PHÂN TÍCH ƯU-KHUYẾT ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG TIA HỒNG NGOẠI
Đồ án môn học : Thiết kế và chế tạo mạch
Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa
Khoa Điện – Điện tử
a) Phương pháp điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại .
Ưu điểm :
– Khơng dây dẫn .
– Thiết bị phát và thu tín hiệu (LED phát và quang điện trở, PhotoDiode hay
PhotoTransistor, …) nhỏ, gọn, dễ lắp đặt và có độ tin cậy cao .
– Điện áp cung cấp thấp, có độ tin cậy nhỏ .
– Điều khiển được nhiều thiết bị .
– Tính khả thi cao, linh kiện dễ tìm thấy, giá thành rẻ, dễ thiết kế và chế tạo .
Khuyết điêm :
– Tầm xa hạn chế .
– Dòng điện cao tức thời .
– Bị nhiễu bởi hồng ngoại do các nguồn xung quanh phát ra, ảnh hưởng tới tầm phát tín hiệu .
Do đó chỉ dùng trong nhà hoặc nơi có nhiệt độ mơi trường ảnh hưởng thấp .
– Tín hiệu chỉ truyền được theo đường thẳng nên gặp hạn chế khi bị vật cản .
b) Phương pháp điều khiển từ xa dùng sóng vơ tuyến .
* Ưu điểm :
– Truyền đạt tín hiệu với khoảng cách xa .
– Khơng bị ảnh hưởng nhiều bởi vật cản .
– Tầm phát rộng, nhiều hướng khác nhau nên có thể điều khiển cùng một lúc với các thiết bị
nhận kênh đồng thời .
* Khuyết điểm :
– Khi phát hay thu đều cần có Antena .
– Làm khơng gian bị bão hòa, gây nhiễu vô tuyến .
– Hay bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ mơi trường gây méo, sai tín hiệu làm khơng điều khiển được
.
– Để tránh ảnh hưởng các tần số phát sóng chuyên nghiệp nên phải tuân thủ theo quy định của
bưu điện. Do đó khơng thể điều khiển nhiều kênh vì dãy tần nghiệp dư theo quy định của
bưu điện rất hẹp .
– Sóng vơ tuyến thường bị nhiễu nên hệ thống mã hóa khá phức tạp .
– Tính khả thi khơng cao vì nhiều linh kiện khó tìm, giá thành cao, thiết kế và chế tạo có
nhiều khó khăn .
1.4.2. Phân tích và so sánh ưu và khuyết điểm .
* Vấn đề tần số sóng mang :
Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ
Trang : 12
Sinh viên thực hiện : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải
Đồ án môn học : Thiết kế và chế tạo mạch
Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa
Khoa Điện – Điện tử
Khi truyền tín hiệu đi xa cần có sóng mang để chun chở tín hiệu. Với phương pháp dùng
sóng vơ tuyến sử dụng sóng mang tần số cao nên kho chế tạo; mặt khác, phương pháp dùng
sóng vơ tuyến phải tn thủ quy định của bưu điện. Còn phương pháp dùng sóng hồng ngoại
tần số thấp dễ chế tạo và không cần khung cộng hưởng LC như sóng vơ tuyến .
* Vấn đề thu-phát :
Phương pháp dùng sóng vơ tuyến u cầu sử dụng Antena để phát và thu tín hiệu gây bất tiện
khi sử dụng, khoảng cách điều khiển lại phụ thuộc nhiều vào chiều dài của Antena, điều kiện
môi trường và địa hình. Ngồi ra còn phải lưu ý vấn để phối hợp trở kháng giữa Antena thuphát và mạch khuếch đại công suất phát .
Phương pháp điều khiển từ xa bằng hồng ngoại thì có nhiều ưu điểm hơn như gọn nhẹ, khơng
cần Antena thu-phát, LED có kích thước nhỏ nên dễ bố trí, giá thành rẻ .
* Vấn đề công suất phát :
Để nâng cao khoảng cách điều khiển của thiết bị thì phải nâng cao cơng suất phát và độ nhạy
của chúng. Trong trường hợp điều khiển dùng sóng vơ tuyến có nhược điểm là khuếch đại
cộng hưởng nằm ở tầng công suất nên khiến mạch phát có kích thước và tiêu hao cơng suất
lớn .
Với phương pháp điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại thì để tăng khoảng cách phát ta có thể
tăng số lượng LED hay phân cực cho thiết bị thu để nó chạy “mạnh” hơn thì khơng nên thực
hiện vì khiến việc điều khiển phụ thuộc nhiều hơn vào điều khiên mơt trường ngồi .
* Phạm vi ứng dụng :
Tia hồng ngoại được sử dụng nhiều để điều khiển các thiết bị sinh hoạt trong gia đình như
đèn, quạt, ti-vi, … tuy nhiên khơng dùng được ngồi nắng. Sóng vơ tuyến có phạm vi ứng
dụng lớn hơn tia hồng ngoại .
