ĐỒ án điều khiển thiết bị từ xa bằng tia hồng ngoại

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƯƠNG TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG


ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
Đề tài:
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỪ XA BẰNG TIA
HỒNG NGOẠI
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông

GVHD: NGUYỄN THỊ MAI LAN
SVTH: THÂN VĂN BÀN
MSSV: 2114230001

TP. HỒ CHÍ MINH - THÁNG 12 NĂM 2016


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đồ án “ Mạch Điều Khiển Thiết Bị Từ Xa Bằng Hồng
Ngoại ”, chúng em đã nhận được rất nhiều ý kiến đóng góp cũng như sự giúp đỡ và hướng
dẫn tận tình của quý thầy cô và các bạn cùng lớp.
Do kiến thức còn hạn hẹp nên trong quá trình thực hiện đồ án em không thể tránh khỏi
những sai xót, mong quý thầy cô trong hội đồng bảo vệ bỏ qua và có những góp ý để em có
thể hoàn thiện đồ án của mình được tốt hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Mai Lan đã chỉ dẫn tận tình giúp em hoàn
thành đồ án này.

Tài liệu này mình làm rất kỹ, chỉ cần bạn về in mạch, ra và hàn
thooy. Còn nếu các bạn không hình dung được thì có thể liên lạc với
mình chụp mô hình thực tế cho các bạn xem và hàn theo là ok..co cái
đồ án ngon lành khỏi cần phải suy nghĩ.. mail:


Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

2


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

CÁC YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

3


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
1

2

3

4

5

6

Quyển báo cáo ĐAMH được trình bày có đúng mẫu ?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nội dung báo cáo có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Các bản vẽ(A3,A4) có đúng mẫu ?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Phần cứng, phần mềm của ĐAMH có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Các ý kiến khác
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Điểm :
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

4


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

TP.HCM, Ngày … Tháng…Năm 20…
Giáo viên hướng dẫn
(GV ký tên và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
1

Quyển báo cáo ĐAMH được trình bày có đúng mẫu ?
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2

Nội dung báo cáo có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3

Các bản vẽ(A3,A4) có đúng mẫu ?
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4

Phần cứng, phần mềm của ĐAMH có đáp ứng đủ các yêu cầu của đề tài ?
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5

Các ý kiến khác
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

5


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

--------------------------------------------------------------------------------------------

6

Điểm :

TP.HCM, Ngày … Tháng…Năm 20…
Giáo viên phản biện
(GV ký tên và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

6


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

DANH MỤC BẢNG

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

7

Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

LỜI MỞ ĐẦU
Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình, thiết bị ở một khoảng cách nào đó mà
con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống. Khoảng cách đó tuỳ thuộc vào
từng hệ thống có mức phức tạp khác nhau, chẳng hạn như để điều khiển từ xa một phi
thuyền ta cần phải có hệ thống phát và thu mạnh, ngược lại, nếu chỉ để điều khiển một trò
chơi điện tử từ xa ta chỉ cần một hệ thống phát và thu yếu hơn.
Thế giới ngày càng phát triển việc ứng dụng các thiết bị điều khiển tự động ngày càng
được con người sử dụng trong đó có quá trình thu phát bằng hồng ngoại nó có độ chính xác
và nhanh chóng trong quá trình điều khiển từ xa.
Những đối tượng được điều khiển có thể ở trên không gian, ở dưới đáy biển sâu hay ở
một vùng xa xôi hẻo lánh nào đó trên mặt địa cầu.
Trong sinh hoạt hằng ngày của con người như những trò chơi giải trí (xe điều khiển từ
xa, robot,…) cho đến những ứng dụng gần gũi với con người 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 đã cho ra những loại tivi điều khiển từ xa, đầu video,...
Xuất phát từ những ý tưởng trên em chọn đề tài điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại.
Trong thời gian ngắn với kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên em chỉ thiết kế và thi
công mạch điều khiển từ xa đóng mở tiếp điểm bằng tia hồng ngoại, và 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 cùng tất cả các bạn.
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

8


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

CHƯƠNG I: LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
1.1 Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa
1.1.1 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
tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang, dây dẫn.

