(Đề tài NCKH) nghiên cứu, thiết kế modem điều khiển thiết bị điện thông qua mạng lưới điện hạ thế

Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu thiết kế chế tạo phần cứng MODEM 1 để truyền tín hiệu lên mạng điện dân dụng & nhận dữ liệu để báo hiệu thiết bị đã điều khiển.

- Chế tạo MODEM 2 nhận dữ liệu từ MODEM 1 để điều khiển thiết bị điện.

3 Tính mới và sáng tạo:

Sản phẩm nghiên cứu ngoài thị trường chưa có triển khai phổ biến

Chế tạo thành công 2 Modem truyền và nhận dữ liệu điều khiển thiết bị điện với khoảng cách truyền nhận trên 50m.

2 Modem truyền và nhận để điều khiển thiết bị điện.

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Kết quả nghiên cứu được ứng dụng để giảng dạy các môn học: Điện tử cơ bản, kỹ thuật số, vi điều khiển tại trường THKTTH.

- Địa chỉ ứng dụng: Bộ môn điện tử - Tin học - Trường Trung học Kỹ thuật Thực hành.

Trưởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ và tên, đóng dấu) (ký, họ và tên)

Thông tin kết quả nghiên cứu Trang iii

Nghiên cứu, chế tạo MODULE điều khiển thiết bị điện thông qua mạng lưới điện hạ thế

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Công nghệ truyền thông qua đường dây điện lực PLC (Power Line Communication) đang mở ra những cơ hội mới trong lĩnh vực thông tin bằng cách sử dụng hệ thống dây điện để truyền dữ liệu, cho phép kết hợp dịch vụ truyền tin và năng lượng Hiện nay, nhu cầu quản lý thiết bị điện tập trung tại các công ty, xí nghiệp và khách sạn cao tầng ngày càng gia tăng, giúp người quản lý dễ dàng theo dõi và điều khiển trạng thái thiết bị từ xa Trong khi các phương pháp truyền tín hiệu như cáp quang, cáp viba và sóng cao tần không còn kinh tế cho các phạm vi nhỏ, thì mạng lưới điện dân dụng lại phổ biến và tiết kiệm hơn Do đó, việc nghiên cứu và thiết kế modem điều khiển thiết bị điện qua mạng lưới điện hạ thế trở nên cần thiết.

- Nghiên cứu thiết kế chế tạo phần cứng MODEM 1 để truyền tín hiệu lên mạng điện dân dụng & nhận dữ liệu để báo hiệu thiết bị đã điều khiển.

- Chế tạo MODEM 2 nhận dữ liệu từ MODEM 1 để điều khiển thiết bị điện.

Nội dung nghiên cứu

Chương 1: Cơ sở lý luận

Chương 2: Thiết kế phần mềm

Chương 3: Nghiên cứu chế tạo phần cứng

Cơ sở lý luận

Công nghệ truyền thông tin trên đường dây điện lực

1.1.1 Công nghệ truyền thông tin trên đường dây điện lực

Công nghệ truyền thông đường điện PLC (Powerline Communication) hay còn gọi là BPL (Broadband PowerLine):

Chỉ cần kết nối một modem đặc biệt vào ổ cắm điện 220V, bạn có thể thực hiện cuộc gọi, gửi fax, xem tivi số, nghe nhạc trực tuyến chất lượng cao và truy cập Internet với tốc độ cực lớn Hơn nữa, mức giá cước sử dụng rất hấp dẫn và bạn không cần phải trả chi phí lắp đặt cáp quang tận nhà Đây không phải là điều viễn tưởng, mà là thực tế với công nghệ PLC đã có mặt tại Việt Nam.

PLC sử dụng lưới điện hạ thế để truyền thông tin từ trạm biến áp đến hộ gia đình Tại trạm biến áp, modem tốc độ cao HE kết nối giữa lưới điện hạ thế và hệ thống cáp quang, điều chế tín hiệu thành tần số 1,6 - 80 Mhz để truyền vào lưới điện Các tín hiệu này được truyền song song với điện đến các toà nhà, nơi modem PLC tại gia đình nhận và giải điều chế tín hiệu để sử dụng Internet hoặc điện thoại Modem PLC cũng có khả năng gửi tín hiệu đã điều chế trở lại modem HE.

Vấn đề đường truyền băng thông rộng đã được cải thiện nhờ vào việc sử dụng hệ thống cáp điện có tiết diện lớn, cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao gấp nhiều lần so với dây điện thoại cáp đồng Các thiết bị truy cập Internet và mạng LAN nội bộ vẫn sử dụng giao thức IP để giao tiếp, kết nối đến máy chủ Internet thông qua công nghệ quay số như trước đây.

1.1.2 PLC trên thế giới & lợi ích mang lại cho khách hàng

Chương 1: Cơ Sở Lý Luận Trang 3

Modem PLC cho phép truyền nhận tín hiệu thông tin qua các ổ cắm điện trong nhà, biến toàn bộ hệ thống điện thành một mạng LAN nội bộ.

Cung cấp dịch vụ băng thông rộng mà không cần lắp đặt cáp quang đến từng hộ gia đình, tận dụng tối đa hạ tầng mạng điện hiện có, giúp giải quyết hiệu quả vấn đề kết nối internet cho các hộ gia đình.

Công nghệ mới đang mở ra tiềm năng to lớn trong việc tăng tốc độ truy cập Internet, vượt xa các giải pháp hiện có Hiện nay, công nghệ này áp dụng các chip tốc độ cao 200 Mbps để điều chế thông tin trong các modem PLC, hứa hẹn mang lại hiệu suất vượt trội cho người dùng.

Việc tận dụng mạng điện hiện có, chiếm tới 90% kết nối của hộ gia đình, giúp phổ cập thông tin đến mọi vùng miền Chỉ cần một đường cáp quang backbone kết nối đến trạm biến áp, cả khu vực dân cư sẽ có khả năng truy cập Internet băng thông rộng và các dịch vụ truyền thông khác Giải pháp này hiệu quả trong việc giải quyết vấn đề nút cổ chai ở giai đoạn last mile cho dịch vụ băng thông rộng đến hộ gia đình, khi mà gateway của mạng thường xuyên bị quá tải do lượng dữ liệu từ nhiều thuê bao gộp lại.

Cài đặt và triển khai mạng trở nên dễ dàng với việc chỉ cần kết nối cáp quang đến trạm biến áp Sau đó, lắp đặt modem HE tại trạm và thiết lập hệ thống gateway để đưa tín hiệu đến hộ gia đình Cuối cùng, lắp modem PLC tại điểm truy cập mạng để hoàn thiện quá trình kết nối.

