Đồ án thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Tên

Nhiệm vụ

Trương Thanh Dũng Khối công suất + hồi tiếp + phát
hiện điểm 0
Trương Công Đức
Nguyễn Văn Nhân

Chương trình
đọc xung điểm 0 + Điều
khiển

Khối nguồn 12V + Khối bảo vệ
quá dòng, quá áp + Nguồn nuôi
5V ngoại vi
Khối xử lý trung tâm + Khối
Đọc cảm biến + quét
nguồn 5V cho khối XLTT + Khối phím + đóng mở khóa từ
thu, phát RF +Đóng mở khóa từ
+Cảm biến.

I. Nhiệm vụ chi tiết của đề tài
- Mạch đóng mở cửa tự động sử dụng cảm biến, điều khiển động cơ
AC 1kW gồm 50 cấp độ khác nhau có hồi tiếp.
- Trong hệ thống còn có khối giao tiếp RF để giao tiếp giữa cảm biến
và khối xử lý trung tâm.
- Có hệ thống bảo mật bằng khóa từ.

SƠ ĐỒ KHỐI

PHÁT RF

KHỐI CẢM
BIẾN

KHỐI
NGUỒN

THU RF

KHỐI
ĐIỀU
KHIỂN

KHỐI HỒI
TIẾP

KHỐI NGUỒN


II. Nguyên lý làm việc tổng thể

- Khối xử lý trung tâm nhận tất cả các lệnh từ các khối khác, xử
lý lệnh và đồng thời ra lệnh cho các khối khác làm việc.
- Nhập mật mã từ bàn phím đưa tín hiệu về khối xử lý trung tâm
để điều khiển khóa từ.
- Cảm biến thực hiện việc nhận diện vật thể chuyển động trong

phạm vi quét và gửi dữ liệu tương ứng về khối xử lý trung tâm.
- Khối giao tiếp RF thực hiện việc truyền nhận dữ liệu bằng sóng
RF để giao tiếp giữa cảm biến và khối xử lý trung tâm.
- Khối công suất nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm để thay đổi
tốc độ quay của động cơ AC.
- Khối nguồn cung cấp nguồn điện cho tất cả các khối khác thực
hiện.
1.1 Khối nguồn, khối bảo vệ quá dòng quá áp (Trương Công Đức)
a. Khối nguồn 12V/2A
* Nhiệm vụ chi tiết:
- Cung cấp nguồn điện áp 1 chiều ổn định Vo=(11,5-12,2)v và dòng I=(02)A cho động cơ DC và các linh kiện trong mạch từ điện áp xoay chiều
Vin=(180-240)v.


* Phương pháp thực hiện:
- Sử dụng diode để sụt áp: không ổn định vì sụt áp trên diode cố định mà
điện áp đầu vào không ổn định nên điện áp ra sẽ không ổn định.Nếu điện
áp ổn định thì cần dùng nhiều con diode mắc nối tiếp với nhau sẽ gây tốn
kém.
- Mạch ổn áp sử dụng Diode Zener: đơn giản nhưng cho ra dòng nhỏ
I<20mA.
- Dùng trực tiếp cầu phân thế : để cho ra điện áp 12v =>cho ra dòng nhỏ
mà muốn cho ra dòng lớn => điện trở nhỏ => I lớn => nên điện trở phải
dùng là trở công suất => vừa to, không hợp lí , tốn kém.
- Mạch dùng transitor, IC ổn áp: cho ra được điện áp ổn định và có thể cho
ra được dòng lớn, mạch mắc đơn giản, các linh kiện có trên thị trường,
hiệu suất cao hơn.
=> chọn phương pháp sử dụng IC ổn áp.
* Chọn linh kiện :
-Các IC ổn áp có thể dùng LM7805, LM7905, LM7809, LM7909, LM7812,

LM7912, LM7815,LM7915, LM7824, LM7924
* Biện luận chọn linh kiện chính:
-Vì yêu cầu nhiệm vụ mạch nguồn +12 V nên ta sử dụng IC ổn áp
LM7815,trong đó IC LM 7812 có (12.5 Vdc ≤ Vin ≤ 35 Vdc), Vout =(11,812,2)Vdc.
* Chọn lựa các linh kiện phụ trợ:
- Chọn BJT để gánh dòng cho IC vì dòng ra của IC ổn áp thường rất nhỏ
do đó cần phải dùng các BJT mắc song song với nhau.
+ Chọn BJT có dòng định mức lớn hơn dòng tải tối đa của mạch.
+ Điện áp Vce tối đa > Vi-Vout
+ Công suất tỏa nhiệt > (Vi-Vout).Imax


