báo cáo đồ án vi xử lý trong đo lường điều khiển

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN 1

MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA
BẰNG HỒNG NGOẠI

SVTH: Lê Minh Tuấn
Nguyễn Minh Sang
Lớp : CDDT9B
GVDH: Nguyễn Văn An

07727191
07727951


LỜI MỞ ĐẦU
Với tốc độ phát triển nhanh chóng của các ngành
công nghiệp hiện đại như công nghệ thông tin, công
nghệ truyền thông, cơ khí, động lực trong thời gian qua
không thể tách rời với ngành điện tử. Ngành điện tử
đóng vai trò rất quan trọng, nó đã xâm nhập vào cuộc
sống con người khá sớm từ những thiết bị đơn giản như
đèn chiếu sáng, radio,…, đến những máy móc phức tạp
và ứng dụng công nghệ cao như hệ thống camera,
robot…tất cả điều đươc ứng dụng rộng rãi và góp phần
hiệu quả vào công việc giải phóng sức lao động của con
người đưa con người hướng tới một thế giới công nghệ
mới ngày càng hiện đại và tinh vi hơn.

Trong sinh hoạt hằng ngày của con người như
những trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa…)
cho đến những ứng dụng gần gũi với chúng ta cũng
được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức
tiện lợi nhất. Điều khiển từ xa đã thâm nhập vào vấn đề
này do đó cho ra đời những loại tivi điều khiển từ xa,
đầu video, VCD, CD,… đến quạt bàn tất cả điều khiển
từ xa. Điều khiển từ xa là việc điều khiển mô hình,
thiết bị ở một khoảng cách nào đó mà người không
nhất thiết phải đến nơi đặt hệ thống. Thế giới ngày
càng phát triển việc ứng dụng các thiết bị diều khiển tự
động ngày càng được con người sử dụng rong đó có
quá trình thu phát bằng hồng ngoại nó có độ chính xác
và nhanh chóng trong quá trình điều khiển từ xa.


Xuất phát từ những ý tưởng trên nên chúng em
đã chọn đề tài Mạch Điều Khiển Thiết Bị Từ
Xa Bằng Hồng Ngoại. Trong thời gian ngắn
và kiến thức còn hạn chế nên quyển đồ án
chưa được hoàn thiện cho lắm và còn nhiều
thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của
tất cả thầy cô và các bạn .


CHƯƠNG I : LÝ THUYẾT TỔNG
QUAN

1.1 Tia hồng ngoại (ánh sáng hồng ngoại)
Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng trong khoảng
từ 400.000nm đến 760nm, dài hơn bước sóng ánh sáng khả
kiến nhưng ngắn hơn tia bức xạ vi ba. Tên “hồng ngoại” có
nghĩa là “dưới mức đỏ”, màu đỏ là màu sắc có bước sóng dài
nhất trong ánh sáng thường. Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 00 K
điều phát ra tia hồng ngoại


Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó
ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. lượng thông tin có thể
đạt được 3Mbit/s. Lượng thông tin được truyền đi với ánh
sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với song điện từ mà ta
vẫn dùng. Trong kỹ thuật truyền tin bằng sợi quang dẫn không
cần các trạm khuếch đại giữa chừng, người ta có thể truyền
một lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi
tơ quang với đường kín 0,13 mm với khoảng cách 10 Km đến
20 Km. Lượng thông tin truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn
gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà ta vẫn dùng. Tia hồng
ngoại dễ hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển
từ xa chùm hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu
phải đúng hướng.


1.2 Hệ thống điều khiển từ xa
1.2.1 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa
Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta 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 cáp quang dây dẫn, hệ thống điều khiển từ xa
bằng hồng ngoại. Do đó chúng có những nhiệm vụ cơ bản sau:

•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.


2 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN ĐIỂN HÌNH
TRONG MẠCH
2.1 IC BL9148

2.2.1 Sơ đồ và chức năng của từng chân

•
•
•
•
•
•

Chân 1: (GND) là chân được nối với cực âm của
nguồn điện.
Chân 2 (XT) và 3: hai đầu để nối với thạch anh
bên ngoài cho bộ tạo dao động bên trong IC.
Chân 4-9 (K1-K6): 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.