1.1.2 Sơ đồ khối thiết kế hệ thống điều khiển từ xa:

Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa
 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, biên
dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đến các thiết bị thi hành.
 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 các 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.

1.1.3 Sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển từ xa:
 Máy phát

Hình 2: Sơ đồ khối máy phát

 Máy thu

Hình 3: Sơ đồ khối máy thu

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

9


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

1.2 Tổng quan về hồng ngoại.

1.2.1 Khái niệm tia hồng ngoại.
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt
thường, tia hồng ngoại là bức xạ điện tử có bước sóng khoảng từ 0.86 μm đến 0.98 μm.
Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng.
Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó có ứng dụng rộng rãi
trong công nghiệp. Lượng thông tin có thể đạt 3 mega bit /s. 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 bằng
tia hồng ngoại, chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng.
Sóng hồng ngoại có những đặc tính quang học giống như ánh sáng ( sự hội tụ qua
thấu kính, tiêu cự…). Ánh sáng và sóng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt
qua vật chất. Có những vật mắt ta thấy “ phản chiếu sáng” nhưng đối với tia hồng ngoại
nó là những vật “phản chiếu tối”. Có những vật ta thấy nó dưới màu xám đục nhưng đối
với ánh sáng hồng ngoại nó trở nên trong suốt.
Điều này giải thích tại sao LED hồng ngoại có hiệu suất cao hơn LED có màu xanh

lá cây, màu đỏ… Vì chất liệu bán dẫn trong suốt với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại
không bị yếu đi khi nó vượt qua các lớp bán dẫn để đi ra ngoài.
Tuổi thọ 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.

1.2.2 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại:
 Máy phát:

Hình 4: Sơ đồ khối máy phát dùng tia hồng ngoại
Giải thích sơ đồ khối máy phát:
Máy phát có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển, mã hoá và phát tín hiệu đến máy thu,
lệnh truyền đi đã được điều chế.
Khối phát lệnh điều khiển:
Khối này có nhiệm vụ tạo ra lệnh điều khiển từ nút nhấn (phím điều khiển). Khi một
phím được nhấn tức là một lệnh đã được tạo ra. Các nút nhấn này có thể là một nút (ở
mạch điều khiển đơn giản), hay một ma trận nút (ở mạch điều khiển chức năng). Ma trận
phím được bố trí theo cột và hàng. Khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng để
phát lệnh yêu cầu của mình, mỗi phím chức năng tương ứng với một số thập phân.
Khối mã hoá:
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

10


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Để truyền các tín hiệu khác nhau đến máy thu mà chúng không lẫn lộn nhau, ta phải
tiến hành mã hoá các tín hiệu (lệnh điều khiển). Khối mã hoá này có nhiệm vụ biến đổi

các lệnh điều khiển thành các bit nhị phân, hiện tượng biến đổi này được gọi là mã hoá.
Có nhiều phương pháp mã hoá khác nhau: điều chế biên độ xung(PAM), điều chế vị trí
xung(PPM), điều chế độ rộng xung(PWM), điều chế mã xung(PCM). Trong kỹ thuật
điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại, phương pháp điều chế mã xung thường được sử
dụng nhiều hơn cả, vì phương pháp này tương đối đơn giản, dễ thực hiện.
Khối điều chế:
Khối này có nhiệm vụ kết hợp tín hiệu điều khiển đã mã hoá và sóng mang để đưa
đến khối khuếch đại.
Khối dao động tạo sóng mang:
Khối này có nhiệm vụ tạo ra sóng mang tần số ổn định, sóng mang này sẽ mang tín
hiệu điều khiển khi truyền ra môi trường.
Khối khuếch đại:
Khuếch đại tín hiệu đủ lớn để LED phát hồng ngoại phát tín hiệu ra môi trường.
LED phát:
Là một Led hồng ngoại, biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu hồng ngoại phát ra môi
trường.
 Máy thu:
Sơ đồ khối máy thu:

Hình 6: Sơ đồ khối máy thu dùng tia hồng ngoại
Giải thích sơ đồ khối máy thu :
Chức năng của máy thu là thu được tín hiệu điều khiển từ máy phát, loại bỏ sóng
mang, giải mã tín hiệu điều khiển thành các lệnh riêng biệt, từ đó mỗi lệnh sẽ đưa đến
khối chấp hành cụ thể.
LED thu:
Thu tín hiệu hồng ngoại do máy phát truyền tới và biến đổi thành tín hiệu điều khiển.

