Chương 1: Dần nhập Trong cuộc sông hằng ngày có một scí công việc đòi hỏi con người phải tiêt kiệm thời gian, hoặc làm việc trong môi trường nguy hiểm có ảnh hưởng đến sức khỏe thì việc điều khiển từ xa là phương pháp tốt nhất giúp cho con người cách ly khỏi môi trường đó mà vẫn bảo đảm hoàn thành tốt công việc. Vân đê không gian và thời gian được nói đến ở đây khi con người phải làm những công việc giông nhau ở những nơi không gần nhau, hoặc không thể trực tiếp điều khiển tại nơi đặt thiết bị. Do đó đề tài này được ra đời không ngoài mục đích góp phần giải quyết được vân đề vừa nêu trên một cách hiệu quả và năng suât hơn. Thiết k ế và thi công toàn bộ hệ thống điều khiển thiết bị qua mang điện thoại và giao tiếp máy tính;bao gồm thiết k ế các mạch giao tiếp và nhận tin hiệu điều khiển từ điện thoại, thiết k ế giao tiếp với máytính qua cổng Com,cùng với phần mềm điều khiểnỉtực quan kèm theo đê cài đặt sử dụng cho máy tính được lập trình bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 Tạo ra được một sản phẩm có giá trị ứng dụng cao trong thực tế, với các chức năng: điều khiển được 4 thiết bị điện ứng với một thuê bao điện thoại, người sử dụng có thể ứng dụng để điều khiển được nhiều thuê bao ( số thuê bao không giới hạn), bên cạnh đó người sử dụng còn có thê tự tạo một danh sách các số' thuê bao sử dụng đến trong quá trình điều khiển dưới dạng danh bạ điện thoại, nên có thể dễ dàng tìm số điện thoại nơi cần điều khiển chỉ bằng vài thao tác click chuột mà người điều khiển không cần phải nhớ bất cứ sô điện thoại nào.
Mỗi khi khởi động chương trình điều khiển và nhân số điện thoại đến nơi cần điều khiển, sau khi tổng đài cho phép thông thoại (nhờ mạch kết nối thuê bao giả trong hệ thống) thì hệ thông sẽ tự cập nhật trạng thái hiện tại của các thiết bị về hiển thị trên giao diện máy tính. Ngoài ra hệ thống còn cho phép tắt nhanh đồng loạt cùng một lúc 4 thiêt bị, hoặc mở cùng lúc 4 thiêt bị điện. Trường hợp có sự cố không thể sử dụng máy tính người sử dụng cũng có thể dùng điện thoại bàn để điều khiển các thiết bị của mình. Tại nơi lắp đặt các thiết bị vẫn có thể điều khiển bằng công tắc mắc song song với hệ thông.
Sau khi tạo ra được sản phẩm của đề tài có thể ứng dụng điều khiển cho những nơi như: hệ thống các phòng ban trong cơ quan xí nghiệp, các khách sạn, nhà nghỉ, hoặc các hộ gia đình có nhu cầu sử dụng. GVHD: Nguyễn Văn Mùi 11 SVTH: Nguyễn Anh Thoại Chương 2: Lý thuyết điều khiển từ xa CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT ĐlỀU KHIỂN t ừ x a 2.1 GIỚI THIỀU HỀ THỐNG Đ ĩỀU KHIỂN t ừ XA: Hệ thống điều khiển từ xa là một hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị từ một khoảng cách xa. Ví dụ hệ thông điều khiên băng vô tuyên, hệ thông điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa hữu tuyên bằng cáp quang dây dẫn. ũ Sơ đồ kết cấu của hệ thống điều khiển từ xa bao gồm: Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa - Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và phát đi.
- Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiêt bị thu. - Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển từ đường truyền, qua quá trình biến đổi, biến dịch để tái hiện lại lệnh điều khiển rồi đưa đên các thiêt bị thi hành. ũ Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển từ xa: - Phát tín hiệu điều khiển. - Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiêt.
- Tổ hợp xung thành mã. - Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành. - ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các mã nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thời kiểm tra sự chính xác của mã mới nhận.1 Môt số vấn đề cơ bản trong hê thống điều khiển từ xa: Do hệ thống điều khiển từ xa có những đường truyền dẫn xa nên ta cần phải nghiên cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu được truyền đi chính xác và nhanh chóng theo những yêu cầu sau: GVHD: Nguyễn Văn Mùi 12 SVTH: Nguyễn Anh Thoại Chương 2: Lý thuyết điều khiển từ xa 2.1 K ết cấu tin tức Trong hệ thống điều khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có quan hệ rất nhiều đến kết câu tin tức. Nội dung về kết câu tin tức có hai phân: vê lượng và về chất, vềlượng có cách biên lượng điều khiển và lượng điêu khiên thành từng loại xung gì cho phù hợp, và những xung đó cần áp dụng những phương pháp nào để hợp thành tin tức, để có dung lượng lớn nhât và tôc độ truyền dẫn nhanh n h ấ t.2 v ề kết cấu hệ thông Đ ể đảm bảo các yêu cầu về kết câu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa có các yêu cầu sau: - Tốc độ làm việc nhanh.
