Đề tài Dùng điều khiển từ xa điều khiển động cơ điện một chiều 12v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ™&˜ ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI : DÙNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 12V GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Đoàn Văn Tuấn SINH VIÊN THƯC HIỆN : 1: Nguyễn Văn Nghĩa 2: Vũ Xuân Nghiêm 3: Nguyễn Tiến Ngọc LỚP : Đ-ĐTK6_2 Hưng Yên , tháng 02 năm 2010 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khóa học: 2008-2012. Lớp: Đ_ĐTK6_2. TÊN ĐỀ TÀI: DÙNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 12V. I. Dữ kiện cho trước: + Các linh kiện điện tử có bán trên thị trường. + Động cơ điện một chiều 12V. + Tài liệu tham khảo: điện tử công suất,điện tử căn bản,linh kiện điện tử... II. Nội dung cần hoàn thành: Phần I. Cơ sở lý thuyết. 1.1. Giới thiệu về thu phát hồng ngoại. 1.2. Giới thiệu về động cơ điện một chiều. Phần II . Phương án thiết kế. 2.1. Sơ đồ khối . 2.2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý (mạch phát , mạch thu hồng ngoại, mạch điều khiển và động lực). Yêu cầu: + Sản phẩm hoạt động tốt, đảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật. + Thuyết minh đề tài (Phân tích yêu cầu, trình bày các giải pháp thực hiện, cơ sở lý thuyết, quá trình thực hiện đồ án, khả năng ứng dụng của đồ án). + Nộp thuyết minh và hoàn thành sản phẩm đúng thời gian quy định. MỤC LỤC Nhận xét của giáo viên Lời nói đầu Kế hoạch tiến độ từng tuần thực hiện đề tài. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. 1.1. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều. 1.2. Cấu tạo và hoạt động của động cơ điện một chiều. 1.2.1. Cấu tạo. 1.2.2. Hoạt động. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ THU PHÁT HỒNG NGOẠI. 2.1. Khái niệm về thu phát hồng ngoại. 2.2. Linh kiện thu sóng hồng ngoại. 2.3. Mạch điện IC phát hồng ngoại PT2248. 2.4. Mạch điện IC thu hồng ngoại PT2249. CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 3.1. Sơ đồ khối. 3.2. Nguyên lý hoạt đông của từng khối. CHƯƠNG IV: GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRONG MACH. 4.1. Điện trở - Tụ điện. 4.2. Điôt – Led. 4.3. IC 78xx – Transistor H1061. 4.4. IC phát hồng ngoại PT2248. 4.4. IC thu hồng ngoại PT2249. 4.5. IC 4017. 4.6. Mắt nhận hồng ngoại KSM-603LM. CHƯƠNG V: SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH. 5.1. Mạch phát 5.1.1. Sơ đồ nguyên lý. 5.1.2. Sơ đồ board. 5.1.3. Nguyên lý hoạt động. 5.2. Mạch thu. 5.2.1. Sơ đồ nguyên lý. 5.2.2. Sơ đồ board. 5.2.3. Nguyên lý hoạt động. 5.3. Mạch động lực và điều khiển động cơ. 5.3.1. Sơ đồ nguyên lý. 5.3.2. Sơ đồ board. 5.3.3. Nguyên lý hoạt động. Tài liệu tham khảo. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN. .................................................................................................................. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………..... ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. Hưng Yên, ngày.....tháng......năm 2010 LỜI NÓI ĐẦU Điều khiển từ xa là việc điều khiển một mô hình ở một khoảng cách nào đó mà con người không nhất thiết trực tiếp đến nơi đặt hệ thống. Khoảng cách đó tùy 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, 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 thì lĩnh vực điều khiển cần phải được mở rộng hơn. Việc ứng dụng điều khiển từ xa vào thông tin liên lạc đã mang lại nhiều thuận lợi cho xã hội loài người, thông tin được cập nhật hơn nhờ sự chính xác và nhanh chóng của quá trình điều khiển từ xa. 