Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh SVTH: Phạm Minh Thuận
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1
1.1.
Lý do chọn đề tài: 1
1.2.
Giới hạn đề tài: 1
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN 2
2.1.
Lý thuyết liên quan: 2
2.2.
Giới thiệu linh kiện sử dụng trong mạch: 3
a. Cặp IC thu phát PT2248 + PT2249: 3
b. Các linh kiện khác: 13
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 24
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
PHỤ LỤC 57Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 1 SVTH: Phạm Minh Thuận
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP
1.1. Lý do chọn đề tài:
Trong xã hội hiện đại ngày nay, trong các thiết bị gia dụng hầu như các
thiết bị kỹ thuật số như tivi, đầu DVD,VCD,… đều đã được trang bị chức năng
điều khiển từ xa nhằm tạo sự tiện nghi cho người dùng khi sử dụng thiết bị và
đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của con người.
Ngoài các thiết bị kỹ thuật số, quạt điện cũng là một thiết bị gia dụng rất
cần thiết trong cuộc sống của con người. Nhưng đa số các loại quạt hiện nay
đều dùng bộ điều khiển bằng cơ khí còn nhiều bất tiện như: gây tiếng ồn khi bật
tắt, khoảng cách điều khiển hạn chế,…
Vì vậy em chọn đề tài điều khiển quạt từ xa bằng hồng ngoại làm đề tài
đồ án môn học 1 của mình. Thay thế bộ điều khiển cơ khí của quạt bằng bộ điều
khiển điện tử ứng dụng kỹ thuật số và được điều khiển từ xa bằng tia hồng
ngoại giúp cho việc sử dụng thiết bị này trở nên tiện nghi hơn. Ngoài ra còn có
thêm phần hiển thị tốc độ của quạt và bộ hẹn giờ tắt quạt hoàn toàn bằng kỹ
thuật số có khoảng cài đặt rộng được điều khiển hoàn toàn bằng bộ điều khiển
từ xa, không gây tiếng ồn như các bộ hẹn giờ bằng cơ khí hiện có trên thị
trường.
1.2. Giới hạn đề tài:
Đề tài thực hiện điều khiển 7 kênh, sử dụng cặp thu phát hồng ngoại
chuyên dụng là PT2248 và PT2249. Trong đó 4 kênh được sử dụng để điều
đổi có thể là một hoặc nhiều, tùy vào thiết kế của Relay.
d. Triac:
Triac (Triode AC Semiconductor Switch) gọi là công tắc bán dẫn xoay
chiều 3 cực, được cấu tạo tương tự như SCR nhưng dẫn theo hai chiều. Triac
gồm 4 lớp bán dẫn ghép nối tiếp nhau, tương đương hai SCR khác loại ghép
song song.
Để điều khiển Triac dẫn điện cần cấp xung dòng điện vào cực G hai lần
trong một chu kỳ của điện áp xoay chiều.
e. Ứng dụng transistor (BJT) ngắt dẫn:
Ứng dụng transistor (BJT) ngắt dẫn trong các mạch số thường mắc theo kiểu
E chung (CE).
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 3 SVTH: Phạm Minh Thuận
Để BJT hoạt động ở chế độ tắt (ngắt) thì các mối nối BC và BE cần phải
được phân cực nghịch.
0
C
I
;
CE C
V V
Để BJT hoạt động ở chế độ dẫn bão hòa thì các mối nối BC và BE cần phải
được phân cực thuận.
max
C C
I I
PT2248 là một bộ truyền phát tín hiệu điều khiển từ xa bằng tia hồng
ngoại sử dụng công nghệ CMOS. Có 18 chức năng và tổng cộng 75
lệnh. Có sẳn các phím đơn (single-shot) và liên tục (continuous).
Sơ đồ khối:
Hình 2.1: Sơ đồ khối của PT2248.
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 4 SVTH: Phạm Minh Thuận
Sơ đồ chân:
Hình 2.2: Sơ đồ chân của PT2248.
