bảo vệ an toàn khi có sự cố: Các bộ phận chuyển động phải có phanh hãm điện từ, để giữ chặt các trục khi mất điện, bảo đảm

an toàn cho người vận hành và các bộ phận khác trong hệ thống sản xuất Để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi vận hành, trong sơ đồ không chế có

10 các công tắc hành trình để hạn chế chuyển động của cơ cấu khi chúng đi đến các vị trí giới hạn Đối với cơ cấu nâng - hạ thì chỉ cần hạn chế hành

11

trình lên mà không cần hạn chế hành trình hạ

Thứ sáu, yêu cầu về nguồn và trang bị điện: Điện áp cung cấp cho cần trục không vượt quá 500V Mạng điện xoay chiều hay dùng là 220V, 380V; mạng một chiều là 220V, 44V Điện áp chiếu sáng không vượt quá 220V Không được dùng biến áp tự ngẫu để cung cấp cho mạng chiếu sáng sửa chữa Do đa số đều làm việc trong môi trường nặng nề, đặc biệt ở các hải cảng, nhà máy hoá chất, xí nghiệp luyện kim, sửa chữa Nên các khí cụ điện trong hệ thống truyền động và trang bị điện của các cơ cấu nâng hạ cần trục yêu cầu phải làm việc tin cậy, bảo đảm về năng suất, an toàn trong mọi điều kiện khắc nghiệt của môi trường, hơn nữa lại phải đơn giản trong thao tác

Năng suất của máy nâng quyết định bởi hai yếu tố: Tải trọng của thiết

bị và số chu kỳ bốc, xúc trong một giờ Số lượng hàng bốc xúc trong mỗi chu

kỳ không như nhau và nhỏ hơn tải định mức, cho nên phụ tải đối với động cơ chỉ đạt (60  70%) công suất định mức của động cơ

Do động cơ điện không đồng bộ so với các loại động cơ khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp, giá thành rẻ, làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sản suất và sinh hoạt, vì vậy ở đây tôi chọn động cơ điện không đồng bộ

- Tốc độ của động cơ điện không đồng bộ là:

p

f s



12

2.2.1 Động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ

Động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ giữ vai trò quan trọng trong các máy nâng - vận chuyển nói chung và trong cầu trục nói riêng Động cơ truyền động cơ cấu nâng - hạ là việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, nên khi chọn công suất động cơ phải tính đến cả phụ tải động

*) Tính toán phụ tải tĩnh

Phụ tải tĩnh của cơ cấu nâng - hạ chủ yếu là do tải trọng quyết định Để xác định phụ tải tĩnh, phải dựa vào sơ đồ động học của cơ cấu nâng – hạ cụ thể

- Phụ tải tĩnh khi nâng có tải:

c

o n

G G M



ui

R )

Trong đó:

G- Trọng lượng của tải trọng, G = 20000N

Go- Trọng lượng của bộ lấy tải, Go = 2000N

Rt- Bán kính của tang nâng, Rt = 0,14m

, 0

25 14 , 0 14 , 3

, 0 48 2

14 , 0 2000

13

c

o no

ui

G M

14 , 0

h

ui

R G G M



1 2 ) (

04 , 25 82 , 0

1 2 48

2

14 , 0 20000

R G M

1 2 22 2

14 , 0 2000

47 , 5 04 , 25 31 , 11 13 , 39 25 ,

l- chiều dài đường ray mà xe di chuyển, l = 6m

v- tốc độ di chuyển của xe, v = 0,51(m/s)

11 , 7

51 ,

2

% 100 2

t t t

t1 - thời gian xe dừng để tháo tải trọng, t1 = 80s

t2 - thời gian lấy tải, t2 = 120s

120 80 7 , 11 2

100 7 , 11





(2.9) nđc- tốc độ động cơ, nđc = 1470 vg/ph

Pđm = 2 , 25 kW

9550

1470 62 ,

785

3 9550

Ta thấy: Mmm > Mc (động cơ đã chọn thoả mãn điều kiện mở máy)