- Thiết bị phải an tòan tin cậy. - K ết câu phải đơn giản. Hệ thông điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thông đạt tốc độ điêu khiển cực đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép.2 Sơ đồ khôi của mốt hê thống điều khiển từ xa Hình 2.2: Sơ đồ khối máy phát Hình 2.3 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa Trong hệ thông truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tục nhưng đã được rời rạc hóa tin tức thường phải được biến đổi thông qua một phép biến đổi thành sô (thường là sô" nhị phân) rồi mã hóa và được phát đi từ GVHD: Nguyễn Văn Mùi 13 SVTH: Nguyễn Anh Thoại Chương 2: Lý thuyết điều khiển từ xa máy phát. Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với các phép biến đổi trên: giải mã, liên tục hóa.
Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và độ tin cậy của hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu. Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng với hệ, gồm có hai phần tử [0] và [1]. Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi để chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện và sửa sai. Mã phát hiện và sửa sai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai, mã sửa sai, mã phát hiện và sửa sai.
Dạng sai nhầm cuả các mã được truyền đi tùy thuộc tính chât của kênh truyền, chúng có thể phân thành 2 lọai: - Sai độc lập: Trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhâm đó không liên quan nhau. - Sai tương quan: Được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy ra trong từng chùm, cụm ký hiệu kê cận nhau. Sự lựa chọn của cấu trúc mã chông nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác suất sai nhầm trong kênh truyền. Hiện nay lý thuyết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sửa sai được nghiên cứu như: mã Hamming, mã chu kỳ, mã nhiều câp.4 Các phương pháp điều chế tín hiệu trong hệ thông điều khiển từ xa Trong kỹ thuật điều khiển từ xa, tín hiệu gốc không thể truyền đi xa được, đồng thời dễ bị tín hiệu ngoài môi trường gây nhiễu làm sai lệch nội dung của tín hiệu gốc.
Do đó, để thực hiện việc truyên tín hiệu điêu khien từ máy phát đến máy thu ta cần phải điều chế (mã hóa) tín hiệu. Có nhiều phương pháp điều chế tín hiệu. Tuy nhiên điều ch ế tín hiệu dạng xung có nhiều ưu điểm hơn. Vì ở đây chúng ta sử dụng linh kiện kỹ thuật sô" nên linh kiện gọn nhẹ, công suâ"t tiêu tán nhỏ, và có tính chông nhiêu cao.
tí Các phương pháp điều chê tín hiệu ở dạng xung như: - Điều chế biên độ xung (PAM). - Điều chế độ rộng xung (PWM). - Điều chế vị trí xung (PPM). - Điều chế mã xung (PCM).
GVHD: Nguyễn Văn Mùi 14 SVTH: Nguyễn Anh Thoại Chương 2: Lý thuyết điều khiển từ xa - Kỹ thuật điều chế tín hiệu bằng xung lưỡng âm đa tần DTM F ( Multi dual tone Frequency).4: Các kiểu điều chế xung GVHD: Nguyễn Văn Mùi 15 SVTH: Nguyễn Anh Thoại Chương 2: Lý thuyết điều khiển từ xa 2.1 Điều chế biên độ xung (PAM) Sơ đồ khôi: Hình 2.5: Hệ thông điều ch ế PAM Điều chế biên độ xung là dạng điều chế đơn giản nhât trong các dạng điều chê xung. Biên độ của mỗi xung được tạo ra tỉ lệ với biên độ tức thời của tín hiệu điều chế. Xung lớn nhất biểu thị cho biên độ dương của tín hiệu lây mẫu lớn nhất. Giải thích sơ đồ k h ố i: ũ Khôi tín hiệu điều chế: Tạo ra tín hiệu điều chế đưa vào khôi dao động đa h à i.
Dao động đa hài một trạng thái bền: Trộn xung với tín hiệu điều chê. ô Bộ phát xung: Phát xung với tần số không đổi để thực hiện việc điều chê tín hiệu đã điều chê có biên độ tăng giảm thay đổi theo tín hiệu điều chế.2 Điều chế độ rộng xung Phương pháp điều chế này sẽ tạo ra các xung có biên độ không đổi, nhưng bề rộng của mỗi xung sẽ thay đổi tương ứng với biên độ tức thời của tín hiệu điều chế, trong cách điều chê này, xung có độ rộng lớn nhât biểu thị phần biên độ dương lớn nhất của tín hiệu điều chế. Xung có độ rộng hẹp nhất biểu thị phần biên độ âm nhất của tín hiệu điều chế. Trong điều chế độ rộng xung ,tín hiệu cần được lây mẫu phải được chuyển đổi thành dạng xung có độ rộng xung tỷ lệ với biên độ tín hiệu lấy mẫu.
Đ ể thực hiện điều chế độ rộng xung,ta có thể thực hiện theo sơ đồ khối sau: GVHD: Nguyễn Văn Mùi 16 SVTH: Nguyễn Anh Thoại Chương 2: Lý thuyết điều khiển từ xa Hình 2.6: Sơ đồ khôi hệ thống PW M Trong sơ đồ khối, tín hiệu điều ch ế được đưa đến khối so sánh điện áp cùng với tín hiệu phát ra từ bộ phát hàm RAMP.