BJT B688
+Hệ số khuếch đại dòng :80-160
+Icmax=8A
+Vce=5v
+P=80w
BJT 2N4401 : 40v-0.6A
BJT MJTF15031 : 150V-8A
=>lựa chọn BJT B688 vì giá thành phù hợp, có ở ngoài thị trường, đáp ứng
đủ yêu cầu.
- Sơ đồ mạch:

- Nguyên lý làm việc:
i. Trường hợp không tải :
- Điện áp Vi=(180-240)Vac lấy từ lưới điện xoay chiều đi
qua biến áp để hạ áp xuống mức điện áp Vo1=(13,515,5)Vac,vì cần dòng diện 1 chiều nên ta đưa qua cầu
diode để chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều
với điện áp Vo2=(16,8-20,2)Vdc,sau đó dòng điện đi qua
tụ lọc 4700uF và 2 tụ 2200uF để lọc tín hiệu nhấp nhô từ

cầu để cho ra điện áp bằng phẳng hơn để đi vào IC 7812
ổn định điện áp đầu ra Vo3=(11,8-12,2)Vdc điện áp tiếp
tục đi qua tụ lọc 470uF để lọc nhiễu đầu ra và tụ 10uF để
tránh dao động tự kích của IC.
ii. Trường hợp có tải 6,6 ohm/25w dòng max 2A
-Nguyên lí hoạt động tương tự nhưng do có tải nên các
mức điện áp sẽ bị giảm hơn so với trường hợp chưa tải.
Vin=(180-230)Vac
Vo1=(13,2-15)Vac
Vo2=(15,2-17,5)Vdc
Vo3=(11,5-12)Vdc
V tải =(11,5-12)Vdc

b. Khối bảo vệ quá áp:
* Nhiệm vụ chi tiết:
- Có nhiệm vụ ngắt mạch khi điện áp vượt quá ngưỡng (>12V) để đảm bảo
an toàn cho mạch.
* Phương pháp thực hiện:
- Phương pháp kẹp điện áp: mạch đơn giản sử dụng ít linh kiện nhược
điểm:độ chính xác thấp ,gây ra hiện tượng ngắn mạch làm cho linh kiện
nóng lên và có thể gây hư hỏng.
- Phương phán giới hạn điện áp: độ chính xác tương đối cáo không gây
ngắn mạch. Nhược điểm : mạch phức tạp sử dụng nhiều linh kiện.
- Phương pháp so sánh điện áp: mạch không quá phức tạp,sử dụng ít linh
kiện, có độ chính xác tương đối cao, không gây ngắn mạch.Nhược điểm:
cần dùng nguồn cung cấp riêng để có thể hoạt động được.
=> Chọn phương pháp so sánh điện áp.
* Chọn linh kiện :

- Để tạo ra mạch so sánh điện áp ta có thể dùng Opamp và điện trở thích
hợp.


+ IC Opamp : LM386, LM358,LM741,LM339
LM386: là IC chỉ chứa 1 opamp, có các chân không cần dùng đến trong
mạch so sánh, thường được dùng trong mạch khuếch đại âm thanh công
suất nhỏ.
LM358: là IC có chứa 2 opamp, khá thích hợp trong mạch so sánh.
LM339: là IC có chứa 2 opamp ,thích hợp cho mạch so sánh nhưng lại
hiếm có ngoài thị trường.
LM741: là IC chỉ chứa 1 opamp, có các chân không dùng đến trong mạch
so sánh.
=> chọn LM358
* Chọn linh kiện phụ trợ:
- Cần 1 linh kiện để đóng ngắt nguồn như công tắc được điều khiển bằng
tín hiệu từ đầu ra của mạch so sánh.
=>Relay đáp ứng yêu cầu.
- Cường độ dòng từ đầu ra của khối so sánh nhỏ nên không thể kích cho
Relay hoạt động nên cần 1 chuyển mạch bán dẫn có thể đóng ngắt tín
hiệu từ khối so sánh.Có thể dùng Mosfet,Bjt,JFET,cần 1 chuyển mạch ở
tần số thấp công suất nhỏ =>Chọn BJT.
- Sử dụng biến trở và các điện trở cho mạch so sánh.