- Kiểm tra khả năng quá tải của động cơ:

Mcp = 0,82MMax = 0,82.67 = 54,94 Nm

Ta thấy: Mcp > Mcản (Động cơ thoả mãn điều kiện quá tải)

16

2.2.2 Tính toán động lực học cơ cấu di chuyển cần cẩu cổng

Hình 2.4: Sơ đồ cơ cấu di chuyển cần cẩu cổng

Cơ cấu di chuyển có những thông số đặc trưng cho chuyển động là lực cản trở chuyển động Fn, tốc độ di chuyển Vn(m/s), đường kính của bánh

Dk(m), và công suất định mức cần thiết của động cơ truyền động

Phụ tải tĩnh của cơ cấu là do lực cản chuyển động gây ra Lực đó bao gồm 2 thành phần chính: Lực ma sát lăn trên đường đi F1 và lực ma sát trong

, 7

1 , 0 20000 1500

Hệ số k được lấy từ thực tế và kinh nghiệm vận hành:

- Đối với xe cầu khi dùng ổ bi: k = 1,5 ÷ 2, khi dùng ổ trượt: k = 2,5 ÷4

- Đối với xe con tương ứng là: k = 1,25 ÷ 1,6 và k = 2,5 ÷ 3,2

Từ đó chọn k = 2,5

,

c

F = 1,5.1361,67 =2042,51 N Tương tự, tính toán với trường hợp không tải

5 , 7

1 , 0 1500

0

b o

R

f G

.

'



V F

η- hiệu suất định mức khi có tải, η = 0,85

V- tốc độ di chuyển của xe, V = 0,51 m/s

1 , 2

1000 85 , 0

51 , 0 51 ,

51 , 0 5 , 142

.

% 47 , 10 8 , 0

%

% TD

tc

th

TD P

Tra bảng P1.1: chọn động cơ có mã hiệu MTKF 011-6, với các thông

số kỹ thuật: Pđm = 1,5kW; Uđm = 220V; nđm = 780 v/ph; MMax = 42Nm; cos = 0,86

Mômen trên trục động cơ

 Nm

.

,

 i

R F

n- Tốc độ quay của động cơ, n = 13(vg/s)

V- Tốc độ di chuyển của cơ cấu theo phương ngang, V = 0,51 m/s

51 , 0

13 075 , 0 14 , 3

, 0 12

075 , 0 5 ,



c

- Kiểm tra động cơ theo điều kiện mở máy

Mômen định mức của động cơ:

Ta thấy: Mmm > Mc = 15,02Nm (thoả mã điều kiện mở máy)

- Kiểm tra động cơ theo điều kiện quá tải:

Mcp = 0,82Mmax = 0,82.42 = 34,44 Nm

Ta thấy: Mcp > Mcản = 15,02 Nm ( thoả mãn điều kiện quá tải)

20

Chương 3

LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA – SÓNG HỒNG NGOẠI

3.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa

Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống 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 thực hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành

Hình 3.1: 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

- Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành

- Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các 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

Thiết bị phát

Đường truyền

Thiết bị thu

21

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

Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên ta cần 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 sau:

a 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 hai phần: về lượng và về chất Về lượng có cách biến lượng điều khiển và lượng điều khiển thành từng loại xung gì cho phù hợp, và những xung đó cần áp dụng những phương pháp nào để hợp thành tin tức, để có dung lượng lớn nhất và tốc độ truyền dẫn nhanh nhất

b Kết cấu hệ thống

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

3.1.2 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

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 của 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

3.1.3 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiền từ xa

Hình 3.2: Sơ đồ khối máy phát

Hình 3.3: Sơ đồ khối máy thu

Tín hiệu điều khiển Điều chế

Tín hiệu sóng mang

Khuếch đại phát

khuếch đại thu

Giải điều chế

Khuếch đại

Chấp hành

23

3.2 Các phương pháp điều chế tín hiệu trong hệ thống điều khiển từ xa

Trong kỹ thuật điều khiển từ xa, tín hiệu gốc không thể truyền đi xa được Do đó, để thực hiện việc truyền tín hiệu điều khiển từ máy phát đến máy thu ta cần phải điều chế (mã hóa) tín hiệu