Chân 13 (CODE):là chân mã số dùng để kết hợp
với các chân 10-11 để tạo ra tổ hợp mã hệ thống
giữa phần phát và phần thu.
Chân 14 (TEST): là chân dùng để kiểm tra mã của
phần phát, bình thường khi không sử dụng có thể
bỏ trống.
Chân 15 (TXout): là đầu ra của tín hiệu đã được
điều chế FM.


2.2.1 IC BL9149
• Chân 1 (GND): là chân mass được nối với cực âm
•
•
•

•

•
•

của nguồn điện.
Chân 2 (RxIN): là đầu vào tín hiệu thu, tín hiệu sau
khi được lọc bỏ sóng mang.
Chân 3-7 (HP1-HP5): là đầu ra tính hiệu liên tục.
Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu ra
nào thì đầu ra đó sẽ duy trì ở mức logic “1”.
Chân 8-12 (SP5-SP1): là đầu tín hiệu không liên
tục. Chỉ cần thu được tín hiệu tương ứng với đầu
ra nào thì đầu ra đó sẽ duy trì ở mức logic “1”

trong khoảng thời gian là 107 ms.
Chân 14 và 13 (CODE 2 và CODE 3): để tạo ra các
tổ hợp mã hệ thống giữa phần phát và phần thu.
Mã số của hai chân này phải giống tổ hợp mã hệ
thống của phần phát thì mới thu được tín hiệu.
Chân 15 (OSC): dùng để nối tụ điện và điện trở
bên ngoài tạo ra dao động cho mạch.
Chân 16 (Vcc): là chân nối với cực dương của
nguồn cung cấp.


2.1.2 Led phát hồng ngoại

Led phát hồng ngoại được viết tắt là IR
Red (Infra Red Led), hay còn gọi là
nguồn phát tia hồng ngoại (Infra Red
Emitters), giống như led bình thường
(led phát quang- light emitting diode)
và phát ra ánh sáng hồng ngoại. Nó
được chế tạo bằng chất Arsenic-Galium
(GaAs). Led hồng ngoại có đời sống
khoảng 100.000 giờ (khoàng 11 năm),
với các đặc trưng kỹ thuật như:

• Điện áp thuận: Vf = 1,1 V ÷ 5V
• Dòng điện thuận: If = vài chục mA
÷ vài trăm mA
• Công suất cực đại: PMax = vài trăm
mW

Ký hiệu và hình dạng của led phát hồng ngoại


Nguyên lý làm việc :

Để có ánh sáng phát ra liên tục, người ta phân
cực thuận led hồng ngoại. tùy theo vật liệu cấu
tạo, điện thế thêm của led thay đổi từ 1 đến
2.5V và dòng điện qua nó tôi đa khoảng vài mA.
Khi chuyển tiếp P-N phân cực thường có hiện
tượng phun hạt dẫn ở mức cao (lỗ trống P++
phun sang N++, điện tử từ N++ phun sang P+
+) và kèm theo đó là hiện tượng tái hợp bức xạ
để sinh ra năng lượng là ánh sáng sáng hồng
ngoại (không thấy được bằng mắt thường). Hiện
tượng bức xạ là hiện tượng giải phóng ra các
proton khi có tái hợp trực tiếp giữa điện tử và lỗ
trống.