* Tính khả thi :
Những thiết bị của mạch điều khiển sử dụng tia hồng ngoại đã có như IC PT2248 và
PT2249A (hoặc SZ9148, SZ9149 tương đương), LED phát hồng ngoại, thiết bị thu hồng
ngoại, … khá dễ tìm và có giá thành rẻ. Những thiết bị của mạch điều khiển sử dụng sóng vơ
tuyến cuộn dây làm khung cộng hưởng, … khá khó tìm và khơng có thiết bị đo lường cụ thể .
1.4.3. Kết luận và chọn phương án chế tạo .
Sau khi so sánh, phân tích những thuận lợi và khó khăn cơ bản; em thấy phương án chế tạo
mạch điều khiển từ xa dùng tia hồng ngoại cũng có nhiều ứng dụng trong thực tế, lại dễ chế
tạo và phù hợp với trình độ hiện tại của bản thân. Vậy nên trong đề tài này em quyết định sử
dụng kỹ thuật điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại để “thiết kế và chế tạo mạch điều khiển
tốc độ quạt” .
Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ
Trang : 13
Sinh viên thực hiện : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải
Đồ án môn học : Thiết kế và chế tạo mạch
Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa
Khoa Điện – Điện tử
1.5. MỘT SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BẰNG HỒNG NGOẠI .
1.5.1. Tai nghe hồng ngoại .
Hình 1.5.1.1 – Sơ đồ mạch phát
D1,D2,D3
: LD271
T1
: BS170
T2
: BS547B
R1
: 100k Ω ,
P1
: Biến trở 100k Ω
C1
: 100nF ,
R2 : 80k Ω ,
R3 : 6,8k Ω
C2 : 220 uF, 16V
* Nguyên lý hoạt động của mạch :
Ba LED hồng ngoại được cấp điện với MOSFET T1. Dòng điện này có thể chỉnh được nhờ
biến trở P1. Tín hiệu âm thanh đến C1 phần 1 chiều được giữ lại, phần xoay chiều đến cực
ốn của T1 và làm biến điệu dòng điện qua các led hồng ngoại. Cường độ ánh sáng hồng
ngoại phát đi do đó bị biến điệu (AM). T2 và R3 hạn chế dòng điện qua mosfet T1 làm hỏng
LED khi ở cổng có điện thế quá lớn. Dòng điện bị hạn chế nhỏ hơn 100mA. Transistor
BS170 có thể làm việc với dòng qua cực máng đến 500mA và có cơng suất tiêu tán 730mW
tụ C2 là tụ lọc nguồn .
Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ
Trang : 14
Sinh viên thực hiện : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải
Đồ án môn học : Thiết kế và chế tạo mạch
Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa
Khoa Điện – Điện tử
Hình 1.5.1.2 – Sơ đồ mạch thu
* Nguyên lý hoạt động :
Trong mạch thu có thể dùng diode BPW41W hay BP140. Cả 2 diode đều được che chắn
bởi 1 màng lọc ánh sáng. Với điện trở 560 ,ta có thể dùng loại ống nghe 600, như thế T1 làm
việc với tải 300. P1 được chỉnh sao cho sự méo âm thanh bé nhất. R1 là điện trở hạn chế
dòng cho LED .
Khi D1 nhận tín hiệu từ bộ phát ,sau đó đưa đến tác động cực cổng của T2, tín hiệu được
khuếch đại loại bỏ sóng mang tín hiệu âm tần lấy ra ở chân D của MOSFET T2 nối qua loa
(K1) .
* Ứng dụng của mạch :
Khi sử dụng tai nghe, radio, casset, tivi … Ta ln có cảm giác vướng víu dây dẫn, không
được tự do đi lại, rất bất tiện. Sau đây là mạch ứng dụng thu phát hồng ngoại giúp cho ta
vừa đi lại tự do trong phòng của mình vừa nghe nhạc, tin tức mà khơng ảnh hưởng tới người
khác.
Hình 1.5.1.3 – Hình ảnh thực tế của tai nghe hồng ngoại
Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ
Trang : 15
Sinh viên thực hiện : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải
Đồ án môn học : Thiết kế và chế tạo mạch
Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa
Khoa Điện – Điện tử
1.5.2. Mạch điện IC điều khiển từ xa mới nhất WG0623A .
Hiện nay, thiết bị điện trong gia đình càng nhiều, bộ phận điều khiển từ xa (remote) cũng
càng ngày dùng càng phổ biến, con người cần có 1 bộ điều khiển từ xa vạn năng. Để giải
quyết điều này có thể dùng vi xử lí tiên tiến của nước ngoài IC-WG0623A chế tạo thành 1 bộ
điều khiển xa có thể thay thế cho mọi remote hiện có và nhờ đó điều khiển từ xa tất cả các
thiết bị đang dùng trong gia đình .
Hình 1.5.2.1 – Sơ đồ và chức năng các chân của IC WG0623A
Hiện nay các bộ điều khiển từ xa dùng IC sử dụng trong thiết bị điện gia đình đều có mã điều
khiển từ xa cố định, và đối tượng điều khiển từ xa hình thành từng đơi có quan hệ với nhau.