- Sơ đồ mạch:


- Nguyên lý làm việc:
i. Trường hợp chưa xảy ra quá áp :
- Điện áp Vin1=(11,8-12,2) lấy từ nguồn đi qua điện trở 10k và

4,7k để lấy được điện áp tại đầu vào không đảo của opamp
V(+)=(3,75-4,0)V so sánh với điện áp ngưỡng tại đầu vào đảo của
opamp V(-)=(4,01-4,15) được hiệu chỉnh từ biến trở 10K có nguồn
V(in)=(4,7-5,2)V. Hai mức điện áp được opamp so sánh với nhau:
lúc này V+ < V- => Opamp sẽ xuất ra mức 0 với điện áp V=(00,05)V đi qua trở 220 ohm vào chân B của BJT nâng dòng lên vì
dòng ra từ opamp khá nhỏ không đủ để kích cho Relay (trong
trường hợp này điện áp ra nhỏ nên không đủ để phân cực cho BJT
dẫn ), Vbe=(0=0,05)v và điện áp chân E và chân C của BJT
Vce=(3,8-5,05)v không có dòng để kích cho Relay hoạt động nên
lúc này đèn không sáng.
ii. Trường hợp xảy ra quá áp:
- Nguyên lí hoạt động tương tự nhưng khi xảy ra quá áp ta sẽ
có các mức điện áp khác nhau:
+Vin1=(12,5-13,5)v
+V(+)=(4,15 - 4,25)v


+V(-)=(4,01 - 4,15)v
+V(+) > V(-) nên opamp sẽ xuất ra mức 1 với điện áp Vo=(3,24,9)v.Lúc này điện áp Vbe =(0,6-0,85)v nên BJT dẫn và Vce=(00,18)v làm cho Relay hoạt động và ngắt nguồn dẫn đến đèn sáng
báo hiệu nguồn đã được ngắt.

c. Khối bảo vệ quá dòng
* Nhiệm vụ chi tiết:
- Đóng ngắt nguồn khi cường độ dòng điện của nguồn vượt quá 2A để bảo
vệ cho tải và các linh kiện trong mạch.
* Phương pháp thực hiện:
- Phương pháp hạn dòng: mạch vẫn hoạt động liên tục với dòng tải không
vượt quá giá trị định mức ngay cả khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch tải.
Nhược điểm : công suất tiêu tán trên BJT lớn ,có khả năng hỏng vì nhiệt
khi dẫn trong thời gian dài,khá phức tạp và sử dụng nhiều linh kiện.

- Phương pháp cắt dòng : mạch khá phức tạp,sử dụng nhiều linh kiện
- Phương pháp so sánh điện áp: mạch sẽ so sánh điện áp đã được quy đổi
từ dòng điện thông qua điện trở rồi so sánh với 1 điện áp lấy mẫu. Mạch
không quá phức tạp,độ chính xác tương đối cao,không gây hiện tượng
ngắn mạch.
=> chọn phương pháp so sánh điện áp.
* Chọn linh kiện phụ trợ:
- Sử dụng 1 BJT đóng vai trò như 1 công tắc.
- Sử dụng Opamp để so sánh điện áp
- Cần 1 chuyển mạch mà chỉ cần có 1 xung kích thì sẽ chuyển thành trạng
thái dẫn => chọn thyristor Scr.
- Các biến trở và trở trong mạch so sánh.


-Relay đóng ngắt nguồn.
- Sơ đồ mạch:

- Nguyên lí làm việc:
i. Trường hợp chưa xảy ra quá dòng:
- Dòng điện I=(0-2)A qua trở 0,33 ohm 5w để lấy mức
điện áp để phân cực cho BJT dẫn Vr=(0-0,2)v.BJT đóng vai trò
như 1 công tắc khi được phân cực thì sẽ mở. Khi điện áp tại 2
đầu E và B của BJT Vbe=(0-0,2)v thì BJT chưa dẫn và Vce=(00,1)v, biến trở VR1 dùng để điều chỉnh điện áp tại ngõ vào
không đảo cho opamp V(+)=(0-0,05)v so sánh với điện áp
ngưỡng tại ngõ vào đảo được định mức qua biến trở
V(-)=(1,75-1,95)v.Opamp so sánh 2 mức điện áp tại ngõ không
đảo và ngõ vào đảo với nhau và V+ < V- nên điện áp ra tại
opamp Vo=(0-0,05)v đi qua trở 220ohm vào chân G Vg=(00,05)V để kích cho thyristor dẫn ( dòng không đủ để thyristor
dẫn ) nên Vak=(3,6-4,9)v,Relay dùng để đóng ngắt nguồn lúc
này chưa hoạt động vì chưa nhận được tín hiệu từ thyristor nên

đèn chưa sáng.
ii. Trường hợp xảy ra quá dòng:
- Nguyên lí hoạt động tương tự nhưng khi xảy ra
quá dòng
dòng qua trở I=(2,1-2,5)A sẽ làm chênh lệch 2 mức điện áp tại
chân B và E của BJT Vbe=(0,6-1,1)v làm cho BJT dẫn


Vce=(0,08-0,25)v. Dòng lúc này lớn nên cần 1 con trở công
suất để giảm bớt dòng để tránh hư hỏng cho opamp. Điện áp
tại biến trở V(+)=(2,1-2,4)v và điện áp V(-)=(1,75-1,95)v.
- Khi đó opamp so sánh 2 mức điện áp V+ > V- nên opamp sẽ
xuất ra mức 1 với điện áp Vo=(3,6-4,9)v đi qua trở 220ohm để
kích cho thyristor dẫn, điện áp tại chân G Vg=(0,6-1,2)v và
Vak=(0,6-0,85)v kích cho Relay đóng và ngắt nguồn làm đèn
sáng báo hiệu nguồn đã được ngắt.
d. Nguồn cung cấp cho ngoại vi
-

Nhiệm vụ: cấp nguồn DC ổn định (4,6-5,2)V cho các khối ngoại vi
hoạt động

-

Liệt kê các phương pháp: thiết kế mạch nguồn dùng biến áp và ic
nguồn, dùng linh kiện bán dẫn, dùng module nguồn, dùng nguồn
aldapter

-

Chọn phương pháp: yêu cầu tạo ra điện áp ổn định 5V, dòng 0.5A
để cấp cho các khối ngoại vi, dễ dàng trong việc đo và kiểm tra
mạch  chọn phương pháp thiết kế mạch nguồn với ic ổn áp

Liệt kê các linh kiện phù hợp với phương pháp đã chọn: các loại ic
ổn áp 5v như LM7805, LM317, LM2596
- Chọn linh kiện: ic ổn áp LM7805, vì IC này có thể cấp được dòng tối
đa lên đến 1A và điện áp ổn định 5V, tuy nhiên đầu vào của IC này là
điện áp DC trong khoảng từ 7-25V .
-

- Nguyên lí làm việc: Điện áp Vi=(180-240)Vac lấy từ lưới điện xoay chiều
đi qua biến áp để hạ áp xuống mức điện áp Vo1=(13,5-15,5)Vac,vì cần
dòng diện 1 chiều nên ta đưa qua cầu diode để chỉnh lưu dòng xoay chiều
thành dòng 1 chiều với điện áp Vo2=(16,8-20,2)Vdc,sau đó dòng điện đi
qua tụ lọc 4700uF và tụ 2200uF để lọc tín hiệu nhấp nhô từ cầu để cho ra
điện áp bằng phẳng hơn để đi vào IC 7805 ổn định điện áp đầu ra
Vo3=(4,8-5,2)Vdc điện áp tiếp tục đi qua tụ lọc 470uF để lọc nhiễu đầu ra
và tụ 10uF để tránh dao động tự kích của IC.


1.2 Khối thu phát RF, khối đóng mở khóa từ, cảm biến, khối XLTT và
khối nguồn 5V cho khối XLTT (Nguyễn Văn Nhân)
a. Cảm biến :
* Nhiệm vụ : Nhận diện vật thể di chuyển vào hay ra khỏi phạm vi quét để
biết có người hay không.
Tín hiệu ngõ vào : Người chuyển động.
Tín hiệu ngõ ra : Có người – Mức 1 ( 2,8V – 5,2V )
Không có người – Mức 0 ( 0V – 0,5V)
* Phương pháp thực hiện : Dùng tia hồng ngoại, dùng tia laze, dùng sóng

siêu âm, dùng ánh sáng quang.
Dùng ánh sáng quang : Độ nhiễu cao, không ổn định.
Dùng tia laze : gây hại cho mắt nếu chiếu trực tiếp, không phù hợp.
Dùng tia hồng ngoại : Nguồn thụ động, phát ra từ cơ thể con người, tiện
lợi. Ngoài ta tia hồng ngoại có khả năng chống nhiễu tốt.
Lựa chọn phương pháp cảm biến dùng tia hồng ngoại.
Các linh kiện sử dụng : E18-D80NK, Module thu phát hồng ngoại V1,
Module HC-SR501.
Module thu phát hồng ngoại V1 : Khoảng cách phát hiện tầm 1-10cm ->
Khoảng cách phát hiện quá nhỏ, led phát và led thu đặt gần nhau -> Dễ bị
tác động khi nhiễu đánh vào -> Thu không ổn định.
E18-D80NK : Khoảng cách phát hiện tốt từ 3-80cm, nhưng giá thành thị
trường cao và khá cồng kềnh -> Không phù hợp.


HC-SR501 : Khoảng cách phát hiện từ 2m-5m, khoảng cách phát hiện xa,
phù hợp với yêu cầu thực tế. Góc quét có kết hợp với lăng lính Fresnel nên
rộng hơn và quét tốt hơn. Giá thành rẻ, dễ tìm kiếm trên thị trường.
Lựa chọn linh kiện HC-SR501.
Linh kiện phụ trợ : Không
Sơ đồ khối :

- Nguyên lí làm việc:
 Khi có chuyển động quét qua mắt nhận của cảm biến
chuyển động thì Vout của cảm biến sẽ xuất mức logic 1
tương ứng khoản điện áp từ (2,8 – 5,2V).
 Khi không có chuyển động quét qua mắt nhận của cảm biến
chuyển động thì Vout của cảm biến sẽ xuất mức logic 0
tương ứng khoản điện áp từ (0 – 0,5V).

b. Khối thu RF :
* Nhiệm vụ : Thu sóng vô tuyến RF.
Tần số thu : 250 – 350MHz.
Biên độ : 0,02 – 1,2V.
Bán kính hoạt động : <100m.
* Phương pháp thực hiện :Để thu và giải mã sóng vô tuyến có 2 phương
pháp thu chính : điều chế ASK, điều chế FSK.


Điều chế ASK : Điều chế thay đổi biên độ sóng mang theo tín hiệu mang
tin. Vì vậy phương pháp thu là tách sóng mang AM và khôi phục tín hiệu
ban đầu. Phương pháp này thích hợp truyền sóng ở phạm vi ngắn, tần số
sóng mang thấp và chỉ có khoảng tần số xác định, dễ tạo, dễ thu.
Điều chế FSK : Điều chế thay đổi tần số sóng mang theo tín hiệu mang tin.
Vì vậy phương pháp thu là tách sóng mang từ tín hiệu thu được và khôi
phục tín hiệu ban đầu. Phương pháp này thích hợp với truyền sóng ở
phạm vi rộng, tần số sóng mang cao và phải có ít nhất 2 tần số khác nhau,
nhưng tạo ra khá phức tạp.
Phạm vi đề tài cho phép truyền sóng <100m nên lựa chọn phương pháp
điều chế ASK sử dụng sóng RF.
Phương pháp giải mã lựa chọn : Giải mã theo xung dao động ngoài, vì dễ
dàng điều chỉnh xung dao động phù hợp với xung dao động bên phát.

Linh kiện sử dụng : Để giải mã tín hiệu ta sử dụng họ PT2272 :
IC PT2272 M4 : Kích xung không nhớ.
IC PT2272 L4 : Kích có nhớ đồng loạt 4 bit.
IC PT2272 T4 : Kích có nhớ từng bit.
Lựa chọn PT2272 L4 vì để truyền tín hiệu thu được từ cảm biến đến khối
xử lý trung tâm.
IC PT2272 L4 :

Tần số hoạt động : 315MHz.
Điện áp hoạt động : 5V.
Dòng tiêu thụ : 4,5-5mA.
Độ nhạy : -105dB.
Linh kiện phụ trợ :


Sử dụng mạch cộng hưởng LC để thu sóng từ môi trường bên ngoài.
Tín hiệu sau khi thu cần tách sóng mang -> Sử dụng transistor cao tần để
tách sóng -> BJT S9018.
Tín hiệu sau khi tách có biên độ thấp do suy hao trong môi trường truyền
nên cần khuếch đại tín hiệu -> Sử dụng opamp LM358 để khuếch đại và
nâng mức tín hiệu.
Anten để thu sóng từ môi trường bên ngoài.
Để thu được sóng cần có bộ phát với giá trị tần số tương ứng -> Khối phát
RF.
- Sơ đồ mạch:

- Nguyên lý làm việc:
 Tín hiệu cần thu có tần số từ (250 – 350MHz) và biên độ
sóng thu (0,02 – 1,2V).
 Để thu sóng từ môi trường ngoài, sử dụng bộ cộng hưởng
L1,C1 với C1 là tụ xoay thay đổi được để thu tần số cần
thiết. L2,C2 tạo dao động trùng với tần số sóng mang. Q1
tách tần số sóng mang ra khỏi tín hiệu và đưa sóng mang
theo C4 xuống mass.