Có nhiều phương pháp điều chế tín hiệu Tuy nhiên điều chế tín hiệu dạng xung có nhiều ưu điểm hơn.Vì ở đây chúng ta sử dụng linh kiện kỹ thuật

số nên linh kiện gọn nhẹ, công suất tiêu tán nhỏ, và có tính chống nhiễu cao

 Các phương pháp điều chế tín hiệu ở dạng xung như:

- Điều chế biên độ xung (PAM)

Xung lớn nhất biểu thị cho biên độ dương của tín hiệu lấy mẫu lớn nhất

Tín hiệu điều chế Dao động đa hài

một trạng thái bền

Bộ phát xung

25

 Giải thích sơ đồ khối:

- Khối tín hiệu điều chế: tạo ra tín hiệu điều chế đưa vào khối dao động

đa hài

- Dao động đa hài một trạng thái bền: trộn xung với tín hiệu điều chế

- Bộ phát xung: phát xung với tần số không đổi để thực hiện việc điều chế tín hiệu đã điều chỉnh có biên độ tăng giảm thay đổi theo tín hiệu điều chế

3.2.2 Điều chế độ rộng xung

Phương pháp điều chế này sẽ tạo ra các xung có biên độ không đổi, nhưng bề rộng của mỗi xung sẽ thay đổi tương ứng với biên độ tức thời của tín hiệu điều chế, trong cách điều chế này, xung có độ rộng lớn nhất biểu thị phần biên độ dương lớn nhất của tín hiệu điều chế Xung có độ rộng hẹp nhất biểu thị phần biên độ âm nhất của tín hiệu điều chế

Trong điều chế độ rộng xung, tín hiệu cần được lấy mẫu phải được chuyển đổi thành dạng xung có độ rộng xung tỷ lệ với biên độ tín hiệu lấy mẫu

Để thực hiện điều chế độ rộng xung, ta có thể thực hiện theo sơ đồ khối sau:

Với phương pháp điều chế vị trí xung thì các xung được điều chế có biên

độ và độ rộng xung không thay đổi theo biên độ của tín hệu điều chế

Tín hiệu điều chế

Bộ phát hàm RAMP

So sánh

26

Hình thức đơn giản của điều chế vị trí xung là quá trình điều chế độ rộng xung Điều chế vị trí xung có ưu điểm là sử dụng ít năng lượng hơn điều chế độ rộng xung nhưng có nhược điểm là quá trình giải điều biến ở máy thu phức tạp hơn các dạng điều chế khác

Trong phương pháp điều chế mã xung, tần số thử được quyết định bởi tín hiệu cao nhất trong quá trình xử lý, điều này cho thấy rằng nếu những mẫu thử được lấy ở mức lớn hơn 2 lần tần số tín hiệu thì tần số tín hiệu mẫu được phục hồi

Tuy nhiên, trong thực tế thông thường mẫu thử ở mức độ nhỏ nhất khoảng 10 lần so với tín hiệu lớn nhất Vì vậy, tần số càng cao thì thời gian lấy mẫu càng nhỏ (mức lấy mẫu càng nhiều) dẫn đến linh kiện chuyển mạch có tốc

độ xử lý cao Ngược lại, nếu sử dụng tần số lấy mẫu thấp thời gian lấy mẫu càng rộng, nhưng độ chính xác không cao Thông thường người ta chỉ sử dụng khoảng 10 lần tín hiệu nhỏ nhất

 Kết luận:

Điểm thuận lợi của phương pháp điều biến xung là mặc dù tín hiệu AM rất yếu, chúng hầu như mất hẳn trong nhiễu ồn xung quanh, nếu phương pháp điều chế PPM, PWM, PCM là tín hiệu điều chế bằng cách tách ra khỏi tiếng ồn