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 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 cho ra những loại điều khiển từ xa, đầu video, VCD, CD,…đều được điều khiển từ xa. Xuất phát từ những ý tưởng đó cùng với sự hướng dẫn của Thầy Đoàn Văn Tuấn – giảng viên trường ĐH SPKT Hưng Yên, chúng em đã chọn đề tài:”Dùng điều khiển từ xa điều khiển động cơ điện một chiều 12V”. Nhưng do trình độ kỹ thuật còn có nhiều hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót, chúng em mong được sự thông cảm và chỉ bảo thêm của thầy cô và các bạn ! Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy Đoàn Văn Tuấn cùng sự giúp đỡ của các bạn. Xin chân thành cảm ơn ! KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TỪNG TUẦN STT Tuần Công việc thực hiện Người thực hiện 1 Tuần 1 - Sắp xếp công việc cho từng tuần (phân chia công việc cho từng thành viên). Cả nhóm. Tìm hiểu đề tài. + Tìm kiếm tài liệu liên quan: Linh kiện điện tử, điện tử căn bản, điện tử công suất… Văn Nghĩa + Tìm hiểu nguyên lý các mạch có liên quan đến đề tài. Chẳng hạn như các mạch thu phát hồng ngoại, mạch động lực điều khiển động cơ và các linh kiện liên quan đến mạch. Cả nhóm + Tham khảo ý kiến của những người có chuyên môn. Xuân Nghiêm 2 Tuần2+3 - Sau khi đã tìm hiểu đề tài sẽ đưa ra cơ sở lý thuyết chung của đề tài. - Từ đó xây dựng được sơ đồ khối. - Đưa ra nguyên tắc hoạt động của các khối và các linh kiện sẽ sử dụng để thiết kế mạch phù hợp với yêu cầu từng khối. Cả nhóm. 3 Tuần 4+5 - Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch. - Tính toán thông số rồi tiến hành chạy mô phỏng. Cả nhóm. 4 Tuần 6 - Ráp mạch và khảo sát trên bo mạch (nếu gặp lỗi chỉnh sửa lại). Văn Nghĩa Tiến Ngọc -Đo đạc kiểm tra xem trên board chạy có đạt yêu cầu hay không? Văn Nghĩa Tiến Ngọc -Tiến hành làm sản phẩm (câu dây). Văn Nghĩa Tiến Ngọc - Lắp ráp hoàn tất sản phẩm. Cả Nhóm 5 Tuần 7 - Chuẩn hóa nội dung, làm quyển thuyết minh. Cả nhóm - Chuẩn bị các dụng cụ để bảo vệ đề tài (fim chiếu, bản vẽ). Xuân Nghiêm - Hoàn tất sản phẩm, kiểm tra lại toàn bô nội dung. Cả nhóm CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1. Tầm quan trọng của động cơ DC. Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay chiều thông dụng. Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm nhiều khả năng điều chỉnh tốc độ rất tốt ,khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy mà động cơ một chiều được dùng nhiều trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ những cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải…mà điều quan trọng là các ngành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện một chiều. Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất định của nó nhưng so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn(dễ phát sinh tia lửa điện)…nhưng do những ưu điểm của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan trọng nhất định trong sản xuất. Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều hiện nay vào khoảng 10000KW , điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000V. Hướng phát triển hiện nay là cải tiến tính năng của vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động cơ và chế tạo những động cơ có công suất lớn… 1. 2. Cấu tạo và hoạt động của động cơ điện DC. 1.2.1. Cấu tạo. Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: phần tĩnh và phần động. 1.2.1.1. Phần tĩnh hay stato. Đây là phần đứng yên của máy, bao gồm các bộ phận chính sau: a. Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kĩ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt. Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối . Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bu lông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kĩ thành một khối tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ được đặt trên các cực từ này được nối tiếp với nhau. b. Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn với vỏ máy nhờ những bulong. c. Gông từ : Gông từ dùng làm mạch nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy .Trong động cơ nhỏ và vừa thông thường dùng thép dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy. d. Các bộ phận khác: + Nắp máy: để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hỏng dây quấn và an toàn cho người chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa lắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng gang. + Cơ cấu chổi than: để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chạy lên cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại. 1.2.1.2. Phần quay hay roto. a. Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kĩ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào. Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục. Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những đoạn nhỏ, giữa đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt. Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục.Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá roto. Dùng giá roto có thể tiết kiệm thép kĩ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng roto. b. Dây quấn phần ứng Dây quấn phần ứng là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ có công suất tới vài KW thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép. Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc đai chăt dây quấn. Nêm làm bằng tre gỗ hay bakelit. c. Cổ góp: Dùng để chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều . Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lỗ mica dài từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng. d. Các bộ phận khác: + Cánh quạt: dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thường chế tạo theo kiểu bảo vệ, ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió. Cánh quạt nắp trên trục máy khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ, gió đi qua vành góp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy. + Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt. 1.2.2. Hoạt động. Trên hình khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B, trong dây cuốn phần ứng có dòng điện. Các thanh dẫn ab và cd mang dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu tác dụng tương hỗ lên nhau tạo nên mômen tác dụng lên rôto, làm rôto quay. Chiều lực tác dụng được xác định theo quy tác bàn tay trái (hình a) Hình 2: Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí thanh dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau (hình2 b) nhờ có phiến góp đổi chiều dòng điện, nên dòng điện một chiều biến đổi thành dòng điện xoay chiều đưa vào dây cuốn phần ứng, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, do đó lực tác dụng lên roto cũng theo một chiều xác định, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi. CHƯƠNG II:GIỚI THIỆU VỀ THU PHÁT HỒNG NGOẠI. Do yêu cầu của đề tài là điều khiển động cơ điện một chiều từ xa, trong quá trình nghiên cứu chúng em đã quyết định dùng cặp IC thu phát IC PT2248 và IC PT2249 để thiết kế mạch. 1.Khái niệm về hồng ngoại. Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng khoảng 0,8m đến 0,9m, tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng. Tia hồng ngoại dễ bị hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém. Trong điều khiển từ xa chùm tia hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúng hướng. 2. Linh kiện thu sóng hồng ngoại. Ta có thể dùng quang điện trở, phototransistor, photodiode để thu sóng hồng ngoại gần. Để thu sóng hồng ngoại trung bình và xa phát ra từ cơ thể con người, vật nóng… Để thực hiện trong mạch chúng ta dùng diode quang. 