 Tín hiệu sau khi tách sóng có biên độ (0,02 – 1,2V) là tín
hiệu nhỏ không giải mã được. Tín hiệu đưa qua LM358 để

tăng lên có biên độ (1,2 – 3,3V). Sau đó qua LM358 ở chế
độ so sánh để phân thành 2 mức tín hiệu rõ ràng là mức 1
(3,3 – 5,2V) và mức 0 (0 – 0,3V).
 Tín hiệu đưa vào IC PT2272 L4 để giải mã với tín hiệu theo
xung clock từ 2 chân 14 và 15.
 Tín hiệu mức 1 (5 – 10 xung clock) điện áp (3,3 – 5V) thì
điện áp đầu ra là (3,3 – 5V).
 Tín hiệu mức 0 (2 – 3 xung clock) điện áp (3,3 – 5V) thì điện
áp đầu ra là (0 – 0,2V).

c. Khối phát RF
* Nhiệm vụ :
Tần số : 250-350MHz.
Ngõ vào : 1 bit tín hiệu (2,8 - 5,2V).
Ngõ ra : Sóng vô tuyến 250-350MHz.
Bán kính phát : <100m.
* Phương pháp thực hiện : Phương pháp điều chế ASK, phương pháp
điều chế FSK, sử dụng công nghệ ZIGBEE.
Phương pháp điều chế ASK : Chỉ dủng 1 sóng mang, dễ thực hiện, khoảng
cách dễ tạo và dễ thu.
Phương pháp điều chế FSK : Khoảng cách phát xa, điều chế phức tạp.
Sử dụng công nghệ ZIGBEE : Có nhiều chức năng tiên tiến, công nghệ
tích hợp nhiều nhưng giá thành đắt -> Không lựa chọn.
Phạm vi đề tài cho phép cần đảm bảo truyền trong khoảng cách <100m
nên lựa chọn phương pháp điều chế ASK sử dụng sóng RF.
Linh kiện sử dụng : PT2262, IC CC2530, Module CC1101.


IC CC2530 : Khó tìm kiếm, giá thành không phù hợp cho nghiên cứu ->
Không lựa chọn.

Module CC1101 : Module tích hợp sẵn => không lựa chọn.
PT2262 : IC chuyên dụng cho phát sóng RF, phù hợp cho nghiên cứu và
thí nghiệm.
Lựa chọn PT2262 :
Điện áp hoạt động : 3 – 12V.
Dòng tiêu thụ : 3-45mA.
Công suất truyền : 32mW.
Linh kiện phụ trợ :
Sử dụng mạch cộng hưởng LC để tạo dao động sóng mang.
Sử dụng BJT cao tần để kích thích khung cộng hưởng và khuếch đại tín
hiệu để phát ra ngoài môi trường -> BJT S9018.
Các cuộn dây và tụ để duy trì trạng thái dao động của mạch.
Anten để phát sóng ra ngoài môi trường.
- Sơ đồ mạch:


- Nguyên lý làm việc:
 Tín hiệu đầu vào (2,8 – 5,2V) thì tín hiệu ra của PT2262 là
(10 – 12V ) với độ rộng bit (5 – 10 xung clock) qua bộ trộn
sóng mang và khuếch đại công suất có tần số từ (250 –
350MHz).
 Tín hiệu đầu vào (0 – 0,3V) thì tín hiệu ra của PT2262 là (10
– 12V ) với độ rộng bit (3 – 4 xung clock) qua bộ trộn sóng
mang và khuếch đại công suất có tần số từ (250 – 350MHz).

d. Khối đóng mở khóa từ :
Nhiệm vụ : Thực hiện đóng mở khóa từ được kết nối theo lệnh của khối
xử lý trung tâm.
Tín hiệu ngõ vào : Xung vuông
Biên độ mức 1 : 2,8 – 5,2V.

Biên độ mức 0 : 0 – 0,3V.
Dòng hoạt động : 0,3mA.
Tín hiệu ngõ ra :


Điện áp : U = 11,4 – 12,2V.
Dòng ra : I = 0,8 – 1A
Phương pháp thực hiện : Sử dụng công tắc tơ, sử dụng Relay, sử dụng
linh kiện bán dẫn.
Sử dụng công tắc tơ : Cồng kềnh, có tiếng ồn, giá thành cao trên thị
trường -> Không phù hợp.
Sử dụng Relay : Gây tiếng ồn, không bền, dễ gây nhiễu cho các thiết bị
xung quanh -> Không phù hợp.
Sử dụng linh kiện bán dẫn : Nhỏ gọn, dễ dàng gắn lên board mạch, không
gây tiếng ồn khi đóng ngắt, dễ tìm kiếm, dễ thay thế, đóng ngắt được các
thiết bị.
Lựa chọn phương pháp sử dụng linh kiện bán dẫn.
Các linh kiện sử dụng : C828A, C1815, BT136, Tip41C.
C828A và C1815 : BJT chịu được dòng nhỏ tối đa tầm 500mA, nhưng
dòng dùng để kích tải khác lớn ( ~1A) nên sẽ gây cháy linh kiện -> Không
lựa chọn.
BT136 : Kích được cho cả dòng xoay chiều và dòng một chiều -> Không
cần thiết với nhiệm vụ -> Không lựa chọn.
Tip41c : Transistor công suất, chịu dòng và chịu tải lớn, phù hợp với nhiệm
vụ đề tài.
Lựa chọn linh kiện Tip41C.
Tip41C :
Ucmax = 100V.
Imax = 6A.
B = 15 ~75.