Khối khuếch đại:
Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển lớn lên từ LED thu hồng ngoại để quá
trình xử lý tín hiệu được dễ dàng.

Khối tách sóng mang:
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

11


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Khối này có chức năng triệt tiêu sóng mang, chỉ giữ lại tín hiệu điều khiển như tín
hiệu gửi đi từ máy phát.
Khối giải mã:
Nhiệm vụ của khối này là giải mã tín hiệu điều khiển thành các lệnh điều khiển dưới
dạng các bit nhị phân hay các dạng khác để đưa đến khối chấp hành cụ thể. Do đó nhiệm
vụ của khối này rất quan trọng
Khối khuếch đại:
Khuếch đại tín hiệu điều khiển đủ lớn để tác động được vào mạch chấp hành.
Khối chấp hành:
Có thể là relay hay một linh kiện điều khiển nào đó, đây là khối cuối cùng tác động
trực tiếp vào thiết bị thực hiện nhiệm vụ điều khiển mong muốn.

1.2.3 Nguyên lý thu phát hồng ngoại.
Việc thu hoặc phát bức xạ hồng ngoại bằng nhiều phương tiện khác nhau, có thể nhận
tia hồng ngoại từ ánh sáng mặt trời. Nhiều thứ có thể phát tia hồng ngoại như: lò bức xạ,
lò điện, đèn, cơ thể người… Để có thể truyền tia hồng ngoại phải tránh xung nhiễu bắt
buộc mã phát và nhận ổn định để xác định xem đó là xung truyền hay nhiễu. Tần số làm
việc tốt nhất từ 30KHz đến 69 KHz, nhưng thường sử dụng khoảng 36 KHz. Ánh sáng
hồng ngoại truyền 36 lần/1s khi truyền mức 0 hay mức1.
Dung tần số 36 KHz để truyền tín hiệu hồng ngoại thì dễ, nhưng khó thu và giả mã

phải sử dụng bộ lọc để tín hiệu ngõ ra là xung vuông, nếu ngõ ra có xung nghĩa là đã nhận
được tín hiệu ở ngõ vào.

1.2.4 Ưu và khuyết điểm:
Ưu điểm:
 Không dây dẫn.
 LED phát và thu nhỏ, gọn dễ thiết kế và lắp đặt và có độ tin cậy cao.
 Điện áp cung cấp thấp, công suất tiêu tán nhỏ.
 Điều khiển đươc nhiều thiết bị.
 Tính khả thi cao, linh kiện dễ tìm thấy và thi công dễ.
Nhược điểm:
 Tầm xa bị hạn chế.
 Dòng điện cao tức thời.
 Nhiễu hồng ngoại do các nguồi nhiệt xung quang ta phát ra, nên gây ảnh hưởng và
hạn chế tầm phát. Do đó chỉ dùng trong phòng, kho hoặc nơi có nhiệt độ môi trường
ảnh hưởng thấp.
 Hạn chế khi bị vật cản nên không thể phát xa được.

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

12


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU LINH KIỆN
2.1 Tổng quan IC Logic CMOS
2.1.1 Khái niệm:

CMOS được viết tắt từ Complementtary – Metal – Oxide – Silicon. Đầu tiên, CMOS
được nghiên cứu để sử dụng trong kĩ thuật hàng không vũ trụ. Với các đặc tính như
không lệ thuộc vào luới điện, miễn nhiễu… ngày nay CMOS được sử dụng rộng rãi
trong điện tử công nghiệp, điện tử y khoa, kĩ thuật xe hơi và kỹ thuật máy tính điện tử.