Bảng 2.1: Chức năng các chân PT2248
Tên Số TT I/O Mổ tả
VSS 1 Là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện
VCC 16 Là chân cấp nguồn dương
XT, /XT 2, 3 I, O
là hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao
động ở bên trong IC
K1-K6 4-9 I
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.
T1-T3 10-12 O Ngõ ra quét mã phím
/CODE 13 I
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.
TEST 14 I
mã dữ liệu (6 bit) D1-D6. Như vậy, một từ lệnh có 12 bit.
Hình 2.5: Cấu trúc lệnh truyền đi.
- Mã bit C1, C2 và C3 (được gọi là mã người dùng) :
Mã bit có thể được tạo bằng cách kết nối với T1-T3 thông qua
diode.
Dữ liệu C1, C2, C3 sẽ là ‘1’ nếu có diode nối giữa chân CODE và
T1-T3, là ‘0’ nếu không nối.
Hình 2.5: Tạo mã bit (mã người dùng) cho PT2248.
- Dạng sóng truyền đi:
Hình 2.6: Dạng sóng tín hiệu truyền đi của PT2248.
Thời gian của bit "a" phụ thuộc vào tần số dao động (
osc
f
) và
được cho bởi công thức sau:
(osc)
1
192
a
f
Phân biệt bit ‘1’ và bit ‘0’:
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 7 SVTH: Phạm Minh Thuận
được tính bởi công thức sau:
(Hz)
12
osc
c
f
f
Vì vậy:
38
c
f kHz
khi
455
osc
f kHz
PT2249:
PT2249 là bộ thu tín hiệu điều khiển bằng tia hồng ngoại sử dụng
công nghệ CMOS. Nó có thể kết hợp với PT2248 để tạo thành một
hệ thống điều khiển tối đa 10 kênh.
Sơ đồ khối:
PT2249 và PT2250 có sơ đồ khối như hình dưới, PT2249 không có
các ngõ ra từ SP6-SP10 và CP1, CP2.
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 9 SVTH: Phạm Minh Thuận
Hình 2.11: Sơ đồ khối của PT2249/PT2250.
Nối với tụ điện và điện trở để bên ngoài để tạo dao động
cho mạch.
VCC 16 Chân cấp nguồn dương. Chức năng chi tiết của PT2249
- Mạch dao động:
Hình 2.13: Mạch dao động của PT2249.
Ghi chú:
39 5%
R k
;
100 5%
C pF
- Mạch nhận tín hiệu ngõ vào:
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 11 SVTH: Phạm Minh Thuận
PT2249A được thiết kế cho mudule thu hồng ngoại có ngõ ra tích
cực mức cao.
- Mã so sánh:
Để tránh sự can nhiễu của các thiết bị khác, mã bit C1, C2 và C3
được cung cấp để kiểm tra sự khớp mã giữa phần phát và phần
thu.
- Mã hoá:
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 13 SVTH: Phạm Minh Thuận
Hình 2.16: Bảng phân bố mã dữ liệu tương ứng với PT2248 phát đi.
Từ hình trên, ta thấy PT2249 chỉ giải mã được các phím có số từ
1-5 và từ 7-11. Gồm 5 phím xung đơn và 5 phím xung giữ.
b. Các linh kiện khác:
LED phát hồng ngoại:
Hình 2.17: Hình dạng và sơ đồ chân LED phát hồng ngoại
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 14 SVTH: Phạm Minh Thuận
- Về cơ bản LED phát hồng ngoại có hình dạng và cấu tạo như các
led thông thường. LED phát hồng ngoại có điện áp phân cực thấp
hơn các loại led thông thường và có dòng chịu đựng khoảng
50mA.
Hình 2.18: Thông số của LED hồng ngoại 5mm.
Module thu hồng ngoại 3 chân:
Hình 2.19: Hình dạng và sơ đồ chân của module thu hồng ngoại 3 chân.
- Module thu hồng ngoại này gồm có một led thu hồng ngoại và
một IC tách sóng đã được điều chế có ưu điểm: IC có kích thước
nhỏ, phạm vi thu tín hiệu rộng, chống nhiễu tốt. Module này là
loại có ngõ ra tích cực mức thấp.
- Sơ đồ khối:
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 15 SVTH: Phạm Minh Thuận
IC đếm 74192:
74192 là IC đếm BCD có chức năng đếm lên, đếm xuống, có đặt
trước số đếm và Reset.
Sơ đồ chân:
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 17 SVTH: Phạm Minh Thuận
Hình 2.24: Sơ đồ chân IC đếm 74192.
P0, P1, P2, P3 (15, 1, 10, 9) là các chân dữ licuarBCD đặt
trước cho IC.
Q0, Q1, Q2, Q3 (3, 2, 6, 7) là các chân ngõ ra BCD của
của IC.
CPU (5) là chân ngõ vào xung Clock đếm lên cho IC.
CPD (4) là chân ngõ vào xung Clock đếm xuống cho IC.
PL (11) là chân để đặt giá trị của P0-P3 vào IC.
MR (14) là chân Reset IC đếm.
TCD (13) là chân báo khi IC đếm xuống về 0 và quay lại
9( TCD)
TCD (12) là chân báo khi IC đếm lên đến 9 và về 0 ( TCU)
Sơ đồ logic của IC 74192:
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 18 SVTH: Phạm Minh Thuận
Hình 2.25: Sơ đồ logic của 74192.
Bảng trạng thái:
Up (CPU) Down (CPD) Reset (MR)
Parallel Load
điều khiển LED 7 đoạn.
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 20 SVTH: Phạm Minh Thuận
LAMP TEST (3) là chân kiểm tra các đoạn của LED.
RB OUTPUT (4) là chân xóa ngõ ra.
RB INPUT (5) là chân xóa ngõ vào. Kết hợp với RB
OUTPUT để xóa số 0 vô nghĩa.
Sơ đồ logic của IC:
Hình 2.27: Sơ đồ logic của IC 74LS247.
Bảng trạng thái:
Đồ án môn học 1 Đề tài: Điều khiển quạt bằng hồng ngoại
GVHD: Th.s Trương Ngọc Anh Trang 21 SVTH: Phạm Minh Thuận
Hình 2.28: Bảng trạng thái của 74LS247.
Khi các ngõ vào LT và BI/RBO ở mức cao thì ngõ ra sẽ hiển thị
các giá trị của 4 bit dữ liệu ngõ vào từ 0 đến 15 và RBI phải để trống
hoặc ở mức cao để hiện được số 0. Lúc này ngõ ra sẽ hiển thị như sau:
Hình 2.29: Chi tiết hiển thị các số từ 0 đến 15 trên LED 7 đoạn của
74LS247.
Khi ngõ vào BI/RBO ở mức thấp, bất chấp các ngõ vào còn lại thì
ngõ ra sẽ tắt hết các đoạn của LED 7 đoạn.
Khi LT ở mức cao, các ngõ vào dữ liệu ở mức thấp, RBI ở mức
thấp thì ngõ ra sẽ tắt hết các đoạn của LED và chân BI/RBO sẽ xuống
mức thấp. Dùng để xóa số 0 vô nghĩa.
Khi ngõ vào LT ở mức thấp và BI/RBO để trống hoặc ở mức cao
thì ngõ ra sẽ sáng hết các đoạn của LED 7 đoạn.
Thiết kế phần cứng
:
3.1.1. Sơ đồ khối hệ thống
KHỐI PHÁT
KHỐI THU
VÀ GIẢI MÃ
KHỐI XỬ LÝ
TRUNG TÂM
KHỐI HẸN
GIỜ
KHỐI GIAO
TIẾP CÔNG
SUẤT
KHỐI HIỂN
THỊ
KHỐI DAO
ĐỘNG
KHỐI NGUỒN 5VDC
Copyright: Tài liệu đại học ©