2.2.2 Bộ thu hồng ngoại
Cấu tạo bán dẫn của quang transistor coi như gồm có một quang
diode và một quang transistor.

Sơ đồ cấu tạo và ký hiệu
của bộ thu hồng ngoại


Nguyên lý hoạt động :
Trong quang transistor có quang diode làm nhiệm vụ cảm ứng quang

điện và transistor làm nhiệm vụ khuếch đại. quang diode được sử
dụng ở đây là mối nối P-N giữa cực B và cực C trong transistor, khi
phân cực cho các chân thì diode B-E được phân cực thuận và diode BC được phân cực ngược và khi được chiếu sáng thì dòng điện rỉ I BC sẽ
tăng cao hơn bình thường nhiều lần. Dòng điện rỉ sẽ trở thành dòng I B
và được transistor khuếch đại. độ khuếch đại của transistor từ 1001000 và bộ khuếch đại không tuyến tính theo cường độ ánh sáng
chiếu vào mối nối. Quang điện transistor có tốc độ làm việc chậm do
tụ điện kí sinh CB (kí sinh giữa cực C và cực B).Quang transistorco1
tần số làm việc cao nhất chỉ khoảng vài trăm KHz, trong khi tần số
làm việc cực đại của quang diode có thể lên vài chục MHz.


2.2.3 IC HEF4013
2.23.1 Đặc tính
Vi mạch 4013 chứa 2 flip-flop D, nó là vi mạch đa năng,
chúng có các chân đặt trực tiếp (SD), xóa trực tiếp (CD), ngỏ
vào xung clock (CP) và ngỏ ra (O,). Dữ liệu được chấp nhận
khi CP ở mức thấp và được chuyển đến ngõ ra khi có cạnh
dương của xung đồng hồ. Khi 2 chân CD và SD cùng ở mức
cao bất chấp dữ liệu vào và xung đồng hồ như thế nào, cả 2
ngõ ra O và điều ở mức cao.


2.2.3.2 Sơ đồ và chức năng của từng chân
HEF4013 có 14 chân trong đó:

•
•
•
•

D : dữ liệu vào.
CP : xung đồng hồ vào.
SD : chân đặt.

•

O : ngỏ ra chính

CD : chân xóa.


BẢNG CHÂN TRỊ
• H : cấp giá trị ở mức cao.
• L : cấp giá trị ở mức thấp.
• X: giá trị tùy định.


CHƯƠNG II : THI CÔNG MÔ
HÌNH


1 Sơ Đồ Nguyên Lý
1.1 Mạch Phát


1.2 Mạch Thu


3 Sơ Đồ Mạch In
3.1 Mạch Phát

3.2 Mạch Thu


KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án, chúng em đã đặt
được những kết quả như sau:
• Áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ
• Mạch phát và mạch thu nhỏ gọn
• Điều khiển được nhiều thiết bị
• Mạch thiết kế có độ chính xác, tính ổn định cao
Do thời gian và kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện
còn những mặt hạn chế như:
• Tầm xa bị giới hạn
• Dòng điện cao tức thời.
• Nhiễu hồng ngoại do các nguồn nhiệt xung quanh phát ra,
nên gây ra ảnh hưởng và hạn chế tầm phát. Do đó chỉ dùng
trong phòng, kho, hoặc nơi có nhiệt độ môi trường thấp.


HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học
kỹ thuật và đất nước ta chuyển mình sang nền sản xuất
công nghiệp. Vì vậy, để đáp ứng với nhu cầu thực tế thì
chúng ta cần phải nghiên cứu thêm để có thể ứng dụng
mạch điều khiển từ xa bằng hồng ngoại vào nhiều mô
hình khác lớn hơn, ưu việt hơn như điều khiển từ xa
đóng mở cửa tự động, điều khiển TV, cassette… Mở
rộng tầm thu, mở rộng khoảng cách điều khiển để có

thể điều khiển nhạy các hệ thống .


•
•
•
•

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Điện Tử ứng Dụng Trong Công Nghiệp, Nguyễn
Tấn Phước, nhà xuất bản Thành Phố Hồ Chí
Minh, 2001.
Giáo Trình Cơ Sở Viễn Thông, Đại Học Công
Nghiệp Tp.HCM, tập thể tác giả, lưu hành nội bộ,
2009.
Giáo Trình Kỹ Thuật Số, Đại Học Công Nghiệp
Tp.HCM, tập thể tác giả, lưu hành nội bộ, 2009.
Tài liệu từ các Website:
– www.alldatasheet.com
– www.ant7.com
– www.diendandientu.com.vn

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ ĐÃ LẮNG NGHE !