Công nghệ PLC đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực công nghệ thông tin và truyền thông tại Việt Nam, giúp khắc phục những hạn chế về cơ sở hạ tầng và mở rộng dịch vụ băng thông rộng đến toàn bộ người dân Điều này tạo cơ hội cho ngành truyền thông Việt Nam phát triển nhanh chóng, đồng bộ với xu hướng phát triển của khu vực.

Hiện nay công ty PACIFIC TECHNOLOGY CONSULTING & SERVICES(PTCS) cũng đã nghiên cứu và triển khai thành công công nghệ này tại trường dạy nghềTân Thành – Bà Rịa.

Một số ảnh hưởng đối với việc truyền thông tin trên đường dây điện

Khi tín hiệu được truyền qua đường dây điện lực, đường dây hoạt động như một anten lớn, tiếp nhận nhiễu và phát xạ tín hiệu Việc sử dụng đường dây này cho các ứng dụng truyền thông tin có thể gặp nhiều thách thức.

Nghiên cứu và chế tạo MODULE điều khiển thiết bị điện qua mạng lưới điện hạ thế cần được thực hiện cẩn thận Vấn đề nhiễu và phát xạ từ đường dây điện trong các hộ dân cư cần được chú ý, vì nếu các đường dây không được bảo vệ tốt, sẽ gây phát xạ mạnh và ảnh hưởng tiêu cực Một giải pháp hiệu quả là sử dụng bộ lọc để chặn tín hiệu truyền thông, giúp giảm thiểu vấn đề này.

Hệ thống truyền thông luôn nỗ lực đạt được phối hợp trở kháng tối ưu, nhưng mạng điện lực gặp khó khăn do trở kháng đầu vào và đầu ra thay đổi theo thời gian, tùy thuộc vào tải và vị trí khác nhau, có thể dao động từ mW đến hàng nghìn W, đặc biệt là tại các trạm con Thêm vào đó, sự không phối hợp trở kháng từ các hộp cáp cũng góp phần làm suy giảm tín hiệu trên đường dây điện lực.

SNR là một tham số quan trọng để đánh giá hiệu năng của hệ thống truyền thông: SNR = công suất thu được/công suất nhiễu

SNR càng cao thì truyền thông càng tốt.

Công suất nhiễu trên đường dây điện lực là tổng hợp các loại nhiễu loạn xâm nhập vào đường dây và thiết bị thu, bao gồm các tải như ti vi, máy tính và máy hút bụi, gây ra nhiễu và lan truyền qua hệ thống điện Ngoài ra, các hệ thống truyền thông khác cũng có thể làm tăng thêm mức độ nhiễu cho máy thu.

Khi tín hiệu được truyền từ máy phát đến máy thu, công suất tín hiệu có thể bị suy hao, và nếu mức suy hao quá lớn, máy thu sẽ không thể nhận tín hiệu Suy hao trên đường dây điện lực có thể lên tới 100 dB, điều này hạn chế khoảng cách truyền dẫn Một giải pháp để khắc phục là sử dụng các bộ lặp tại các hộp cáp nhằm tăng cường chiều dài truyền thông Ngoài ra, để cải thiện tỷ số SNR, có thể lắp đặt các bộ lọc tại mỗi hộ dân, nhưng chi phí cho giải pháp này sẽ rất cao Đường dây điện lực là môi trường nhạy cảm với nhiễu và suy hao, do đó, các vấn đề này luôn cần được chú ý trong mọi hệ thống truyền thông hiện nay.

Mô hình truyền thông đường dây điện lực với các tham số như trở kháng không phối hợp, suy hao và nhiễu biến đổi theo thời gian được minh họa trong hình 1.2 Tất cả các yếu tố này đều ảnh hưởng đến hiệu suất truyền thông.

Chương 1: Cơ Sở Lý Luận Trang 5 gây suy giảm ngoại trừ nhiễu được chỉ ra như những bộ lọc tuyến tính thay đổi theo thời gian với đặc trưng là đáp ứng tần số của nó.

Hình 1.1 Các yếu tố gây suy giảm trên kênh đường dây điện lực

Hàm truyền đạt và nhiễu trong kênh đường dây điện lực được xác định qua số liệu đo và phân tích lý thuyết Sự thay đổi theo thời gian của các yếu tố ảnh hưởng gây khó khăn trong thiết kế hệ thống, vì mức nhiễu và suy hao phụ thuộc vào các tải kết nối, mà các tải này cũng biến đổi theo thời gian Một giải pháp là thiết kế hệ thống truyền thông thích nghi với trạng thái kênh, tuy nhiên, chi phí cho giải pháp này khá cao Đường dây điện lực là môi trường truyền thông nhạy cảm, với các đặc tính kênh thay đổi tùy thuộc vào tải và vị trí, do đó, nghiên cứu các đặc tính cụ thể của kênh vẫn là một vấn đề quan trọng để tìm ra các giải pháp xử lý hiệu quả.

Giải pháp truyền tín hiệu trên đường dây điện lực trong và ngoài nước hiện nay

1.3.1 Hệ thống đọc công tơ từ xa

Việc ứng dụng công nghệ cao trong quản lý điện năng không chỉ giúp giảm chi phí nhân công mà còn giảm thiểu tổn thất thương mại trong quá trình truyền tải Trên thế giới và tại Việt Nam, hệ thống tự động đọc số liệu công tơ và truyền thông về trung tâm đã bắt đầu được triển khai, với các thử nghiệm diễn ra tại Bắc Ninh và một số cơ sở điện lực khác Hệ thống này mang lại sự mới mẻ cho ngành điện, do đó, nghiên cứu và tìm hiểu về nó có ý nghĩa thực tiễn cao.

Hiện nay, ngành điện lực vẫn áp dụng phương pháp thủ công để kiểm tra mức tiêu thụ điện năng của khách hàng, tuy nhiên, phương pháp này gặp nhiều hạn chế và không hiệu quả.

Chương 1: Cơ Sở Lý Luận Trang

Nghiên cứu và chế tạo MODULE điều khiển thiết bị điện qua mạng lưới điện hạ thế gặp nhiều nhược điểm, như mất thời gian và không thể kiểm soát mức tiêu thụ điện năng tại một thời điểm, gây khó khăn trong việc xây dựng kế hoạch cân bằng pha và phát hiện hành vi gian lận điện năng Để khắc phục những vấn đề này, hệ thống đo đếm công tơ từ xa qua đường dây điện CollectricTM được sử dụng, cho phép đo lường điện năng tiêu thụ một cách tiên tiến và liên tục theo thời gian thực, giúp ngành Điện lực không cần cử nhân viên ghi chỉ số công tơ tại các hộ gia đình.