3. Mạch điện IC phát PT2248 Mạch IC PT2248 sử dụng công nghệ CMOS qui mô lớn để chế tạo là một loại linh kiện phát xa mã hóa tia hồng ngoại rất thông dụng, phạm vi điện áp nguồn là 2,2V~5,5V. Vì sử dụng công nghệ CMOS để chế tạo nên công suất tiêu hao cực thấp, dòng trạng thái tĩnh chỉ 10A, nó có thể sử dụng nhiều tổ hợp bàn phím, linh kiện bên ngoài rất ít, mã số của nó thích hợp với nhiều qui mô khác, chỉ cần nối ngoài linh kiện LC hoặc bộ dao động gốm là có thể gây ra dao động. * Chức năng của các chân dẫn: IC PT2248 sử dụng 16 chân vỏ nhựa kiểu cắm thẳng hàng. - Chân 1: 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 – 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 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 khi không sử dụng có thể bỏ trống. - Chân 15 ( TXout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM. - Chân 16 ( Vcc): là chân cấp nguồn dương. Sơ đồ khối: Bên trong IC PT2248 do bộ phân dao động, bộ phân tần, bộ giải mã, mạch điện đầu vào của bàn phím, bộ phận phát mã số… tạo thành. Tham số cực hạn của PT2248: Nguyên lý hoạt động: Trong IC PT2248 có chứa bộ đảo pha CMOS là điện trở định thiên cùng nối bộ dao động bằng thạch anh hoặc mạch dao động cộng hưởng. Khi tần số của bộ phận dao động thiết kế xác định là 455kHz, thì tần số phát xạ sóng mang là 38kHz. Chỉ khi có thao tác nhấn phím mới có thể tạo ra dao động, vì thế đảm bảo công suất của nó tiêu hao thấp. Nó có thể thông qua các chân K1 đến K6 và đầu ra thứ tự thời gian chân T1 đến T3 để tạo ra bàn phím 6x3 theo liểu ma trận. Tại T1, 6 phím đươc sắp xếp có thể tùy chọn để tạo thành 6x3 trạng thái tín hiệu liên tục được trình bày ở hình dưới đây: Hai hàng phím ở T2 và T3 chỉ có thể sử dụng phím đơn, hơn nữa, mỗi khi ấn vào phím một lần chỉ có thể phát xạ một nhóm mạch xung điều khiển xa. Nếu như các phím ở cùng hàng đồng thời ấn xuống thì thứ tự ưu tiên là K1>K2>K3>K4>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. Lệnh phát ra của nó do mã 12 bit tạo thành, trong đó C1- C3 (code) là mã số người dùng, có thể dùng để xác định các mô thức khác nhau, tổ hợp C2, C3 phối hợp với mạch IC thu PT2249. Mỗi loại tổ hợp có 3 trạng thái đó là 01, 10, 11 mà không dùng trạng thái 00. Lệnh phát ra 12 bit như sau: Các bit C1, C2, C3 được thực hiện bằng việc nối hay không nối các chân T1, T2, T3 với chân code bằng các diode. Nếu nối qua diot thì các C tương ứng trở thành “1” và ở “0” khi không được nối. 4. Mạch IC thu PT2249. IC này cũng được chế tạo bằng công nghệ CMOS, nó đi cặp với IC phát PT2248 để tạo thành bộ IC thu - phát trong điều khiển xa bằng tia hồng ngoại. * Sơ đồ chân: * Chức năng các chân: - Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện. - Chân 2 (Rxin): là đầu vào tín hiệu thu. - Các chân 3 – 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”. - Các 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 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 2 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: Do trong tín hiệu phát ra của IC phát có C1, C2và C3 cung cấp tín hiệu mã số cho người dùng, vì vậy đầu tiếp nhận cần phải có tín hiệu mã số tương ứng. IC PT2248 phối hợp với mã người dùng của IC PT2249 là: Đầu C (code) nối với tụ điện cho đến đất là “1”, trực tiếp nối đất là “0”. CHƯƠNG III: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 3.1. Sơ đồ khối . Sơ đồ khối có 3 khối chính: . + Khối nguồn. + Khối phát hồng ngoại. + Khối thu hồng ngoại. + Khối mạch động lực và điều khiển động cơ. Khối thu Khối mạch động lực và điều khiển Động cơ DC Khối nguồn Khối mạch động lực và điều khiển động cơ Khối phát Sơ đồ khối. 3.2 . Nguyên lý hoạt động từng khối. + Khối nguồn: Có máy biến áp làm nhiệm vụ cung cấp nguồn cho 3 khối: khối thu và khối mạch động lực và điều khiển đông cơ và động cơ DC 12V. Máy biến áp lấy đầu vào (input) là nguồn điện AC220 V cho ở đầu ra mức điện áp phù hợp (5V hoặc 12V) cấp cho 2 khối còn lại. + Khối phát hồng ngoại. Làm nhiệm vụ phát ra tín hiệu hồng ngoại để giúp mạch thu hoạt động. + Khối thu hồng ngoại. Có chức năng nhận tín hiệu từ mạch phát và cung cấp tín hiệu đầu vào (cung cấp tín hiệu vào