27

Với phương pháp như vậy, điều chế mã xung PCM sẽ cho kết quả tốt nhất, vì

nó chỉ cần quyết định xung nào hiện diện, xung nào không hiện diện

Các phương pháp điều chế xung như PPM, PWM, PAM phần nào cũng theo kiểu tương tự Vì các dạng xung ra sau khi điều chế có sự thay đổi về biên

độ, độ rộng xung, vị trí xung theo tín hiệu lấy mẫu Đối với phương pháp biến đổi mã xung PCM thì dạng xung ra là dạng nhị phân chỉ có 2 mức [0] và [1]

Để mã hóa tín hiệu tương tự sang tín hiệu số, người ta chia trục thời gian

ra những khoảng bằng nhau và trục biên độ ra 2n khoảng cho 1 bit, nếu số mức càng nhiều thì thời gian càng nhỏ, độ chính xác càng cao Tại mỗi thời điểm lấy mẫu biên độ được đo, rồi lấy mức tương ứng với biên độ và chuyển đổi dạng nhị phân Kết quả ở ngõ ra ta thu được một chuỗi xung (dạng nhị phân)

3.3 Điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại

3.3.1.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 0,8m đến 0,9µm, tia hồng ngoại

Km 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 chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng

28

3.3.2 Nguồn phát sáng hồng ngoại và phổ của nó

Các nguồn sáng nhân tạo thường chứa nhiều sóng hồng ngoại Hình dưới cho ta quang phổ của các nguồn phát sáng này

Hình 3.7: Quang phổ của các nguồn phát sáng

“trong suốt” đối với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi

nó phải vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài

Đời sống của LED hồng ngoại dài đến 100000 giờ (hơn 11 năm), LED hồng ngoại không phát sáng cho lợi điểm trong các thiết bị kiểm soát vì không gây sự chú ý

3.3.3.Linh kiện thu sóng hồng ngoại

Người ta có thể dùng quang điện trở, phototransistor, photodiode để thu sóng hồng ngoại gần Để thu sóng hồng ngoại trung bình và xa phát ra từ cơ thể con người, vật nóng … Loại detector với vật liệu Lithiumtitanat hay tấm chất dẻo Polyviny-Lidendifluorid (PVDF) Cơ thể con người phát tia hồng ngoại với

30

Trong vỏ chất dẻo có cửa sổ để ánh sáng chiếu qua, người ta đặt phím thủy tinh 2, trên đó có rãi các điện cực hình lược Khoảng cách giữa các điện cực chứa lớp bán dẫn Các điện cực dẫn điện và được nối đến các chân cắm xuyên qua vỏ Để bảo vệ lớp vỏ khỏi bị ẩm ướt, người ta phủ lên trên bề mặt nó một lớp sơn trong suốt Tùy theo loại quang điện trở bề mặt làm việc của lớp biến thiên trong phạm vi từ 0,01 đến 0,04 cm2

Ta lựa chọn quang điện trở theo phổ bức xạ của vật chất Những loại quang điện trở trong công nghiệp được chế tạo bằng Sulfit chì (CA) được sử dụng để chỉ thị nhiệt động và tình trạng vật thể nung nóng ở nhiệt độ tương đối thấp (2000 0

C  40000C )

* Nguyên lý làm việc

Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý

Quá trình làm việc của mạch như sau:

Khi chưa chiếu sáng mặt quang điện trở, dòng điện qua nó và mạch ngoài nhỏ nhất gọi là dòng điện tối

Khi chiếu sáng mặt quang điện trở với chiều dài bước sóng thích hợp, điện trở tinh thể bán dẫn giảm đáng kể Hiện tượng này phụ thuộc vào chất bán dẫn được sử dụng, độ tạp chất, chiều dài bước sóng

Giá trị điện trở phụ thuộc ánh sáng chiếu vào, có thể thay đổi từ M đến 

c Đặc tuyến

- Đặc tuyến Volt- Ampere

C +

- hình 1b