2.1.2 Đặc tính quan trọng:
 Điện áp:
CMOS có thể hoạt động từ 3V – 15V. tuy nhiên với điện áp nhỏ hơn 4.5v thời gian
trễ sẽ gia tăng( vận tốc làm việc chậm lại), tổng trở ra cũng lớn hơn và đồng thời tính
chống nhiễu sẽ giảm. tuy nhiên, với điện áp lớn hơn 15v thì cũng có những bất lợi:
 Công suất tiêu tán lúc CMOS hoạt động tăng cao.
 Với những xung nhiễu từ nguồn vượt quá điện áp đánh thủng (20v), tạo ra hiệu ứng
SCR-latch_up và làm hư hỏng IC nếu dòng không được hạn chế từ bên ngoài. Nếu
dùng điện áp lớn hơn 15v thì cần phải có điện trở hạn dòng.
 Thời gian trễ:
Điện áp cao thì CMOS hoạt động càng nhanh. Thời gian trễ gia tăng với nhiệt độ và
tải điện dung
 Tính miễn dung:
CMOS chống nhiễu rất tốt, thường là 45% điện áp cấp; 2.25v với điện áp 5v; 4.5v
với điện áp 10v. Thời gian trễ CMOS đóng vai trò như là một bộ lọc nhiễu. xung 10ms
biến mất sau một chuỗi các cổng CMOS. Vì tính chất đặc biệt này, CMOS được thiết kế
các mạch điện của các thiết bị công nghiệp phải hoạt động trong môi trường đầy nhiễu
điện và điện từ. với điện áp cấp +5v, CMOS vẫn làm việc bình thường với sự mất ổn
định của điện áp hay điện áp nhiễu đến 1v.
 Giao tiếp với họ CMOS:
Với điện áp 5v CMOS giao tiếp thẳng với TTL. Tổng trở vào của CMOS rất lớn,
TTL có thể tải vô số cổng CMOS mà không làm mất Fan Out ở trạng thái LOW.

2.2 IC PT2248
Đây là một bộ truyền phát tia hồng ngoại ứng dụng bởi công nghệ CMOS. PT2249

kết hợp với PT2248 tạo ra 10 chức năng.Với cách tổ hợp như vậy, có thể dùng cho nhiều
loại thiết bị từ xa.

2.2.1 Đặc tính:






Được sản xuất theo công nghệ CMOS
Tiêu thụ công suất thấp
Vùng điện áp hoạt động: 2.2V-5V
Sử dụng được nhiều phím
Ít thành phần ngoài
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

13


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Sơ đồ chân của PT2248:

Hình 7: Sơ đồ chân PT2248
Chức năng từng chân:
 Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện.
 Chân 2 và 3: là hai đầu để nối với thạch anh bên ngoài cho bộ tạo dao

động ở bên trong IC.
 Chân 4 đến chân 9: (k1-k6) là đoạn đầu vào tín hiệu của bàn phím kiểu ma trận.
 Chân 10 đến chân 12: T1-T3 kết hợp với các chân 4 đến chân 9 (k1 đến k6) để tạo
thành ma trận 18 phím.
 Chân 13 ( CODE ): là chân mã số dùng để kết hợp với các chân T1 – T2 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 không sử
dụng có thể bỏ trống.
 Chân 15: (T XOUT ) là đầu ra tín hiệu truyền tải tín hiệu 12 bit thành 1 chu kỳ, sử dụng
sóng mang 38kHz đã được điều chế để truyền.
 Chân 16 (Vcc): là chân cấp nguồn dương.

Sơ đồ khối chức năng:
Bên trong IC PT 2248 do bộ dao động, bộ phân tần, bộ giãi mã, mạch đầu vào của
bàn phím, bộ phát mã số… tạo thành.