chân 14 của IC 4017) dùng để điều chỉnh động cơ thông qua mạch cầu H1061. + Khối mạch động lực và điều khiển động cơ. Có chức năng điều chỉnh động cơ (đảo chiều và dừng động cơ). CHƯƠNG IV : GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRONG MẠCH 4.1. Điện trở,tụ điện. 4.1.1. Điện trở. a) 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 là điện trở suất. L là chiều dài dây dẫn. S là tiết diện của dây dẫn. b) 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. Đơn vị đo bằng Ω, KΩ, MΩ. 1MΩ = 1000 KΩ = 1000000Ω * Cách đọc trị số điện trở trong thực tế. Đọc theo màu sắc theo quy ước quốc tế: Màu Trị số Sai số Bạc 10% Vàng 5% Đen 0 Nâu 1 1% Đỏ 2 2% Cam 3 Vàng 4 Xanh 5 0.5% Lục 6 0.25% Tím 7 0.1% Xám 8 Trắng 9 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). 4.1.2. 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… a) 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. b) Cấu tạo. 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… Hình dạng tụ trong thực tế. Tụ gốm. Tụ hóa. 4.2. Điốt,LED. 4.2.1. Điốt. 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 một chiều từ A sang K và nó được coi như van một chiều trong mạch điện và được ứng dụng rộng rãi trong các máy thu thanh thu hình, các mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp. Hình dạng diode trong thực tế. Kí hiệu diode trong các mạch nguyên lý. Nguyên tắc hoạt động của diode: chỉ cho dòng một chiều từ A đến K chứ không cho dòng chạy ngược lại. 4.2.2. LED. LED là viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang) là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại , tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N Tính chất. Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn. LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5V đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra. Loại LED Điện thế phân cực thuận Đỏ 1,4 - 1,8V Vàng 2 - 2,5V Xanh lá cây 2 - 2,8V 4.3. IC 78xx , Transistor H1061 4.3.1. IC 78xx Là loại IC ổn áp khá thông dụng, cho ở đầu ra (chân3) của IC mức điện áp ổn định là 5V. Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản. Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp. Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V. Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau, dưới đây là minh họa cho IC ổn áp 7805. Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân:  - Chân số 1 là chân INPUT . - Chân số 2 là chân GND. - Chân số 3 là chân OUTPUT. Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi. 4.3.2. Transistor H1061 Là loại transistor thuận - Đối với transistor thuận thì điện áp nối vào các chân ngược lại với Transistor nghịch. Hạt tải di chuyển trong Transistor NPN là electron xuất phát từ cực E trong khi đối với transistor PNP thì hạt tải di chuyển là lỗ trống xuất phát từ E. - Trường hợp này lỗ trống trong vùng bán dẫn P của cực E và C, do tác dụng của lực tích điện, sẽ bị di chuyển theo hướng từ cực E và cực C. Do cực B để hở nên lỗ trống từ vùng bán dẫn P của cực E sẽ không thể vùng bán dẫn N của cực B nên không có hiện tượng tái hợp giữa lỗ trống và electron và do đó không có dòng điện qua transistor. - Trường hợp 2: Nối cực B vào điện áp âm sao cho : VB VC - Trong trường hợp này vùng bán P và N của cực E và B giống như Diod(gọi là diod BE) được phân cực thuận nên dẫn điện, lỗ trống từ vùng bán dẫn P của cực E sẽ sang vùng bán dẫn N của cực B để tái hợp với electron. Khi vùng bán dẫn N của cực B có thêm lỗ trống nên có điện tích dương. Cực B nối vào điện áp âm của nguồn nên sẽ hút một số lỗ trống trong vùng bán dẫn N xuống tạo thành dòng điện IB. Cực C nối vào điện áp âm cao hơn nên hút hầu hết lỗ trống trong vùng bán dẫn N sang vùng bán dẫn P của cực C tạo thành dòng điện IC . Cực E nối vào nguồn điện áp dương nên khi vùng bán dẫn P bị mất