Nhiệt độ làm việc : -65 – 150 độ C.


Các linh kiện phụ trợ :
Vì để kích khóa từ là kích dòng nhưng dòng từ khối xử lý trung tâm là khá
nhỏ (~0,3mA) nên cần phải có mạch đệm dòng.
Sử dụng 2 Tip41C mắc theo kiểu Darlington nhằm để tăng hệ số khuếch
đại, tăng dòng ra để đủ dòng cung cấp cho khóa từ.
Các điện trở để phân cực cho BJT.
- Sơ đồ mạch:

- Nguyên lý làm việc:
 Tín hiệu mức 0 (0 – 0,2V) từ vi điều khiển qua điện trở R1
có điện áp rơi trên R1 là (0 – 0,2V) sẽ tạo ra mức điện áp
VbeQ1 tương ứng trên Q1 là (0 – 0,2V) và VceQ1 từ (11 –
12,2V) làm cho Q1 tắt. Vì mạch mắc theo kiểu Darlington
nên đồng thời điện áp từ chân E của Q1 đi vào chân B của
Q2 và tạo ra mức điện áp VbeQ2 tương ứng trên Q2 là (0 –
0,2V) và VceQ2 từ (11,5 – 12,2V) và Q2 sẽ tắt, chốt khóa từ
vẫn đóng.


 Tín hiệu mức 1 (2,8 – 5,2V) từ vi điều khiển qua điện trở R1
có điện áp rơi trên R1 là (1 – 4V) sẽ tạo ra mức điện áp
VbeQ1 tương ứng trên Q1 là (0,6 – 1,5V) và VceQ1 từ (0 –
0,2V) làm cho Q1 dẫn bão hòa. Vì mạch mắc theo kiểu
Darlington nên đồng thời điện áp từ chân E của Q1 đi vào
chân B của Q2 và tạo ra mức điện áp VbeQ2 tương ứng
trên Q2 là (0,7 – 1,5V) và VceQ2 từ (0 – 0,2V) và Q2 sẽ dẫn
bão hòa, chốt khóa từ mở và điện áp rơi trên khóa từ là

(11,4 – 12,2V).

e. Khối xử lý trung tâm
Nhiệm vụ : Nhận lệnh từ các khối ngoại vi, xử lý lệnh và ra lệnh để điều
khiển thiết bị.
Phương pháp thực hiện : Sử dụng mạch số, sử dụng vi điều khiển, sử
dụng PLC
 Sử dụng mạch số : chống nhiễu thấp, phức tạp.
 Sử dụng PLC : Có dung lượng bộ nhớ lớn, giao tiếp được với nhiều
thiết bị nhưng giá thành cao.
 Sử dụng vi điều khiển : Đơn giản, nhỏ gọn, dễ dàng gắn lên board
mạch, giá thành hợp lý và có nhiều công cụ lập trình hỗ trợ.
Lựa chọn phương pháp sử dụng vi điều khiển.
Linh kiện sử dụng : ATMega328P, ATMega2560, MSP430, ESP32,
ESP8266, ATmega8.
Lựa chọn linh kiện hoạt động tiết kiệm năng lượng, giá thành phù hợp, dễ
tìm kiếm, có vừa đủ chân để điều khiển thiết bị => Chọn VĐK Atmega328p
Linh kiện phụ trợ : Dao động thạch anh 16MHz, Tụ điện và điện trở.
Sơ đồ mạch :


f. Khối nguồn 5V cho khối XLTT :
Nhiệm vụ : Cung cấp nguồn cho khối XLTT hoạt động.
Đầu vào : 180 – 240 Vac.
Đầu ra : 4,8 – 5,2 Vdc.
Dòng ra : 0,5A.
Phương pháp thực hiện : Sử dụng diode để sụt áp, Sử dụng diode
Zenner, dùng cầu phân thế, dùng IC ổn áp.
 Sử dụng diode để sụt áp : Không ổn định vì sụt áp trên diode cố định
mà điện áp vào giảm nên điện áp ra sẽ giảm theo.

 Sử dụng diode Zener : Đơn giản nhưng dòng ra nhỏ (~20mA).


