ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ-ĐÈ TÀI-MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG SÓNG RF

ĐỒ ÁN 2A
CHUYÊN NGÀNH ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
GVHD: ThS. Nguyễn Văn An
SVTH : MSSV
Trần Văn Thành 10053181
Nguyễn Chí Thọ 10078501
MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG SÓNG RF
ĐỀ TÀI:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014
NỘI DUNG
1. Giới thiệu tổng quan về sóng vô tuyến
2. Thiết kế và thi công hệ thống
3. Kết luận


1. Giới thiệu tổng quan về sóng vô tuyến


• Khái niệm sóng vô tuyến (RF)
- Sóng vô tuyến ( Radio Frequency ) là một kiểu bức xạ điện
từ với bước sóng trong phổ điện từ dài hơn ánh sáng hồng ngoại. Sóng
vô tuyến có tần số từ 3 KHz tới 300 GHz, tương ứng bước sóng từ
100 km tới 1 mm.
- Các tần số khác nhau của sóng vô tuyến có đặc tính truyền lan khác
nhau trong khí quyển trái đất. Sóng dài truyền theo đường cong của trái
đất, sóng ngắn nhờ phản xạ từ tầng điện ly nên có thể truyền rất xa, các
bước sóng ngắn hơn bị phản xạ yếu hơn và truyền trên đường nhìn
thẳng.

Loại sóng Tần số Bước sóng
Sóng dài và cực dài
Sóng trung
Sóng ngắn
Sóng cực ngắn


3-300 KHz
0,3-3 MHz
3-30 MHz
30-3000 MHz

100Km - 1Km
1000m - 100 m
100m - 10 m
10m - 0,01 m

2.THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
2.1. Sơ đồ khối
2.2. Khối nguồn
2.3. Sơ đồ mạch phát sóng vô
tuyến
2.4. Module phát RF 315MHz
2.5. Tính toán khối phát
2.6. Sơ đồ mạch thu vô tuyến
2.7. Tính toán khối thu
2.8. Khối điều khiển
2.9 .Khối Relay công suất
2.10.Chọn Relay
2.11. Tính toán chọn BJT

và các điện trở phân cực
2.12 . Nguyên lí hoạt động
của toàn mạch

2.THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
2.1 Sơ đồ khối








KHỐI
PHÁT
RF
KHỐI
THU RF
KHỐI
ĐIỀU
KHIỂN
KHỐI
HIỂN THỊ
KHỐI ĐIỀU
KHIỂN 4
THIẾ BỊ
KHỐI
NGUỒN
2.2 KHỐI NGUỒN

2.3 Sơ đồ mạch phát sóng vô tuyến














2.4 Module phát RF 315MHz

Mạch phát được mắc theo kiểu khuếch đại E chung. Cryst1 là
thạch anh tạo dao động, tần số 315Mhz, khi được cấp điện nó tự dao
động tạo ra sóng hình sin. Transistor S9018 là transistor khuếch đại
cao tần, khuếch đại tín hiệu từ thạch anh và tín hiệu đầu ra lấy ở
chân C của transistor. R2 là điện trở tạo điện áp chuẩn cho thạch
anh, R3 định dòng cho chân E của transistor.

2.5 Tính toán khối phát
• Điện áp : DC 3 ~ 5V
• Dòng điện 3 mA (DC 5V)
• Công suất phát 10mW

• Tần số hoạt động f = 315Mhz
• Công suất máy phát (công suất có ích) : P
i
= 10mW
• Công suất tiêu thụ: P
0
= U.I = 5.3.10
-3
= 15mW
• Hiệu suất máy phát: H = (P
i
/P
0
) = 67%

• Bước sóng :

• Chọn anten có độ dài bằng 1/4 bước sóng là 0,23m (23cm)

2.5 Sơ đồ mạch thu vô tuyến
2.6 Sơ Đồ Nguyên Lý Khối Thu Sóng RF
2.7 Tính toán khối thu
• Module thu RF 315Mhz:
• Hoạt động điện áp: DC 3 ~ 5V.
• Dòng điện 3 mA (DC 5V).
• Hoạt động ở tần số: 315Mhz
• Độ nhạy: -105 dBm
• Độ nhạy máy thu là khả năng thu được tín hiệu nhỏ nhất ở đầu
vào mà máy thu cho ra được mức tín hiệu ở bộ chỉ thị bình
thường.

• Phạm vi thu 100m đối với không gian mở.
• Anten sử dụng là loại anten rút, độ dài 23cm.

2.8 Khối điều khiển và hiển thị
2.9 Khối Relay công suất
Khối công suất gồm : Relay 5VDC, BJT C1815 để khuếch
đại dòng qua Relay. Relay là một công tắc điều khiển từ xa
đơn giản, nó dùng một dòng nhỏ để điều khiển một dòng
lớn vì vậy nó được dùng để bảo vệ công tắc nên cũng được
xem là một thiết bị bảo vệ. Kết cấu Relay gồm có một lõi
sắt, một cuộn từ và một tiếp điểm.
• Chọn Relay 5V:
• + Điện áp tác động : 5VDC
• + Điện trở cuôn dây Relay : 167 (ohm)
• + Dòng điện qua cuộn dây khoảng : 30 mA
• + Điện áp đóng mở : 220V
• + Dòng qua tiếp điểm : 7A

2.10 Chọn Relay
2.11 Tính toán chọn BJT và các điện trở phân cực

• Chọn BJT C1815, BJT làm việc ở chế độ bão hòa.

• Dòng điện qua cuộn dây của Relay:

• Dòng điện qua Relay cũng là dòng điện qua cực C của BJT, suy
ra : I
c
= 28.7 (mA)
• Để Transistor dẫn bão hòa thì :

• Chọn I
b
= 10x0.4 =4 (mA)
• Tác dụng của Diode : dùng để tránh dòng Fuco Trong cuộn dây
sinh ra trong quá trình hoạt động làm hỏng BJT
• Việc chọn loại Diode không khó khăn chỉ là loại Diode chịu
được dòng tương đối nhỏ. Trong mạch này ta chọn Diode là loại
1N4148.

2.12 Nguyên lí hoạt động của toàn mạch
• Mạch PT 2272 M4 là bộ giải mã điều khiển từ xa dùng chung
với PT 2262 sử dụng công nghệ CMOS . Có 8 địa chỉ mã hóa, 4
chân dữ liệu chính vì thế có nhiều cách set chân 3
^8
cách , có thể
sản xuất nhiều mà không sợ set trùng mã . Ở mạch thu PT 2272
set chân( 1 -> 8) như thế nào thì ở mạch phát PT 2262
( chân 1 -> 8) cũng như vậy.
• Sau khi nghiên cứu nguyên lí hoạt động từng khối của mạch
điều khiển không dây ta tiến hành nghiên cứu nguyên lí hoạt
động của toàn mạch. Khi cấp nguồn hoạt động cho mạch thì
chân 10 -> 13 của PT 2272 ở mức 0 (mức logic thấp), chân RD4,
RD5, RD6, RD7 của PIC 16F887 ở mức thấp nên tín hiệu ra của
khối điều khiển bằng 0 nên LED6, LED7, LED8, LED9 không
có điện thế qua nên không sáng, không có dòng kích thích làm
cho Transistor không dẫn (V
B
<0.7 ) vì ngõ ra chân C (C1815) ở
mức cao không có điện thế qua nên Relay không bật.
Tương tự : khi nhấn B,C,D

Khi bật thiết bị
Khi ta nhấn A ở remos chân 17
của PT 2272 có tín hiệu mạch
thu sẽ nhận tín hiệu truyền qua
vào chân 14 của PT 2272 làm
cho chân 13 của PT 2272 lên
mức 1, tín hiệu được đưa vào
PIC 16F887 nó sẽ đưa chân
RD4 lên mức 1, chân B(C1815)
có dòng kích ở mức cao làm cho
Transistor dẫn (V
B
>0.7V) nên
lối ra ở chân C là mức thấp tạo
ra nguồn cung cấp làm cho
Relay bật làm cho thiết bị cần
điều khiển thứ nhất bật.




Khi tắt thiết bị

Khi ta nhấn A ở remos chân 17 của
PT 2272 có tín hiệu mạch thu sẽ nhận
tín hiệu truyền qua vào chân 14 của PT
2272 làm cho chân 13 của PT 2272 lên
mức 1,ngõ vào của vi điều khiển đang ở
mức logic cao khi nhận thêm một tín
hiệu nữa nó sẽ set ngõ ra RD4 xuống

mức logic thấp , chân B(C1815) không
có dòng kích làm cho Transistor ngưng
dẫn (V
B
< 0.7V) nên lối ra ở chân C là
mức cao, không có nguồn cung cấp
Relay mất điện trở về trạng thái ban đầu
tắt thiết bị thứ nhất.

LƯU
ĐỒ GiẢI THUẬT
BEGIN
KHAI BAO
BIẾN
KHAI BÁO
LCD
TẮT TẤT
CẢ CÁC
THIẾT BỊ
VÀ HIỂN
THỊ RA LCD
RB0 = 0
RB1=0
S
RB2=0
S
RB3=0
S
RB4=0Đ
TẮT THIẾT BỊ 1

RB5=0Đ
RE1=0Đ
RE2=0Đ
BẬT THIẾT BỊ 2
TẮT THIẾT BỊ 2
TẮT THIẾT BỊ 3
BẬT THIẾT BỊ 1
BẬT THIẾT BỊ 3
TẮT THIẾT BỊ 4
BẬT THIẾT BỊ 4
S
Đ
S
Đ
S
Đ
S
Đ
Sản phẩm hoàn thiện


3. KẾT LUẬN

• Sản phẩm (phần cứng+phần mềm) đã đảm bảo được
mục tiêu mà đề tài hướng tới. Quá trình thử nghiệm tại
nhà cũng như chạy khi báo cáo đều tốt, điều khiển thiết
bị như yêu cầu.Tuy vậy, đề tài cũng có một vài hạn chế
nhất định như:
• Độ nhạy của thiết bị thu chưa cao
• Màn hình LCD bị yếu nguồn khi relay được khởi động

• Khoảng cách điều khiển trên thực tế chưa được xa như
mong muốn
• Với đề tài này có thể mở rộng điều khiển được nhiều
hơn nữa các thiết bị trong nhà.



Phần cứng cho mỗi module cần được thu nhỏ để dễ dàng cho
việc điều khiển và mang tính thẩm mỹ

Đề tài không những chỉ áp dụng cho với các thiết bị trong nhà mà
nên được mở rộng áp dụng đối với điều khiển các thiết bị sử dụng
nơi công cộng.
Có thể sử dụng thêm các cảm biến đo nhiệt độ , báo cháy để
tự động tắt các thiết bị khi có sự cố xảy ra.
Hy vọng với những hướng phát triển nêu trên cùng với
những ý tưởng khác của các bạn, của người đọc- những người đi
sau - sẽ phát triển hơn nữa đề tài này, khắc phục những hạn chế,
tồn tại của đề tài, làm cho đề tài trở nên phong phú hơn, mang tính
ứng dụng cao hơn vào trong thực tế cuộc sống, phục vụ cho những
lợi ích của con người trong tương lai.

CHÂN THÀNH CÁM ƠN!