lỗ trống sẽ hút lỗ trống từ nguồn dương lên thế chỗ tạo thành dòng điện IE. IB E C N P N IE IC B 4.4. IC phát PT2248 IC PT2248 sử dụng công nghệ CMOS qui mô lớn để chế tạo là một loại linh kiện phát xa mã hóa tia hồng ngoại rất thông dụng, phạm vi điện áp nguồn là 2,2V~5,5V. Vì sử dụng công nghệ CMOS để chế tạo nên công suất tiêu hao cực thấp, dòng trạng thái tĩnh chỉ 10 A, nó có thể sử dụng nhiều tổ hợp bàn phím, linh kiện bên ngoài rất ít, mã số của nó thích hợp với nhiều qui mô khác, chỉ cần nối ngoài linh kiện LC hoặc bộ dao động gốm gây là có thể gây ra dao động. *Chức năng của các chân dẫn: IC PT2248 sử dụng 16 chân vỏ nhựa kiểu cắm thẳng hàng. - Chân 1: 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 – 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 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 khi không sử dụng có thể bỏ trống. - Chân 15 ( TXout): là đầu ra của tín hiệu đã được điều chế FM. - Chân 16 ( Vcc): là chân cấp nguồn dương. Sơ đồ khối: Bên trong IC PT2248 do bộ phân dao động, bộ phân tần, bộ giải mã, mạch điện đầu vào của bàn phím, bộ phận phát mã số… tạo thành. Tham số cực hạn của PT 2248: Nguyên lý hoạt động: Trong IC PT2248 có chứa bộ đảo pha CMOS là điện trở định thiên cùng nối bộ dao động bằng thạch anh hoặc mạch dao động cộng hưởng. Khi tần số của bộ phận dao động thiết kế xác định là 455kHz, thì tần số phát xạ sóng mang là 38kHz. Chỉ khi có thao tác nhấn phím mới có thể tạo ra dao động, vì thế đảm bảo công suất của nó tiêu hao thấp. Nó có thể thông qua các chân K1 đến K6 và đầu ra thứ tự thời gian chân T1 đến T6 để tạo ra bàn phím 6x3 theo kiểu ma trận. Tại T1 sáu phím được sắp xếp có thể tùy chọn để tạo thành 6x3 trạng thái tín hiệu liên tục được trình bày ở hình dưới: Hai hàng phím ở T2 và T3 chỉ có thể sử dụng phím đơn, hơn nữa, mỗi khi ấn vào phím một lần chỉ có thể phát xạ một nhóm mạch xung điều khiển xa. Nếu như các phím ở cùng hàng đồng thời được ấn xuống thì thứ tự ưu tiên 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. Lệnh phát ra của nó do mã 12 bit tạo thành, trong đó C1-C3 (code) là mã số người dùng, có thể dùng để xác định các mô thức khác nhau, tổ hợp C2, C3 phối hợp với mạch IC thu PT2249. Mỗi loại tổ hợp có 3 trạng thái đó là 01, 10, 11 mà không dùng trạng thái 00. Lệnh phát ra 12 bit như sau: Các bit C1, C2, C3 được thực hiện bằng việc nối hay không nối các chân T1, T2, T3 với chân code bằng các diode. Nếu nối qua diode thì các C tương ứng trở thành “1” và ở “0” khi không được nối. 4.5. IC thu hồng ngoại PT 2249 IC này cũng được chế tạo bằng công nghệ CMOS, nó đi cặp với IC phát PT2248 để tạo thành bộ IC thu - phát trong điều khiển xa bằng tia hồng ngoại. * Sơ đồ chân: * Chức năng các chân: - Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện. - Chân 2 (Rxin): là đầu vào tín hiệu thu. - Các chân 3 – 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”. - Các 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 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 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: 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 cần phải có tín hiệu mã số tương ứng. IC PT2248 phối hợp với mã người dùng của IC PT2249 là: Đầu C (code) nối với tụ điện cho đến đất là “1”, trực tiếp nối đất là “0”. 4.6 . IC 4017 IC 4017 la IC đếm có 10 đầu ra ở nức cao. *Sơ đồ chân của IC 4017 được biểu diễn như hình vẽ dưới đây: Nhìn hình vẽ trên thì: - Chân 16 của IC được nối với nguồn dương với mức điện áp từ +3 – 15V DC. - Chân 8 được nối Mass. - Chân 14 là chân đầu vào của xung clock. - Chân 15 là chân Reset. - Chân 13 là chân Enable. - Các chân còn lại là các đầu ra của IC. IC 4017 có10 ngõ ra ở mức cao liên tục nhau như hình dưới đây: Chỉ có 1 ngõ ra được kích ở mức cao tại 1 thời điểm. 4.7. Mắt nhận hồng ngoại KSM-603LM. Đối với modul mắt thu trên thì trường có 2 loại module mắt thu tín hiệu hồng ngoại. Một loại vỏ sắt và 1 loại vỏ bằng nhựa. Dùng loại module này chống được nhiễu bên ngoài và thu được tín hiệu xung quanh nó. Các xác định chân rất đơn giản là:-Chân 1 là chân tín hiệu out.