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

14


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Hình 8: Sơ đồ khối chức năng của PT2248
Tham số cực hạn của PT2248:

Bảng 1. Tham số cực hạn PT2248
 Bộ tạo dao động và bộ phân tần:

Để có thể phát được đi xa, ta cần có xung có tần số 38Khz ở nơi nhận nhưng trên thị
trường khó tìm được thạch anh đúng tần số nên ta chọn tần số của thạch anh là 455Khz
cho bộ tạo dao động, sau đó tần số sẽ được đưa qua bộ phân tần để chia nó ra thành 12
lần thì tần số phát xạ sóng mang là 38kHz.
 Mạch điện phím vào:
Có tổng cộng 18 phím được nối tới các chân K1– K6 và mạch hoạt động thời gian
T1 – T3 để tạo ra bàn phím ma trận (6*3).

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

15


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Hình 9: Sơ đồ của bàn phím điều khiển.
F Phím 1 – 6: là những phím cho ra tín hiệu liên tục khi ấn giữ.
F Phím 7 – 18: là những phím cho ra những tín hiệu không liên tục.Tín hiệu sẽ bị mất
ngay khi nhấn vào cho dù có giữ phím.
Hàng phím ở T1 có thể được sắp xếp tuỳ chọn để tạo thành tổ hợp 2 6 trạng thái tín
hiệu liên tục.Hai hàng phím ở T2 và T3 chỉ có thể sử dụng phím đơn, hơn nữa mỗi khi
nhấn vào phím 1 lần chỉ có thể phát xạ 1 nhóm mạch xung điều khiển từ xa. Nếu như
các phím ở cùng hàng đồng thời được nhấn xuống thì thứ tự ưu tiên của nó là
K1>K2>K3>K4>K5>K6. Không có nhiều phím chức năng trên cùng một đường K, nếu
như đồng thời nhấn phím thì thứ tự ưu tiên của nó là T1>T2>T3.
 Mạch hoạt động tín hiệu thời gian - Mạch phát sinh tín hiệu:
 Lệnh truyền: là lệnh được tạo bởi 3 bit mã người dùng + 1 bit mã liên tục + 2 bit mã
không liên tục + 6 bit mã ngõ vào. Vậy, nó có 12 bit mã.

Lệnh phát ra 12 bit như bảng sau:

Hình 10: Cấu trúc lệnh truyền
F C1,C2,C3 : mã người dùng
F H : mã tín hiệu liên tục
F S1,S2 : mã tín hiệu không liên tục
F D1- D6 : mã phím đầu vào
Trong đó:
 3 bit mã người dùng được tạo như sau:
F Dữ liệu của 3 bit mã T1, T2, T3 sẽ là “1” nếu 1 diode được nối giữa
chân CODE và chân Tn (n = 1-3); và là “0” khi không nối diode.
F Vì IC thu PT2249, chỉ có 2 bit mã (CODE 2, CODE 3), nên chân
T1 của PT2249 sẽ luôn ở mức “1”.
F H, S1, S2 là đại diện cho mã số phát xạ liên tục hoặc mã số phát xạ không liên tục.
Nó tương ứng với các phím T1, T2, T3.
16
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại


Đồ án môn học 2
F

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

D1 đến D6 là mã số của số liệu phát ra. Phím của nó và sự đối ứng mã quan hệ với
nhau như bảng sau:

Bảng 2. Các số liệu ứng với các phím
 Dạng xung phát xạ ra:
Khi tỉ lệ chiếm trống của mạch xung dương hình sóng do mạch điện PT2248 phát ra

là 1/4 nó sẽ đại diện cho trạng thái [0], khi tỉ lệ chiếm trống của mạch xung dương là 3/4
nó sẽ đại diện cho [1]. Bất luận là [0] hay [1] khi chúng được phát ra, mạch xung dương
được điều chế trên sóng mang 38kHz, tỉ lệ chiếm trống của sóng mang là 1/3, như vậy
có lợi cho việc giảm công suất tiêu hao.
Hình minh hoạ:

Hình 11: Tỉ lệ chiếm trống của Bit 0 và Bit 1
Việc phát ra của mỗi chu kỳ theo thứ tự nối tiếp C1, C2, C3, H, S1, S2, D1, D2, D3,
D4, D5, D6 có tổng chiều dài được đo 48a.