Hệ thống Collectric TM không chỉ hỗ trợ giám sát và quản lý khách hàng mà còn cung cấp thông tin hữu ích cho họ Nó tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có với các công tơ KWH, giúp ngành điện tiết kiệm chi phí đầu tư bằng cách không cần thay thế công tơ mà chỉ cần lắp đặt thêm thiết bị Đây là một bước đột phá trong công nghệ truyền thông trên đường dây điện (PLC), cho phép truyền dữ liệu theo thời gian thực giữa khách hàng và thiết bị thu thập dữ liệu trung tâm Hệ thống này linh hoạt, yêu cầu đầu tư ban đầu thấp và quá trình lắp đặt dễ dàng, nhanh chóng.

1.3.2 Truy cập internet qua đường dây điện

Với công nghệ PLC, có thể truy cập Internet với tốc độ nhanh gấp 800 lần so với truy cập qua đường dây điện thoại như hiện nay.

Từ tháng 10/2002, ETC sẽ tiến hành thử nghiệm một phương thức kết nối mới tại Tổng Công ty Điện lực Việt Nam nhằm chứng minh rằng công nghệ này hoàn toàn tương thích với lưới điện Việt Nam.

Việc truy cập thông tin qua đường dây điện dân dụng không làm tăng chỉ số công tơ điện của mỗi gia đình, vì modem PLC tiêu tốn điện năng tương đương với các modem thông thường.

Trong tương lai gần, bạn sẽ có khả năng truy cập internet từ nhà mà không cần sử dụng đường dây điện thoại Hình ảnh này cũng có thể trở thành hiện thực tại các bản làng vùng sâu, nơi chỉ cần có điện là người dân có thể kết nối với mạng internet.

Chương 1: Cơ Sở Lý Luận Trang 7 bằng một chiếc modem PLC nhỏ gọn như cuốn sách giáo khoa của học sinh Nối modem với một chiếc ổ cắm điện 220V bạn có thể xem ti vi kỹ thuật số, nghe nhạc trực tuyến, gọi điện thoại, gửi fax và truy cập Internet tốc độ cao Đây là công nghệ PLC (truyền dữ liệu băng thông rộng qua dây dẫn điện) của Công ty Thông tin Viễn thông Điện lực (ETC), trực thuộc Tổng Công ty Điện lực Việt Nam được giới thiệu tại triển lãm Telecomp 2002.

Công nghệ PLC sử dụng lưới điện gia đình làm môi trường truyền dẫn thông tin, cho phép kết nối Internet mà không cần lắp đặt cáp mới Tại các trạm biến áp, modem PLC tốc độ cao HE chuyển đổi tín hiệu từ cáp quang thành tín hiệu có tần số từ 1-30MHz, truyền song song với điện trên lưới hạ thế đến từng hộ gia đình Mỗi ổ cắm điện có modem PLC trở thành giao diện kết nối thông tin, giúp tiết kiệm chi phí cho cáp quang và tối ưu hóa mạng điện dân dụng Công nghệ này sử dụng chip tốc độ cao 45Mbps, với thế hệ tiếp theo đạt 150Mbps, nâng cao khả năng đường truyền Nhờ PLC, tốc độ truy cập Internet nhanh gấp 800 lần so với đường dây điện thoại, giúp người dùng tiết kiệm thời gian và chi phí khi truy cập các trang web cần thiết.

Theo thống kê, 90% hộ gia đình trên cả nước hiện đang sử dụng lưới điện hạ thế, giúp phổ cập thông tin đến mọi người dân ở mọi vùng miền Việc kết nối cáp quang tới trạm biến áp cho phép một khu vực dân cư lớn truy cập Internet băng thông rộng và sử dụng các dịch vụ truyền thông khác Đây cũng là giải pháp hiệu quả để giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn do gộp dữ liệu từ nhiều thuê bao vào một đường truyền.

1.3.3 Truyền tín hiệu trên đường dây điện lực ở nước ngoài

Công nghệ PLC cho phép người dùng truy cập Internet ở bất kỳ đâu tại Việt Nam, miễn là có ổ cắm điện dân dụng Mặc dù công nghệ này đã quen thuộc với người dân Châu Âu, nhưng chỉ mới xuất hiện tại một số quốc gia Châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc và được áp dụng rộng rãi ở Singapore PLC tận dụng hạ tầng lưới điện và cung cấp tốc độ cao gấp 350 lần so với công nghệ đường truyền số (ISDN).

Phân tích và lựa chọn phương án

1.4.1 Sơ đồ tổng quát Để truyền tín hiệu qua một đường dây, các bit nhị phân tạo nên mỗi phần tử truyền đi phải được chuyển thành các tín hiệu điện Ví dụ, có thể truyền một bit nhị phân mức

Khi đặt mức điện thế +V lên đường dây và truyền bit nhị phân với mức điện thế -V, thiết bị thu sẽ nhận diện các tín hiệu điện này và dịch +V thành mức logic tương ứng.

Trong quá trình truyền tín hiệu, các tín hiệu 1 và 0 có thể bị suy giảm do ảnh hưởng của môi trường, khiến cho bộ thu khó phân biệt được tín hiệu Mức độ suy giảm và méo tín hiệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

 Độ phức tạp của môi trường truyền.

 Tốc độ bit đang truyền.

 Khoảng cách giữa hai thiết bị truyền.

Nguồn tin Môi trường truyền Đích thu

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống truyền tin

Sửa dạng xung & phối hợp trở kháng

MÔI TRƯỜNG TRUYỀN (MẠNG LƯỚI ĐIỆN 220V/50Hz)

Hình 1.3 Sơ đồ khối chi tiết MODEM 1

MÔI TRƯỜNG TRUYỀN (MẠNG LƯỚI ĐIỆN 220V/50Hz)

Sửa dạng xung và phối hợp trở kháng

Khuếch đại tín hiệu & tách sóng mang

Mạch giao tiếp Biến áp cách ly

Bộ phát mã & chuyển mức tín hiệu

Giao tiếp với thiết bị điện

Hình 1.4 Sơ đồ khối chi tiết MODEM 2

Mô tả chức năng của từng khối trong MODEM 1 và MODEM 2

Khối hồng ngoại bao gồm một remote phát tín hiệu hồng ngoại và mắt nhận tín hiệu để điều khiển thiết bị thông qua vi điều khiển.

 Phím nhấn: gồm 8 phím nhấn, khi nhấn các phím các lệnh sẽ được đưa vào vi điều khiển để xử lý.