-Chân 2 là chân GND.- Chân 3 là chân VCC. -Ở mạch này em dùng mắt thu tín hiệu hồng ngoại có tên là KSM-603LM. CHƯƠNG V: SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 5.1. Mạch phát 5.1.1. Sơ đồ nguyên lý: 5.1.2.Sơ đồ board: 5.1.3. Nguyên lý hoạt động: Từ nguyên lý của IC PT2248 có thể biết mỗi lần mạch phát ra 2 nhóm số liệu, mỗi nhóm số liệu của tín hiệu phát ra là 12 bit, trong đó có 3 bit mã người dùng, 6 bit mã phím vào và 3 mã liên tục hay không liên tục. Khi ta nhấn phím 1 thì tại phím đó lên mức cao “1”. Chẳng hạn, như nhấn phím số 1 thì chân 4 (K1) lên mức cao và lúc này mạch điện bàn phím nạp vào là 100000 hay mã số của số liệu phát ra D1-D5 là 100000 tương ứng như kết nối ở sơ đồ nguyên lý các phím kết nối với T1 cũng lên mức cao, các phím còn lại vẫn ở mức thấp.Tín hiệu ở mức cao này đi qua chân 15 của IC PT2248 kích mở chân B của BJT A1266 đồng thời nguồn 3V cấp vào chân E cùa BJT làm cho BJT này dẫn tác động vào Led phát ra tín hiệu hồng ngoại. 5.2. Mạch thu 5.2.1. Sơ đồ nguyên lý: 5.2.2. Sơ đồ board. 5.2.3. Nguyên lý hoạt động: Khi nhấn phím 1 được nối với chân 4 của IC PT2248 ở bộ phận phát tương ứng LED phát sẽ có nhiệm vụ biến dòng điện thành quang phát xạ ra môi trường, LED thu nhận tín hiệu đó biến đổi từ quang thành điện, sau đó đưa qua bộ khuếch đại, tách sóng loại bỏ sóng mang, rồi đưa tới đầu vào của IC PT2249. Đầu tiên IC tiến hành chỉnh hình đối với tín hiệu đầu vào, sau đó xử lý các bộ phận dao động, bộ đếm số cộng, bộ nhớ dịch hàng đầu vào, bộ nhớ dịch hàng kiểm tra số liệu ghi, mạch xung đầu vào, kiểm tra mã, đo kiểm tra sai sót cuối cùng là mạch hãm xung đầu vào để đếm ngõ ra liên tục . Đối với mạch điều khiển động cơ: khi ta nhấn 1 phím bất kỳ ở mạch phát thì tín hiệu liên tục tương ứng ở mạch thu cũng đưa đến các ngõ ra liên tục. Khi nhận được tín hiệu sau khi xử lý, ngõ ra sẽ lên mức cao trong một khoảng thời gian ngắn, các ngõ này được nối đến mạch điều khiển đóng ngắt động cơ để điều khiển động cơ hoạt động theo ý muốn. 5.3. Mạch động lực và điều khiển động cơ. 5.3.1. Sơ đồ nguyên lý: 5.3.2. Sơ đồ board: 5.3.3. Nguyên lý hoạt động: Tín hiệu từ chân 3 của IC PT2249 được cấp vào chân 14 (chân clock) của IC 4017.Do IC 4017 là IC đếm dịch bít đầu ra ở mức cao. Khi ta nhấn nút nhấn S1 ở mạch phát lần thứ nhất thì đầu ra sẽ là chân 2 của IC 4017 qua Transistor C828 khuếch đại kích mở cho BJT H1061 (T1) dẫn đồng thời BJT H1061 (T2) dẫn làm cho động cơ quay theo chiều thuận. Khi ta nhấn nút nhấn S1 lần thứ 2 thì đầu ra sẽ là chân 4 cua IC 4017 qua Transistor C828 khuếch đại kích mở cho BJT H1061 (T2) dẫn đồng thời BJT H1061 (T4) dẫn làm cho động cơ quay theo chiều nghịch. Khi ta nhấn nút nhấn S1 lần thứ 3 thi đầu ra sẽ là chân 7 của IC 4017 nhưng do chân 7 của IC 4017 được nối với chân 15 (chân reset) làm cho động cơ dừng lại. TÀI LIỆU THAM KHẢO. 1: Điện tử công suất. Nguyễn Bính Nhà xuất bản KHKT Hà Nội – 2000 2: Tính toán và thiết kế thiết bị điện tử công suất. Trần Văn Thịnh. Nhà xuất bản GD – 2005 3: Máy điện. Vũ Gia Hanh – Trần Khánh Hà – Phan Tử Thụ - Nguyễn Văn Sáu. Nhà xuất bản KHKT Hà Nội – 2003 4: Linh kiện điện tử. Nguyễn Tấn Phước. Và một số tài liệu khác. Phần GV hướng dẫn phản biện. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ......................................................................................................................................... .........................................................................................................................................