Nhưng đặc điểm của IC-WG0623A là có khả năng học, nó có thể mơ phỏng tất cả các mã
Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ
Trang : 16
Sinh viên thực hiện : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải
Đồ án môn học : Thiết kế và chế tạo mạch
Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa
Khoa Điện – Điện tử
phát của LED điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, vì thế có thể sử dụng để thay thế các bộ
điều khiển từ xa thông dụng.
Bên trong của WG0623A chế tạo thàn bộ điều khiển từ xa tiên tiến nhất. Bộ điều khiển từ xa
này vừa thích hợp sử dụng bình thường trong gia đình cũng có thể bán kèm với các sản phẩm
như : VCD, thiết bị âm hưởng, tivi… .
Hình 1.5.2.2 – Một số loại điều khiển từ xa trong thực tế
CHƯƠNG II – TỔNG QUAN LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH
2.1 – IC CMOS PT2248 VÀ PT2249A .
2.1.1. Sơ lược về IC CMOS .
CMOS (Complementary MOS) có cấu tạo kết hợp cả PMOS và NMOS trong cùng 1 mạch
nhờ đó tận dụng được các thế mạnh của cả 2 loại, nói chung là nhanh hơn đồng thời mất mát
năng lượng còn thấp hơn so với khi dùng rời từng loại một. Đầu tiên, CMOS được nghiên
cứu để sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Với các đặc tính như khơng phụ thuộc vào
lưới điện, miễn nhiễu, …. Ngày nay, CMOS được sử dụng rộng rãi trong lưới điện công
nghiệp, điện từ, y khoa, kỹ thuật xe hơi và cả trong kỹ thuật máy tính điện tử .
CMOS có các đặc tính quan trọng sau :
– Công suất tiêu tán nhỏ : 25 nW per gate (static) .
– Điện áp làm việc từ 3V đến 15V, tối đa 18V .
Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ
Trang : 17
Sinh viên thực hiện : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải
Đồ án môn học : Thiết kế và chế tạo mạch
Thiết kế và chế tạo mạch điều khiển tốc độ quạt từ xa
Khoa Điện – Điện tử
– CMOS chống nhiễu tốt .
– Khoảng nhiệt độ làm việc : Thương mại
Quân sự
: -40 C đến 85 C .
: -55 C đến 125 C .
– DC fanout > 50 .
a) Điện áp .
CMOS có thể hoạt động từ 3V đến 5V. Tuy nhiên với điện áp nhỏ hơn 4,5V thì thời gian trễ
sẽ gia tăng (vận tốc làm việc sẽ chậm lại), tổng trở ra cũng cao hơn và đồng thời tính chống
nhiễu cũng giảm. Với những điện áp lớn hơn 15V 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 SCRlatch-up và làm hỏng IC nếu dòng khơng được hạn chế từ bên ngồi .
Điện áp càng cao thì CMOS hoạt động càng nhanh. Thời gian trể gia tăng với nhiệt độ và tải
điện dung .
b) Tính miễn nhiễu .
CMOS chống nhiễu rất tốt. Với điện áp 5V, CMOS vẫn hoạt động bình thường với sự mất
ổn định của điện áp cấp hay điện áp nhiễu đến 1V .
CMOS thường được sử dụng trong các mạch điện của các thiết bị công nghiệp phải hoạt động
trong một môi trường đấy nhiễu và điện từ .
c) Giao tiếp với TTL .
Với điện áp 5V CMOS có thể giao tiếp thẳng với TTL (là CMOS thúc TTL). Tổng trở về của
CMOS rất lớn, TTL có thể tải vơ số cổng CMOS mà không làm mất fanout ở trạng thái thấp .
d) Điện dung ngõ ra – vào .
Điện dung ngõ ra vào của CMOS từ 1,5 pC đến 5 pC và điện dung ngõ ra từ 3 pC đến 7 pC .
e) Những chú ý cần thiết khi thiết kế với CMOS .
– Tất cả các chân ngõ vào không dùng nên nối đất hoắc với điện áp cấp .
– Những tín hiệu vào thay đổi mức logic quá chậm sẽ làm cho IC CMOS dao động và IC bị
trigger nhiều lần. Điện áp cấp cho IC ổn áp kém và không sạch sẽ dễ đưa đến trường hợp này
vì điện áp ngưỡng của IC phụ thuộc vào điện áp cấp. Với các xung đồng bộ có thời gian lên
chậm IC CMOS cũng thường hiểu sai .
– CMOS cùng loại có đặc trưng kỹ thuật khác nhau .
– Dòng ra của CMOS loại A cho tồn dải nhiệt độ làm việc đủ để thúc cổng LS-TTL .
2.1.2. IC CMOS PT2248 .
Giáo viên hướng dẫn : Chu Thị Thanh Thơ
Trang : 18
Sinh viên thực hiện : Lê Đức Trường – Trần Quang Hải
Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử