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

17


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Hình 12: Chiều dài của lệnh truyền
Thời gian của bit “a” phụ thuộc vào tần số dao động và a = ¼ chu kỳ một mã, được
tính bởi công thức:
a
 Tín hiệu không liên tục:

Hình 13: Chiều dài tín hiệu không liên tục
Khi nhấn bất kỳ 1 phím không liên tục , tín hiệu không liên tục chỉ truyền 2 từ lệnh
đến ngõ ra.
 Tín hiệu liên tục:

Hình 14 Chiều dài tín hiệu liên tục
Khi nhấn bất kỳ một phím liên tục , tín hiệu liên tục sẽ lặp lại chu kỳ sau khi truyền 2
từ lệnh và thời gian dừng giữa 2 nhóm dừng lại 280a, cho đến khi phím không được
nhấn nữa .

2.3 IC PT2249
PT2249 cũng được chế tạo bởi công nghệ CMOS, chúng đi cặp với IC phát PT2248 để
tạo thành một bộ IC thu – phát trong điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại.

2.3.1 Đặc tính :
 Tiêu tán công suất thấp.
 Khả năng chống nhiễu rất cao.
 Nhận được đồng thời 5 chức năng từ IC phát PT2248.
 Cung cấp bộ tạo dao động RC.
 Bộ lọc số và Bộ kiểm tra mã ngăn ngừa sự tác động từ những nguồn sáng khác
nhau. Do đó không ảnh hưởng đến độ nhạy của mắt thu.

Sơ đồ chân của PT2249:

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

18


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Hình 15: Sơ đồ chân PT2249
Chức năng các chân:

 Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện.
 Chân 2: (R XIN ) là đầu vào của tín hiệu thu, tín hiệu sau khi được lọc bỏ sóng mang.
 Chân 3 đến chân 7: (HP1 ~ HP5) là đầu ra tín hiệu liên tục. Chỉ cần thu được tín
hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức logic “1”.
 Chân 8 ~ 12: (SP5 ~ SP1) là đầu ra 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 107ms.
 Chân 13, 14: (code 3, code 2) 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 với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao động cho
mạch.
 Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp.

Sơ đồ khối bên trong

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

19


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Hình 16: Sơ đồ khối bên trong PT2249
Mạch điện bên trong của IC thu do bộ phận dao động, bộ đếm số cộng, bộ nhớ dịch
hàng đầu vào, bộ phận kiểm tra số liệu, bộ phận kiểm tra mã, mạch đếm mạch xung đầu
vào, mạch điện khoá cố định, mạch điện kiểm tra độ sai sót, bộ phận đếm đầu vào,… tạo
thành.

Mã người dùng:
 Do trong tín hiệu phát ra của IC phát có C1, C2 và C3 cung cấp tín hiệu mã số cho
người dùng, vì vậy đầu tiếp nhận phải có tín hiệu mã số tương ứng.
 IC PT2248 phối hợp với mã người dung của IC PT2249 là:

Bảng 3: Tín hiệu mã số tương ứng PT2249
Đầu C (code) nối với tụ điện cho đến đất là “1”, trực tiếp nối đất là “0”.
 Giải thích sơ đồ khối :
Sau khi IC phát PT2248 phát tín hiệu (2 chu kỳ) đi, tín hiệu sẽ được mắt thu tiếp
nhận rồi đưa nó đến chân RXin. Chân RXin có nhiệm vụ sẽ chỉnh lại dạng sóng của tín
hiệu cho chuẩn. Sau đó, tín hiệu được đưa tới bộ lọc số. Bộ lọc số có nhiệm vụ lọc lấy
các dữ liệu rồi đưa đến thanh ghi. Dữ liệu đầu tiên được lưu vào thanh ghi 12 bit. Tiếp
đến, dữ liệu thứ hai sẽ được nạp vào thanh ghi. Dữ liệu đầu tiên sẽ được đưa qua bộ đệm
ngõ ra nếu mã của nó khớp với mã của phần phát. Trường hợp , mã của dữ liệu không
khớp với mã của phần phát thì quá trình sẽ được lặp lại. Khi các dữ liệu nhận đã được
thông qua, ngõ ra sẽ chuyển từ mức thấp lên mức cao.
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