 Dùng trực tiếp cầu phân thế : để cho ra điện áp 5V =>cho ra dòng
nhỏ mà muốn cho ra dòng lớn => điện trở nhỏ => I lớn => nên điện
trở phải dùng là trở công suất => vừa to, không hợp lí , tốn kém.
 Mạch dùng transitor, IC ổn áp: cho ra được điện áp ổn định và có thể
cho ra được dòng lớn, mạch mắc đơn giản, các linh kiện có trên thị
trường, hiệu suất cao hơn.
Lựa chọn phương pháp sử dụng IC ổn áp.
Linh kiện sử dụng : LM7805, LM317, LM2596, LM7812.
Lựa chon IC LM7805 : Bởi vì yêu cầu mạch nguồn đầu ra 5V ổn định, IC
dễ tìm kiếm trên thị trường và thông dụng, nên sử dụng IC LM7805.
LM7805 :
 Vin = 5,5 – 35V.
 Vout = 4,4 – 5,6V.
 Dòng = 0,4A.
Linh kiện phụ trợ :
Cần diode D1 ngay sau cầu diode để ngăn không cho tụ lọc lọc
phẳng dạng sóng, để lấy dạng sóng đưa vào mạch phát hiện điểm 0.
Điện trở R1 nối xuống mass để ổn định dạng sóng.
Tụ lọc C1, C2 để lọc gợn điện áp đầu vào.
Tụ C3 để lọc nguồn đầu ra và tụ C4 để dập tắt hiện tượng tự kích.
- Sơ đồ mạch:


- Nguyên lý làm việc:
 Trường hợp không tải : Điện áp xoay chiều từ mạng lưới
điện có điện áp từ (180 – 240Vac) đi qua biến áp hạ áp
xuống (13,8 – 15,6Vac). Điện áp được đưa qua cầu diode

chỉnh lưu từ điện áp xoay chiều thành một chiều. Sau cầu là
dạng sóng sin đã được chỉnh lưu có biên độ (17 – 21V). Tín
hiệu sau khi qua diode D1 có mức điện áp từ (18,5 – 22,2V).
Tín hiệu được đưa vào tụ C1 để lọc gợn điện áp có điện áp
từ (18,5 – 22,2V) đi vào chân IN của IC ổn áp LM7805 và
đầu ra tại chân OUT sẽ có mức tín hiệu ổn áp là (4,8 –
5,2V). Điện áp sau đó đi qua tụ lọc C3 để lọc nguồn đầu ra
có mức điện áp từ (4,8 – 5,2V) và qua tụ C4 để dập tắt hiện
tượng tự kích.
 Trường hợp có tải : Điện áp xoay chiều từ mạng lưới điện có
điện áp từ (180 – 240Vac) đi qua biến áp hạ áp xuống (13,8
– 15,6Vac). Điện áp được đưa qua cầu diode chỉnh lưu từ
điện áp xoay chiều thành một chiều. Sau cầu là dạng sóng
sin đã được chỉnh lưu có biên độ (17 – 21V). Tín hiệu sau
khi qua diode D1 có mức điện áp từ (17,5 – 20,2V). Tín hiệu
được đưa vào tụ C1 để lọc gợn điện áp có điện áp từ (17,5
– 20,2V) đi vào chân IN của IC ổn áp LM7805 và đầu ra tại
chân OUT sẽ có mức tín hiệu ổn áp là (4,5 – 5,2V). Điện áp
sau đó đi qua tụ lọc C3 để lọc nguồn đầu ra có mức điện áp


từ (4,5 – 5,2V) và qua tụ C4 để dập tắt hiện tượng tự kích.
Điện áp trên tải (4,5 – 5,2V).

1.3 Khối công suất, hồi tiếp và phát hiện điểm 0 (Trương Thanh Dũng)
a. Khối công suất

- Nhiệm vụ: Điều chỉnh tốc độ động cơ AC, P = 1kW.
Đầu vào:
Xung vuông có biên độ:

+ Mức 1: 4.7V ÷ 5.3V
+ Mức 0: 0V ÷ 0.3V
Đầu ra:
U = 180V ÷ 240V, I = 5A
Độ rộng xung: 100ms thay đổi từ 30% ÷ 90%
1, Phương pháp thực hiện.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực.
Khó thực hiện vì kích thước động cơ lớn, chỉ điều chỉnh bằng tốc độ cố
định.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số.
Khó thực hiện vì để thay đổi tần số thì phải dùng biến tần mà biến tần thì
phức tạp và chi phí cao.
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp.
Không gây tổn hao nhưng phải có nguồn riêng, có điện áp điều chỉnh
được.