Khối vi điều khiển 1 nhận lệnh từ máy tính, remote hoặc phím nhấn để điều khiển quá trình phát tín hiệu đã được điều chế lên mạng lưới điện Đồng thời, khối này cũng nhận dữ liệu từ khối giải mã 1 để gửi lên máy tính, hiển thị báo hiệu trực tiếp trên màn hình.

 Giao tiếp với PC: khối này sẽ làm nhiệm vụ nhận dữ liệu nối tiếp từ vi điều khiển

TTL chuyển đổi tín hiệu sang RS232 để truyền dữ liệu lên máy tính, đồng thời nhận dữ liệu nối tiếp từ máy tính RS232 và chuyển đổi về mức tín hiệu TTL trước khi đưa vào vi điều khiển.

Bộ phát mã và chuyển mức tín hiệu đóng vai trò quan trọng trong việc truyền và nhận dữ liệu Bộ phát chính sử dụng IC phát lệnh để phát ra lệnh tương ứng với mã đã định Khối chuyển mức tín hiệu thực hiện việc chuyển đổi mức logic từ 5V sang 12V trước khi gửi đi, và ngược lại, chuyển từ 12V về 5V khi nhận dữ liệu trở lại.

 Khối dao động tạo sóng mang: tạo ra sóng mang với tần số phù hợp để mang tín hiệu thông tin đi xa.

 Khối trộn: trộn tín hiệu số với sóng mang để tạo thành tín hiệu tổng hợp, phù hợp cho việc truyền đi xa.

 Khối khuếch đại công suất: nâng cao tín hiệu biên độ đã điều chế trước khi truyền đi.

 Biến áp cách li: do môi trường truyền của tín hiệu là mạng lưới điện dân dụng

Để đảm bảo an toàn cho mạch điện và người sử dụng khi tiếp xúc với nguồn điện 220V/50Hz, việc sử dụng biến áp cách ly là cần thiết nhằm tránh nguy cơ điện giật.

 Môi trường truyền: môi trường được sử dụng ở đây là mạng lưới điện dân dụng

 Mạch giao tiếp: mạch giao tiếp thực ra là bộ lọc cộng hưởng Có hai lí do để sử dụng bộ lọc này:

- Thứ nhất: do trên đường truyền có khá nhiều nhiễu nên cần phải lọc sơ bộ trước khi đưa vào mạch điện.

Biến áp được sử dụng để xuất nhập tín hiệu với cuộn dây có điện kháng L gần bằng 0 ở tần số 50Hz Nếu kết nối trực tiếp biến áp này với nguồn điện 220V, nó sẽ bị cháy ngay lập tức Do đó, bộ cộng hưởng không chỉ có chức năng điều chỉnh tín hiệu mà còn bảo vệ biến áp khỏi hư hỏng.

Khối sửa dạng xung và phối hợp trở kháng là rất cần thiết trong việc xử lý tín hiệu truyền qua đường dây điện, vì tín hiệu có thể bị nhiễu, dẫn đến biến dạng Việc sửa dạng xung giúp dễ dàng xử lý tín hiệu sau khi thu về Đồng thời, mạch phối hợp trở kháng giúp tránh hiện tượng phản xạ trên đường dây, từ đó tối ưu hóa công suất truyền đạt.

Mạch khuếch đại và tách sóng mang đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý tín hiệu nhận được từ đường truyền Do tín hiệu này thường rất yếu do suy hao, cần phải khuếch đại để đạt được dòng và áp suất thích hợp trước khi truyền vào mạch tách sóng Tín hiệu nhận về bao gồm cả tín hiệu số và sóng mang, vì vậy cần phải lọc bỏ sóng mang và tái tạo lại tín hiệu ban đầu trước khi đưa đến chân thu.

 Khối giải mã 1: giải mã lệnh nhận được sao cho trùng với lệnh phát phản hồi từ

 Khối báo hiệu hiển thị: Báo hiển thị trạng thái các thiết bị đã điều khiển bằng led đơn.

Các khối chức năng trong hệ thống bao gồm: Bộ phát mã và chuyển mức tín hiệu, Khối dao động tạo sóng mang, Khối trộn, Khối khuếch đại công suất, Biến áp cách li, Môi trường truyền, Mạch giao tiếp, và Khối sửa dạng xung cùng phối hợp trở kháng, tất cả đều có vai trò tương tự như một MODEM.

Khối vi điều khiển 2 nhận dữ liệu từ khối giải mã 2 để điều khiển 8 thiết bị điện Nó hoạt động thông qua khối giao tiếp với các thiết bị điện, đồng thời điều khiển bộ phát mã và chuyển mức tín hiệu Kết hợp với khối công suất, khối vi điều khiển 2 phát phản hồi báo hiệu về trạng thái của các thiết bị điện đã được điều khiển.

Sơ đồ khối chi tiết bộ phát và bộ thu

Nguồn cung cấp và ghép nối

Hình1.5 Sơ đồ khối MODEM truyền và MODEM nhận dữ liệu

Ghép nối với nguồn điện 220V:

Hình1.6 Sơ đồ khối ghép nối với nguồn điện

Việc kết nối giữa nguồn điện 220V và nguồn điện áp thấp TXOUT/RXIN của modem có thể thực hiện mà không cần cách ly, cho phép sử dụng mạch một cách hiệu quả.

LC để ghép nối như trong trường hợp sau:

Hình 1.7 Sơ đồ mạch ghép nối LC giữa IC và nguồn 220V

Trong trường hợp cần mạch cách ly thì chúng ta sử dụng biến áp để ghép nối.

Hình 1.8 Sơ đồ mạch ghép nối biến áp giữa IC và nguồn 220V

Ghép nối với Vi điều khiển

IC TDA 5051 có thể kết nối với vi điều khiển theo sơ đồ khối sau:

Hình 1.9 Sơ đồ mạch ghép nối với vi điều khiển

Vi điều khiển AT89C51 có thể được lập trình để điều khiển giao tiếp với IC TDA5051, giúp điều chế dữ liệu trước khi kết nối với mạch nguồn 220V.

1.4.4 Phân tích và lựa chọn phương án

Trong phương án thứ nhất: Ưu điểm:

Thiết kế phần cứng

Tính toán thiết kế từng khối

3.1 Hoạt động điều khiển của MODEM 1

Khi vi điều khiển được reset hoặc cung cấp nguồn điện, chương trình bên trong sẽ khởi động và khởi tạo các giá trị ban đầu Đầu tiên, port 1 được xóa để nhận diện phím nhấn, port 3 được xóa để điều khiển, và các ô nhớ từ 60h đến 67h cũng được xóa để thực hiện nhận dạng Sau đó, chương trình thiết lập các Timer để tạo tốc độ Baud 19200, và cuối cùng, thanh ghi SCON được thâm nhập để định dạng khung dữ liệu nhận cho phù hợp với khung dữ liệu trên máy tính.

So sánh với dữ liệu #0feh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW1 từ remote tại p0.0 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.0.

So sánh với dữ liệu #0fdh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW2 từ remote tại p0.1 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.1.

So sánh với dữ liệu #0fbh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW3 từ remote tại p0.2 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.2.

So sánh với dữ liệu #0f7h kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW4 từ remote tại p0.3 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.3.

So sánh với dữ liệu #0efh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW6 từ remote tại p0.5 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.5.

So sánh với dữ liệu #0dfh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW7 từ remote tại p0.6 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.6.

So sánh với dữ liệu #0bfh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW8 từ remote tại p0.7 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.7.

Chửụng 3: Thieỏt Keỏ Phaàn Meàm Trang 50

Thiết kế phần mềm

Hoạt động điều khiển của MODEM 1

Khi vi điều khiển được reset hoặc cung cấp nguồn điện, chương trình bên trong sẽ khởi động và khởi tạo các giá trị ban đầu Đầu tiên, port 1 sẽ được xóa để nhận diện phím nhấn, port 3 sẽ được xóa để điều khiển, và các ô nhớ từ 60h đến 67h sẽ được xóa để thực hiện quá trình nhận dạng Tiếp theo, chương trình sẽ thiết lập các Timer để tạo ra tốc độ Baud 19200, theo yêu cầu của lập trình viên Cuối cùng, thanh ghi SCON sẽ được điều chỉnh để định dạng khung dữ liệu nhận phù hợp với khung dữ liệu đã được định dạng trên máy tính.

So sánh với dữ liệu #0fdh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW2 từ remote tại p0.1 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.1.

So sánh với dữ liệu #0fbh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW3 từ remote tại p0.2 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.2.

So sánh với dữ liệu #0f7h kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW4 từ remote tại p0.3 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.3.

So sánh với dữ liệu #0efh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW6 từ remote tại p0.5 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.5.

So sánh với dữ liệu #0dfh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW7 từ remote tại p0.6 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.6.

So sánh với dữ liệu #0bfh kiểm tra điều khiển tắt mở phím nhấn hoặc SW8 từ remote tại p0.7 và xuất lệnh ra điều khiển ở p1.7.

S Đ Đ Đ Đ Đ Đ clr p1.0 setb p1.0 clr p1.1 setb p1.1 clr p1.2 setb p1.2 clr p1.3 setb p1.3 clr p1.4 setb p1.4 clr p1.5 setb p1.5 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3

I so sánh #0BFh Đ cpl 66H 66H=0? Đ clr p1.6

S setb p1.6 clr p1.7 setb p1.7 setb p3.3 setb p3.3 setb p3.3

Hình 3.1 Lưu đồ điều khiển MODEM 1

Hoạt động điều khiển của MODEM 2

Đầu chương trình, các giá trị ban đầu sẽ được khởi tạo bằng cách xóa port 0, port 2 và port 3 để reset các tải ở trạng thái tắt Sau đó, chương trình kiểm tra xem tín hiệu đã được nhận vào port 3 hay chưa Nếu tín hiệu được nhận, dữ liệu sẽ được xuất ra để điều khiển các tải ở port 0 và gửi phản hồi trở lại ở port 2 và port 3.

So sánh với dữ liệu #0e2h, hệ thống nhận dạng và điều khiển 4 thiết bị điện qua các port: p0.0 cho thiết bị 1, p0.1 cho thiết bị 2, p0.2 cho thiết bị 3, và p0.3 cho thiết bị 4 Phản hồi từ các thiết bị được báo về qua các port: p2.0 cho thiết bị 1, p2.1 cho thiết bị 2, p2.2 cho thiết bị 3, và p2.3 cho thiết bị 4.

So sánh với dữ liệu #0e1h, hệ thống sẽ nhận dạng thu về và điều khiển 4 thiết bị điện thông qua các port: p0.4 cho thiết bị điện thứ 5, p0.5 cho thiết bị điện thứ 6, p0.6 cho thiết bị điện thứ 7, và p0.7 cho thiết bị điện thứ 8 Đồng thời, phản hồi từ các thiết bị sẽ được báo về qua các port: p2.4 cho thiết bị 5, p2.5 cho thiết bị 6, p2.6 cho thiết bị 7, và p2.7 cho thiết bị 8.

Hình 3.2 Lưu đồ điều khiển MODEM 2

Thực nghiệm

Các bước thi công

 Chuẩn bị linh kiện theo như thiết kế tính toán.

 Vẽ mạch in trên ORCAD.

 Đặt Board, hàn linh kiện lên board, kiểm tra từng giai đoạn.

 Kiểm tra nguồn, cân chỉnh các cuộn dây và tụ điện.

 Kiểm tra hoạt động của toàn mạch.

Hình 4.1 Chế tạo mạch in MODEM 1

Hình 4.2 Chế tạo mạch in MODEM 2

Các bước thực nghiệm

Việc đo - kiểm tra giúp phát hiện sai sót, từ đó kịp thời hiệu chỉnh để đảm bảo quá trình truyền và nhận dữ liệu Đồng thời, nó cũng cho phép đánh giá chất lượng hệ thống trong các điều kiện xác định Do quá trình này thường xuyên tiếp xúc với nguồn điện 220V/50Hz, vấn đề an toàn luôn được đặt lên hàng đầu.

Hệ thống truyền - nhận dữ liệu qua mạng lưới điện dân dụng được thi công tại phòng thực hành điện tử của Đại Học SPKT TP.HCM Trong bối cảnh thiếu thốn các thiết bị cân chỉnh và đo đạc chuyên dụng có độ chính xác cao, người thiết kế cần áp dụng phương pháp thực nghiệm phù hợp với điều kiện thực tế để đảm bảo hiệu quả của hệ thống.

Trong quá trình thực nghiệm, người nghiên cứu chế tạo và cân chỉnh từng khối riêng rẽ trước khi ghép nối chúng thành một MODEM hoàn chỉnh MODEM này có khả năng nhận và truyền tín hiệu theo yêu cầu của người sử dụng Dạng sóng tín hiệu được đo bằng dao động ký (Oscilloscope) Quá trình lắp ráp và cân chỉnh MODEM 1 và MODEM 2 được thực hiện theo các bước cụ thể.

Bước đầu tiên trong quá trình thực hiện đề tài là chọn mạch dao động và phương pháp điều chế tín hiệu Cần tính toán và điều chỉnh các giá trị của L và C trong mạch dao động cũng như mạch điều chế tín hiệu để phù hợp với tần số dự kiến sử dụng.

Bước 2: Thực hiện tính toán và cân chỉnh thử nghiệm mạch phối hợp trở kháng để kết nối với lưới điện 220Vac, đảm bảo rằng tín hiệu sau khi điều chế sẽ được truyền lên mạng lưới điện một cách chính xác mà không bị méo dạng, đồng thời thực hiện cách ly tín hiệu thông qua biến áp cao tần.

Bước 3: Tính toán và điều chỉnh thử nghiệm các mạch nhận dữ liệu từ lưới điện 220Vac, bao gồm mạch phối hợp trở kháng, mạch khuếch đại và mạch tách sóng mang Mục tiêu là đảm bảo dữ liệu sau khi tách sóng mang hoàn toàn khớp với dữ liệu trước khi được điều chế.

Bước 4: Tính toán, ghép nối, cân chỉnh và viết chương trình phần mềm cho vi điều khiển.

Trong quá trình thực nghiệm, việc đo đạc phân cực tĩnh cho các BJT cần được kết hợp với việc phân tích dạng sóng tín hiệu sau điều chế và tín hiệu nhận được từ lưới điện.

Trong quá trình cân chỉnh, việc đo đạc chủ yếu sử dụng dao động ký để khảo sát và so sánh biên độ, tần số và độ méo của tín hiệu Sau đó, các giá trị trong mạch sẽ được điều chỉnh theo một trình tự nhất định.

Sử dụng dao động ký để đo biên độ tín hiệu ở tần số chuẩn 1kHz với biên độ 1 Vpp Đặt thang đo là 5ms/div để quan sát dạng sóng tín hiệu ở đầu ra của khối tạo mã Sau đó, tiếp tục với thang đo 5µs/div để đo dạng sóng sau khi điều chế tại MODEM 1 trước khi truyền tín hiệu lên mạng lưới điện.

Dựng dao động ký để đo giai điệu 5às/div và phân tích dạng sóng tín hiệu thu được từ biến áp cao tần Đồng thời, thực hiện đo dạng sóng tín hiệu sau khi tách sóng trước khi đưa vào mạch giải điều chế tại MODEM 2.

Thực nghiệm và kết quả

Kết quả thực nghiệm của MODEM 1 và MODEM 2 chịu ảnh hưởng lớn từ tải tại MODEM 1, tải trên đường truyền và tải do MODEM 2 điều khiển Quá trình thử nghiệm được tiến hành qua hai giai đoạn.

Giai đoạn 1: Thời gian từ 01/04/2014 đến 01/05/2014 tại Phòng thực hành điện tử Trường Kỹ thuật Thực hành, quá trình thử nghiệm như sau:

Hai modem được lắp đặt tại vị trí chiến lược trong phòng thực hành điện tử: MODEM 1 ở bàn giáo viên và MODEM 2 ở cuối phòng, cách nhau khoảng 20m Cả hai modem đều được kết nối với nguồn điện 220Vac mà không có tải sử dụng Tín hiệu điều khiển thiết bị điện được phát từ MODEM 1 thông qua phím nhấn hoặc remote, sau đó MODEM 2 nhận và giải mã tín hiệu để điều khiển hiệu quả tám thiết bị khác nhau.

Người nghiên cứu đã giữ khoảng cách 20m giữa hai MODEM và thực hiện gắn tải trên đường truyền, bao gồm 5 máy đo dao động, 8 nguồn thực hành và 1 máy tính để bàn Khi thực hiện lệnh điều khiển từ MODEM 1, tín hiệu thu được từ MODEM 2 không ổn định, có lúc thu được, có lúc không Qua việc sử dụng dao động ký để đo tín hiệu tại MODEM 2, người nghiên cứu nhận thấy tín hiệu thu được rất yếu và bị méo dạng.

 Di chuyển MODEM 2 đến khoảng cách 50m tháo các tải ra và tiến hành điều khiển từ MODEM 1 Tại MODEM 2 các tín hiệu nhận được bị chập chờn lúc thu

Chương 4: Thực Nghiệm Trang 56 được lúc không thu được Tiến hành dùng dao động ký đo tín hiệu thu được tại MODEM 2 người nghiên cứu nhận thấy tín hiệu thu được sau khi điều chế và phát đi tại MODEM 1 rất yếu, biên độ tín hiệu nhỏ.

Rút ra nhận xét cho quá trình thực nghiệm ở giai đoạn 1:

Biên độ tín hiệu tại MODEM 1 rất nhỏ trước khi truyền lên lưới điện, dẫn đến tình trạng suy hao và nhiễu tín hiệu khi đến MODEM 2, đặc biệt là ở khoảng cách xa (trên 50m) hoặc khi có nhiều tải gần (khoảng 20m) Điều này làm cho tín hiệu thu vào quá yếu, gây khó khăn trong quá trình tách sóng mang.

Quá trình phối hợp trở kháng giữa mạch điều chế và biến áp cao tần chưa đạt hiệu quả, dẫn đến biên độ tín hiệu bị suy giảm Đồng thời, việc phối hợp trở kháng tại MODEM 2 giữa mạng lưới điện 220V và mạch thu cũng cần cải thiện Do đó, cần điều chỉnh quy trình quấn các vòng dây vào biến áp cao tần để đảm bảo sự phối hợp trở kháng tốt hơn và giảm thiểu tình trạng suy hao tín hiệu.

Giai đoạn 2: Thời gian từ 01/06/2014 đến 01/10/2014 tại Phòng thực hành điện tử Trường Kỹ thuật Thực hành, quá trình thử nghiệm như sau:

MODEM 1 được đặt tại bàn giáo viên và MODEM 2 ở cuối phòng thực hành điện tử, cách nhau khoảng 20m Hệ thống được gắn tải trên đường truyền bao gồm 5 máy hiện sóng, 8 nguồn thực hành và 1 máy tính để bàn Việc điều khiển thiết bị điện được thực hiện từ MODEM 1 thông qua phím nhấn hoặc REMOTE, với tín hiệu được truyền đi từ MODEM.

2 thu vào giải mã và điều khiển tốt 8 thiết bị khác nhau.

 Di chuyển MODEM 2 đến khoảng cách 100m tháo các tải ra và tiến hành điều khiển từ MODEM 1 Tín hiệu được MODEM 2 thu vào giải mã và điều khiển tốt

Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu 8 thiết bị điện khác nhau, bao gồm 5 máy hiện sóng, 8 nguồn thực hành, 2 mỏ hàn và 1 máy tính để bàn Việc điều khiển các thiết bị này được thực hiện thông qua tín hiệu từ MODEM 1, sử dụng phím nhấn hoặc điều khiển từ xa (REMOTE) Tín hiệu sẽ được MODEM 2 thu nhận, giải mã và điều khiển hiệu quả 8 thiết bị điện khác nhau, đảm bảo hoạt động đồng bộ và chính xác.