20


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Hình 17: Dữ liệu khi máy thu nhận

2.4 IC 4013
Vi mạch 4013 chứa 2 Flip-Flop D, nó là một vi mạch đa năng có các chân đặt trực tiếp
(S D ) và xoá trực tiếp (C D ),ngỏ vào xung clock (CP) và ngỏ ra (O, Ō). 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 O và Ō đều ở mức cao. IC 4013 có 14 chân.
Sơ đồ bên trong:

Hình 18: Sơ đồ chân IC 4013
Trong đó:
D: dữ liệu vào
CP: xung đồng hồ vào
SD: chân đặt
CD: chân xoá
O : ngỏ ra chính.
Ō : ngỏ ra bổ sung.

2.5 Điện trở -tụ điện
2.5.1 Điện trở
2.5.1.1 Khái niệm.
 Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu có một vật dẫn điện tốt thì
điện trở nhỏ và ngược lại vật cách điện có điện trở cực lớn.
 Điện trở của dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫn được tính
theo công thức:
R=
.
Trong đó: R là điện trở. Đơn vị là Ω
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

21


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan
là điện trở suất.
L là chiều dài dây dẫn.
S là tiết diện của dây dẫn.

 Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử.
 Hình dáng và ký hiệu:
Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử không phân cực, nó là một linh
kiện quan trọng trong các mạch điện tử, chúng được làm từ hợp chất của cacbon và kim
loại và được pha theo tỷ lệ mà tạo ra các con điện trở có điện dung khác nhau.

Hình 19: Điện trở
Kí hiệu :
Đơn vị đo bằng Ω, KΩ, MΩ.
1MΩ = 1000 KΩ = 100000
 Cách đọc trị số điện trở trong thực tế.
Đọc theo màu sắc theo quy ước quốc tế:
Màu
Bạc
Vàng
Đen
Nâu
Đỏ
Cam
Vàng
Xanh
Lục
Tím
Xám

Trắng

Trị số
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Sai số
10%
5%
1%
2%
0.5%
0.25%
0.1%

Bảng 4: Màu sắc điện trở theo quy ước quốc tế
Chú ý:
điện trở là linh kiện không phân cực nên khi mắc vào mạch điện ta không cần để ý
đến đầu âm dương làm gì (đầu nào cũng như đầu nào).

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

22


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

2.5.2 Tụ điện.
Tụ điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử,
được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu mạch truyền tín hiệu, mạch dao
động…
2.5.2.1 Khái niệm.
Tụ điện là linh kiện dung để cản trở và phóng nạp khi cần thiết và được đặc trưng bởi
dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp.

 Ký hiệu của tụ điện trong sơ đồ nguyên lý là:

Tụ không phân cực là tụ có hai cực như nhau và giá trị thường nhỏ (pF).
Tụ phân cực là tụ có hai cực tính âm và dương không thể dũng lẫn lộn nhau được. Có
giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực.
 Cấu tạo.

Hình 20: Cấu tạo của tụ điện
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là
điện môi như tụ hóa, tụ gốm, tụ giấy…
Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

23

Đồ án môn học 2

Tụ gốm.

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Tụ hóa.

Hình 21: Hình dạng tụ trong thực tế
Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình, thiết bị ở một khoảng cách nào đó
mà con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống.

2.6 Điôt:
Được cấu tạo từ hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau. Diode có hai cực là Anot (A) và
Katot(K). Nó chỉ cho dòng điện một chiều từ A sang K và nó được coi như van một
chiều trong dòng điện và được ứng dụng rộng rải trong các máy thu thanh, thu hình, các
mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp.

Hình 22: Cấu tạo của Diode.
Ở hình là mối tiếp xúc P – N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn.

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

24


Đồ án môn học 2

GVDH: Nguyễn Thị Mai Lan

Hình 23: Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.

2.7 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 quanglight 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 (khoảng 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

Hình 24: Ký hiệu và hình dáng 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.

Điều khiển thiết bị từ xa bằng hồng ngoại

25