Chuyên ngành Điện tử Thiết kế chế tạo hệ thống truyền tín hiệu điều khiển qua đờng dây điện lực 1. Tính cấp thiết của đề tài Với chủ trơng kết hợp mô hình đào tạo nghiên cứu và sản xuất của học viện công nghệ bu chính viễn thông, phong trào nghiên cứu khoa học trong học sinh, sinh viên đang đợc sự tham gia rất nhiệt tình của đông đảo các bạn sinh viên cũng nh các thầy cô giáo. Thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học đ giúp sinh viên làm quen với tác phong tự làm việc, thúc đẩy sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, quaã đó bổ sung kiến thức cho bản thân. Hoà chung vào không khí thi đua nghiên cứu khoa học nhóm sinh viên chúng em gồm: Nguyễn Trung Hiếu, Nguyễn Thế Cơng, Hoàng Đình Thọ đ thành lập một nhóm nghiên cứu khoa học dã ới sự h- ớng dẫn của các thầy giáo Đặng Việt Hùng, Đinh Sỹ Quảng. Đề tài của nhóm là Thiết kế chế tạo hệ thống truyền tín hiệu điều khiển qua đờng dây điện lực. Sự phát triển nh vũ b o của khoa học công nghệ đặc biệt là công nghệ điện tử và công nghệã thông tin, vấn đề trao đổi và truyền thông tin đòi hỏi con ngời phải nghiên cứu và tìm ra nhiều loại đờng truyền tín hiệu khác nhau. Đ có nhiều loại đã ờng truyền thông tin nh: đờng truyền vô tuyến, cáp sợi quang, cáp đồng trục . Đề tài này tập trung nghiên cứu một loại đờng truyền mới đó là truyền tín hiệu điều khiển thông qua đờng dây điện lực. Truyền tín hiệu điều khiển thông qua đờng dây điện lực có những lợi thế nhất định vì đặc điểm của đờng truyền này là: - Truyền tín hiệu tốc độ thấp thích hợp với việc điều khiển các thiết bị điện trong gia đình. - Tận dụng đợc trực tiếp mạng điện lực trong gia đình làm đờng truyền mà không cần thêm dây dẫn khác. ở Việt Nam việc truyền tín hiệu qua đờng điện lực đ bã ớc đầu đợc nghiên cứu và có kết quả. Nh- ng vấn đề là giá thành còn đắt do việc sử dụng các IC tích hợp có giá thành cao khoảng vài trăm nghìn đồng. Đề tài tập trung xây dựng một modem điều khiển truyền tín hiệu trên đờng điện có giá thành thấp, độ tin cậy cao mà không sử dụng các IC đắt tiền. Mặc dù lĩnh vực đề tài nghiên cứu không phải là hoàn toàn mới mẻ nhng với nhóm nghiên cứu đây là một đề tài rất hấp dẫn đồng thời đề tài hoàn thành tốt sẽ có khả năng ứng dụng vào thực tế để điều khiển các thiết bị điện. 2. Nội dung khoa học của đề tài Nội dung đề tài gồm 2 phần chính: Thiết kế phần cứng và xây dựng phần mềm. 2.1 Phần cứng Học viện Công nghệ BC - VT Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV Mô hình tổng quát của hệ thống có dạng nh sau: Hình 1: Mạch phát tín hiệu điều khiển Hình 2: Mạch thu tín hiệu điều khiển Nhóm nghiên cứu đ tiến hành thiết kế bộ phát và bộ thu tín hiệu hoàn chỉnh theo nguyên tắcã truyền nhận của cổng nối tiếp. 2.1.1 Bộ phát tín hiệu điều khiển Bộ phát sóng mang tần số 500KHz. Khối điều chế tín hiệu điều khiển. Tầng khuếch đại công suất cộng hởng. Khối giao tiếp với mạng điện lực. 2.1.2 Bộ thu tín hiệu điều khiển Thiết kế mạch giao tiếp với đờng điện lực. Mạch lọc khuếch đại cộng hởng. Mạch tách sóng tín hiệu. Khôi phục tín hiệu điều khiển. Sơ đồ của Modem điều khiển : Học viện Công nghệ BC - VT Mạch khuếch đại công suất và giao tiếp với đường dây điện lực Điều chế biên độ Tín hiệu điều khiển Tín hiệu sóng mang tần số 500kHz Mạch giao tiếp với đư ờng dây Mạch lọc thông dải và khuếch đại tín hiệu sóng mang Mạch tách sóng hình bao Mạch khôi phục tín hiệu điều khiển Đường dây điện lực Đờng dây điện lực Tín hiệu điều khiển Bộ phát Mạch tạo xung thời gian Bộ thu 1 Bộ thu 2 Thiết bị 1 Thiết bị 2 Đường điện lực Chuyên ngành Điện tử Hình 3: Sơ đồ mạch ứng dụng của Modem điều khiển Nhóm đ tiến hành nghiên cứu việc truyền nhận dữ liệu giữa hai máy tính. Mô hình truyền thông ã tin giữa hai máy tính thông qua đờng điện lực đợc thể hiện nh hình vẽ dới đây: Hình 4: Mô hình truyền dữ liệu giữa 2 máy tính 2.2 Phần mềm Nhóm đ viết chã ơng trình cho vi điều khiển để điều khiển các thiết bị đồng thời viết chơng trình phần mềm truyền thông tin giữa hai máy tính. Về phần mềm cho việc truyền dẫn dữ liệu giữa hai máy tính chúng em đ lập trình để có thể thay đổi ngôn ngữ hiển thị (tiếng Anh hay tiếng Việt), hai máy tínhã Học viện Công nghệ BC - VT Đường dây điện lực Modem 1 Modem 2 Chuyển đổi mức điện áp Chuyển đổi mức điện áp RS232 RS232 PC1 PC2 Tuyển tập đề tài nghiên cứu khoa học HS-SV có thể chat với nhau qua đờng điện thông qua modem. Đồng thời phần mềm chúng em xây dựng có khả năng truyền File dữ liệu giữa hai máy tính, tốc độ truyền có khả năng lên tới 9600 baund. 3. Phơng pháp nghiên cứu của đề tài Để có thể hoàn thành tốt đề tài chúng ta cần chuẩn bị đủ cả về kiến thức lý thuyết, khả năng thực hành lẫn kỹ năng lập trình. Nhóm đ chia đề tài thành các phần nhỏ để tiến hành nghiên cứu nhã sau: - Tìm hiểu các thông số và đặc tính của đờng dây điện lực. - Thiết kế mạch lọc tín hiệu. - Thiết kế modem cho tín hiệu điều khiển. - Viết phần sụn điều khiển hệ thống. - Viết phần mềm ghép nối với PC trên môi trờng Windows. 3.1 Tìm hiểu các thông số và đặc tính trên đờng dây điện lực Nhóm nghiên cứu đ tìm hiểu các thông số và đặc tính trên đã ờng dây điện nh trở kháng của đ- ờng dây điện, nhiễu trên đờng dây, độ suy hao của đờng dây, hiện tợng sóng đứng. Đặc biệt nhóm nghiên cứu đ tiến hành khảo sát thực tế tín hiệu trên đã ờng dây điện lực tại xởng thực hành khoa Kĩ thuật điện tử 1. 3.2 Thiết kế mạch lọc tín hiệu điều khiển Nhóm đ nghiên cứu, thử nghiệm các loại mạch lọc nhã : mạch lọc thụ động, mạch lọc tích cực, mạch lọc bậc 1, bậc 2 và cuối cùng đ chọn đã ợc mạch lọc cộng hởng phù hợp. 3.3 Thiết kế modem cho tín hiệu điều khiển Nhóm đ nghiên cứu vi điều khiển AT89C52 cũng nhã các linh kiện khác và thiết kế Modem điều khiển. 3. 4 Viết phần sụn điều khiển hệ thống Nhóm đ tiến hành xây dựng lã u đồ thuật toán và viết hoàn thiện phần mềm cho vi điều khiển, tiến hành chạy thử nghiệm nhiều lần và cho kết quả tốt. 3.5 Viết phần mềm ghép nối với PC trên môi trờng Windows Để thực hiện ghép nối và truyền dữ liệu giữa hai máy tính nhóm đ xây dựng hoàn thành phầnã mềm ghép nối trên môi trờng Windows; giao diện đẹp, phần mềm chạy tốt và ổn định. Có thể phát triển thêm nhiều tính năng nữa của phần mềm. Học viện Công nghệ BC - VT Chuyên ngành Điện tử 4. Khả năng ứng dụng của đề tài Đề tài Thiết kế chế tạo hệ thống truyền tín hiệu điều khiển thông qua đờng dây điện lực hoàn thành tốt có thể ứng dụng để điều khiển các thiết bị gia dụng, hoặc ứng dụng vào hệ thống chuông tự động báo giờ ở trong một d y phòng học chẳng hạn. Việc đề ra và lắp đặt thêm các bộã khuếch đại tại các điểm có nhiều nhánh nối sẽ góp phần đa tới khả năng ứng dụng đề tài vào trong cuộc sống hàng ngày. Phát triển mở rộng đề tài có thể trở thành hệ thống đếm số trong các công tơ met, từ đó tránh đ- ợc nguy hiểm cho những ngời thợ điện phải trèo cột để kiểm tra số đo điện hàng tháng. Đề tài này đợc hoàn thành tốt kết hợp với một số đề tài khác có thể xây dựng ngôi nhà thông minh trong đó điều khiển thiết bị bằng đờng dây điện. Tuy nhiên, do mới bớc đầu tiếp cận nghiên cứu cũng nh thời gian nghiên cứu có hạn nên chơng trình chắc chắn có nhiều hạn chế, thiếu sót chúng em rất mong đợc sự góp ý, giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng nh của các bạn sinh viên để chơng trình có thể hoàn thành đợc tốt hơn. Học viện Công nghệ BC - VT . ngành Điện tử Thiết kế chế tạo hệ thống truyền tín hiệu điều khiển qua đờng dây điện lực 1. Tính cấp thiết của đề tài Với chủ trơng kết hợp mô hình đào tạo. phục tín hiệu điều khiển Đường dây điện lực Đờng dây điện lực Tín hiệu điều khiển Bộ phát Mạch tạo xung thời gian Bộ thu 1 Bộ thu 2 Thiết bị 1 Thiết bị 2 Đường