 Di chuyển MODEM 2 đến khoảng cách 200m tháo các tải ra và tiến hành điều khiển từ MODEM 1 Tín hiệu được MODEM 2 thu vào giải mã và điều khiển tốt

Trong bài viết này, chúng tôi giới thiệu 8 thiết bị điện khác nhau, bao gồm 5 máy hiện sóng, 8 nguồn thực hành, 2 mỏ hàn và 1 máy tính để bàn Hệ thống điều khiển các thiết bị này được thực hiện thông qua phím nhấn hoặc REMOTE từ MODEM 1 Tín hiệu từ MODEM 1 được MODEM 2 thu nhận, giải mã và điều khiển hiệu quả 8 thiết bị điện khác nhau.

Di chuyển MODEM 2 cách 270m để gắn tải trên đường truyền, bao gồm 5 Oscilloscope, 8 nguồn thực hành, 2 mỏ hàn và 1 máy tính để bàn Phát lệnh điều khiển thiết bị điện từ MODEM 1, nhưng tại MODEM 2, tín hiệu nhận được không ổn định, thỉnh thoảng có thể điều khiển được, lúc khác thì không.

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc kết nối, hãy cách ly nguồn 220Vac ra khỏi đường truyền giữa hai MODEM Cung cấp nguồn độc lập cho MODEM 1 và MODEM 2, đồng thời di chuyển hai MODEM cách nhau 500m Khi phát lệnh điều khiển từ MODEM 1, tín hiệu sẽ được truyền đến MODEM 2 một cách ổn định.

Trong giai đoạn 2 của quá trình thực nghiệm, việc thu vào và giải mã 8 thiết bị khác nhau cho thấy rằng dao động ký đã đo được dạng sóng tín hiệu tại ngõ vào MODEM 2 mà không bị méo dạng Đồng thời, biên độ tín hiệu cũng không bị suy hao nhiều so với tín hiệu khi truyền lên lưới điện 220Vac Những kết quả này chứng tỏ tính hiệu quả và độ chính xác của quá trình đo lường.

Mạch khuếch đại và điều chế hoạt động chủ yếu ở lớp A, với một chút lệch sang lớp B, dẫn đến tín hiệu dao động hình sin bị méo dạng nhẹ trước khi điều chế Điều này cũng ảnh hưởng đến công suất của mạch khuếch đại điều chế, khiến nó không đạt được mức cao.

Quá trình phối hợp trở kháng giữa mạch điều chế và biến áp cao tần trước khi xuất tín hiệu lên mạng lưới điện 220V diễn ra hiệu quả, giúp giảm thiểu suy giảm biên độ tín hiệu Sự kết nối trở kháng tại MODEM 2 giữa mạng lưới điện và mạch thu cũng đạt kết quả tốt, đảm bảo quá trình thu phát giữa hai MODEM đáp ứng yêu cầu đề ra.

Khoảng cách tối ưu để truyền và nhận tín hiệu giữa MODEM 1 và MODEM 2 là 250m khi tải mắc trên đường truyền phù hợp Tuy nhiên, nếu đường truyền giữa hai MODEM độc lập với lưới điện 220Vac, khoảng cách này có thể vượt quá 500m.

Kết quả dạng sóng tín hiệu đo đạt bằng OSC

Dạng sóng tín hiệu tại khối tạo mã (có biên độ 15Vpp) và khối điều chế (có biên độ 25Vpp) của MODEM 1:

Hình 4.3 Dạng sóng tín hiệu tạo mã và điều chế điều khiển thiết bị 1

Dạng sóng tín hiệu ngõ vào khối giải mã (có biên độ 2,2Vpp) và ngõ ra khối giải điều chế (có biên độ 6Vpp) của MODEM 2:

Hình 4.7 Dạng sóng tín hiệu thu vào và giải điều chế thiết bị 1

Đề tài đặt ra nhiều yêu cầu về cả phần cứng lẫn phần mềm, cũng như khoảng cách điều khiển Hiện tại, người nghiên cứu đã giải quyết thành công các vấn đề này.

Phần cứng MODEM 1 và MODEM 2 được chế tạo theo đúng yêu cầu thiết kế, cho phép người sử dụng điều khiển trực tiếp bằng nút nhấn trên MODEM hoặc từ xa qua REMOTE Bên cạnh đó, người nghiên cứu còn tích hợp giao tiếp với máy tính để hỗ trợ cho việc phát triển trong tương lai.

Phần mềm điều khiển thiết bị điện đảm bảo hoạt động chính xác theo yêu cầu và cung cấp phản hồi kịp thời Để nâng cao hiệu quả, phần mềm này cần được mở rộng và cải tiến thêm trong tương lai.

MODEM 1 và MODEM 2 được thiết kế để điều khiển thiết bị điện độc lập với lưới điện 220Vac, cho phép kiểm soát hiệu quả việc đóng, ngắt thiết bị điện 3 pha Thành công này giúp giải quyết vấn đề điều khiển thiết bị cho những nơi có dòng tải lớn, nơi nhiều thiết bị được sử dụng cùng lúc.

Sản phẩm nghiên cứu của đề tài không chỉ phục vụ cho giảng dạy mà còn có khả năng sản xuất thương mại Thiết bị này có thể được lắp đặt tại các ngôi nhà cao tầng, chung cư, khách sạn, công ty và xí nghiệp, tùy thuộc vào yêu cầu và vị trí lắp đặt Sau khi lắp đặt, nó sẽ mang lại sự sang trọng và tiện lợi cho người quản lý Đặc biệt, giá thành lắp đặt sản phẩm này sẽ tiết kiệm hơn nhiều so với việc sử dụng các cầu dao và CB trong các công trình hiện tại.

Đề tài này, sau khi hoàn thành, đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới, góp phần tích cực vào việc nâng cao chất lượng cuộc sống con người Dựa trên kết quả nghiên cứu đạt được, người nghiên cứu đưa ra một số kiến nghị quan trọng.

Tiếp tục nghiên cứu và phát triển hệ thống điều khiển và quản lý thiết bị điện trên máy tính cho các công trình yêu cầu quản lý nghiêm ngặt, đặc biệt là tại các khách sạn cao cấp.

Nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ quá áp và quá dòng nhằm tự động ngắt các thiết bị điện khi xảy ra sự cố, đồng thời cung cấp tín hiệu cảnh báo hư hỏng.

Nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển tích hợp với điện thoại để bàn nhằm cho phép người dùng điều khiển thiết bị điện từ xa, thông qua điện thoại di động hoặc điện thoại cố định ngay cả khi không có mặt tại nhà.

[1] Ngô Anh Ba (1995), Tính toán và ứng dụng mạch lọc tích cực, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[2] Trương Tấn Hải (1997), Kỹ thuật vi xử lý, Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội.

[3] Phạm Hồng Liên (1998), Giáo trình điện tử thông tin, NXB Khoa học và kỹ thuật, TP Hồ Chí Minh.

[4] Tống Văn On (2000), Vi mạch và mạch tạo sóng , NXB Giáo dục, TP Hồ Chí Minh.

[5] Nguyễn Hữu Phương (2000), Mạch số, Nxb Thống kê, TP Hồ Chí Minh.

[6] Nguyễn Hồng Sơn (2002), Kỹ thuật truyền số liệu, NXB Lao động – Xã hội,

[7] Lê Phi Yến - Lưu Phú - Nguyễn Như Anh (1998), Kỹ thuật điện tử, Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh.

[8] A position paper prepared by the RSGB EMC commitee for the PLC workshop in Brussel (2001), Compatibility between radio communications services and power line communication systems.

[9] C.J SAVANT, Jr (1991), The Benjamin/Cumings Publishing Company,

Electronic design Circuits and Systems.

[10] Echelon Corporation (2003), Power Line Communications Technology

[11] I.Scott Mackenzie (1995), Prentice Hall Inc, New Jersey, The 8051 microcontroller.

[12] Robert Boylestad, Louis Nashelsky (1987), Electronic device and circuit theory, Prentice-Hall, Inc.

[13] Philips Semiconductors, Application note (1996), TDA5051A Home

[14] Philips Semiconductors, Product specification (1998), TDA5051 ASK Power

[15] Trialog (2002), The need of European Standard for Power Line

Communication in Home Appliance, France.

[16] William Buchanan, PC Interfacing (1999), Communication and Windows

4 http://www.princeton.com.tw/

IC mã hóa điều khiển từ xa PT2262 sử dụng công nghệ CMOS, kết hợp với IC giải mã PT2272 IC này có khả năng mã hóa địa chỉ và dữ liệu từ các chân vào thành chuỗi sóng nối tiếp, điều chế tần số sóng vô tuyến hoặc sóng hồng ngoại Với 12 bit địa chỉ, mỗi bit có 3 trạng thái (mức cao, mức thấp và mức thả nổi), PT2262 cho phép tạo ra 531.441 trạng thái mã hóa khác nhau, mang lại nhiều lựa chọn và tránh trùng lặp mã trong lập trình quét.

 PT2262 sử dụng công nghệ CMOS.

 Công suất tiêu thụ thấp.

 Khả năng miễn nhiễu cao.

 Các chân mã hóa địa chỉ có thể lên đến 12 và ở dạng 3 trạng thái.

 Các chân dữ liệu có thể lên đến 6.

 Tầm điện áp hoạt động rộng: Vcc = 4 ~15 volts.

 Mạch dao động chỉ sử dụng 1 điện trở.

 Loại ngõ ra có thể là chốt hoặc nhất thời.

 Dạng đóng gói có thể là DIP hoặc SO.

 Hệ thống bảo vệ xe hơi.

 Hệ thống tự động hoặc bảo vệ gia đình.

 Điều khiển từ xa các đồ chơi.

 Điều khiển từ xa trong công nghiệp.

Sơ đồ khối IC PT2262

Hình B.1: Sơ đồ khối IC PT2262.

Cấu trúc chân IC PT2262

Hình B.2: Cấu trúc chân IC PT2262.

Bảng B.1: Mô tả chức năng các chân PT2262.

PT2262 mã hóa địa chỉ và dữ liệu tại các chân A0 ~ A5 và A6/D5 ~ A11/D0 thành một dạng sóng đặc biệt, được phát ra tại chân DOUT khi chân TE\ ở mức thấp Dạng sóng này được truyền đến mạch điều chế RF hoặc IR để phát đi Sóng RF hoặc chùm tia hồng ngoại sau đó được thu bởi mạch giải điều chế RF hoặc mạch thu IR, phục hồi lại dạng sóng đặc biệt Cuối cùng, PT2272 sẽ giải mã dạng sóng này và thiết lập các ngõ ra tương ứng, hoàn thành chức năng điều khiển từ xa thông qua quá trình mã hóa và giải mã.

Một bit mã hóa là thành phần cơ bản của dạng sóng mã hóa, có thể là bit AD (Address/Data) hoặc bit SYNC (Synchronous) Dạng sóng bit AD (Address/Data) đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải thông tin.

Một bit AD có thể có giá trị là '0', '1', hoặc 'f', tương ứng với mức thấp, mức cao, hoặc trạng thái thả nổi Dạng sóng 1 bit bao gồm 2 chu kỳ xung, với mỗi chu kỳ xung tương ứng với 16 chu kỳ dao động Để hiểu rõ hơn về mối quan hệ này, hãy tham khảo giản đồ thời gian, trong đó α đại diện cho chu kỳ dao động cơ bản.

Hình B.3: Giản đồ thời gian của bit AD.

Dạng sóng của bit SYNC(synchronous):

Bit đồng bộ có chiều dài là 4 bit với độ rộng xung là 1/8 bit Giản đồ thời gian của bit đồng bộ:

Hình B.4: Giản đồ thời gian của bit SYNC.

Một từ mã được cấu thành từ một nhóm bit mã, bao gồm 12 bit AD theo sau 1 bit SYNC Các bit AD này được xác định bởi trạng thái của các chân A0 đến A5 và A6/D5 đến A11/D0 trong thời gian phát Khi chân dữ liệu được sử dụng, chân địa chỉ cũng sẽ giảm theo.

Lấy ví dụ: Nếu ta dùng 3 chân dữ liệu thì chân địa chỉ lúc này sẽ là 9, dạng sóng phát sẽ là:

PT2262/PT2272 hỗ trợ tối đa 12 bit địa chỉ, trong đó bao gồm 6 bit cho địa chỉ và dữ liệu Sơ đồ dưới đây minh họa một từ mã tương ứng với các chân này.

Hình B.5: Giản đồ 1 từ mã.

Tiêu đề	Nghiên Cứu, Thiết Kế Modem Điều Khiển Thiết Bị Điện Thông Qua Mạng Lưới Điện Hạ Thế
Tác giả	ThS. Võ Đức Dũng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Thể loại	báo cáo tổng kết
Năm xuất bản	2014
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	4,27 MB