CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Chương này trình bày tổng quan, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án. Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của thiết bị. Chương 4: Thiết kế và lập trình cho thiết bị Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình.
Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT KHO LẠNH Với sự phát triển hiện nay, việc sử dụng kho lạnh để lưu trữ bảo quản hàng hóa rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Cùng với đó, nhu cầu giám sát, cũng như điều khiển các kho lạnh từ xa là vấn đề mà rất nhiều doanh nghiệp cần. Hiện nay, đã có nhiều công ty, đơn vị cung cấp các thiết phục vụ cho nhu cầu trên. Chủ yếu các được chia thành 2 loại theo chức năng của thiết bị. Thiết bị giám sát, cảnh báo nhiệt độ kho lạnh từ xa.
Thiết bị điều khiển nhiệt độ kho lạnh. Thiết bị giám sát kho lạnh từ xa của công ty ATPro Corp Sản phẩm “Hệ thống giám sát nhiệt độ cho kho lạnh bằng PLCPis” của công ty ATPro Corp [5], sử dùng bộ điều khiển PLC để giám sát nhiệt độ của kho lạnh, được quản lý thông qua webserver, có chức năng cảnh báo nhiệt độ từ xa như gửi email, gửi SMS, gọi điện và giám sát qua webserver bằng smartphone, laptop.1 Hệ thống giám sát nhiệt độ cho kho lạnh bằng PLCPis Hiện tại có hai loại chính là loại đơn lẻ, chỉ gồm một thiết bị sử dụng cho một kho lạnh; loại sử dụng một thiết bị trung tâm kết hợp nhiều thiết bị con được lắp đặt cho nhiều kho lạnh khác nhau. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thiết bị điều khiển kho lạnh từ xa Sản phẩm “ Thiết bị điều khiển nhiệt độ kho lạnh ECA-GPIs4.4EZ” được cung cấp bởi công ty ECAPRO [6].
Thiết bị có chức năng giám sát và điều khiển nhiệt độ kho lanh, máy lạnh. Nó rất thích hợp cho tích hợp hệ thống, kết hợp với các hệ thống điều khiển hiện đại qua Modem, Ethernet, GSM và Internet. Việc điều khiên giám sát chủ yếu qua web server và kết hợp với giám sát điều khiển qua tin nhắn SMS và thiết bị giao tiếp HMI. Giám sát trực quan với biểu đồ thời gian thực các trạng thái điều khiển và trạng thái nhiệt độ.
Cảnh báo nhiệt độ tối đa và tối thiểu, đầu dò nhiệt bị lỗi, nguồn điện lưới và cửa mở thông qua tin nhắn, đầu ra loa đèn và trên đồ thị thời gian hiển thị trên web.2 Thiết bị điều khiển nhiệt độ kho lạnh ECA-GPIs4.4EZ Điểm chung của các thiết bị trên là chỉ thực hiện 1 chức năng nhất định là điều khiển hoặc giám sát, chưa có thiết bị nào có cả 2 chức năng và giá thành của thiết bị thì tương đối cao, chỉ phù hợp với các hệ thống, các nhà máy lớn.2 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG HỒNG NGOẠI 2.1 Đặc điểm và tính chất tia hồng ngoại Tia hồng ngoại [7] là bức xạ điện từ có bước sóng từ 700nm đến 1mm và tần số nằm trong khoảng từ 430THz đến 300Ghz nên nằm ngoài phạm vi nhìn thấy của mắt con người. Tia hồng ngoại vẫn tuân theo các định luật: truyền thẳng, phản xạ, có thể gây nhiễu xạ, giao thoa như ánh sáng thông thường, ngoài ra tia hồng ngoại có thêm các tính chất như tác dụng nhiệt, biến điệu như sóng điện từ cao tần, có thể gây ra hiện tượng quang điện trong ở chất bán dẫn, tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.3 Đặc điểm tia hồng ngoại [8] 2.2 Phân loại: Tia hồng ngoại được phân chia theo bước sóng thành ba vùng chính: Hồng ngoại gần: có kí hiệu là NIR, có bước sóng từ 0,78µm đến 3 µm.
Hồng ngoại trung: có kí hiệu là MIR, có bước sóng từ 3 µm đến 50 µm. Hồng ngoại xa: có kí hiệu là FIR, có bước sóng từ 50 µm đến 1000 µm.3 Ứng dụng tia hồng ngoại Tia hồng ngoại được ứng dụng nhiều và phổ biến trong nhiều lĩnh vực như dùng để sấy khô, sưởi, đo nhiệt độ, dùng để tiệt trùng cho thực phẩm, sử dụng để dò tìm vết sướt trên bề mặt sản phẩm, dùng để quay phim, chụp ảnh ban đêm được sử dụng phổ biến trong quân sự, dùng để truyền thông cáp quang, sản xuất linh kiện thu phát tín hiệu hồng ngoại, đặc biệt là dùng trong điều khiển thiết bị từ xa.4 Tín hiệu hồng ngoại sử dụng trong điều khiển từ xa Công nghệ chính được sử dụng trong điều khiển từ xa gia dụng là tia hồng ngoại. Những xung ánh sáng hồng ngoại này vô hình với mắt người và có thể nhìn thấy bằng máy ảnh kỹ thuật số hay máy quay phim. Đầu phát của điều khiển từ xa thường là một đèn LED.Vì điều khiển từ xa sử dụng tia hồng ngoại, cần có một khoảng không không có vật chắn sáng giữa nó và thiết bị chính.
Tuy nhiên, tín hiệu có thể phản xạ qua gương giống như những loại ánh sáng khác. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.4 Dạng sóng của một tín hiệu điều khiển từ remote hồng ngoại Điều khiển từ xa là một thiết bị phát sóng hồng ngoại, sử dụng trong các mục đích điều khiển từ xa với khoảng cách nhỏ hơn 10m. Điều khiển từ xa nhận lệnh từ người điều khiển thông qua các phím bấm, sau đó xuất ra một khung dữ liệu ứng với phím được bấm.
Có rất nhiều loại điều khiển được sử dụng như: Sony, LG, Samsung, Toshiba…. Mỗi loại có 1 cách mã hóa phím bấm khác nhau.5 Remote máy điều hòa Daikin Số lượng bit dữ liệu được truyền đi khác nhau: có loại 7 bit (sony), loại 8 bit, 12 bit, 16 bit, 18 bit, 32 bit, 42 bit (AIWA). Cùng 1 hãng điện tử ví dụ sony thì số bit cũng có thể khác nhau, điều khiển tivi sony có 7 bit, còn dàn âm thanh sony là 16 bit. Mỗi bit sẽ mã hóa được 2 trạng thái 0 và 1, vậy n bit sẽ mã hóa được 2n trạng thái khác nhau , có nghĩa là với giao thức (protocol) 7 bit thì có thể có 27 = 128 lệnh tương ứng 128 nút trên điều khiển, với giao thức (protocol) 32 bit thì có thể có 232 = 4 294 967 296 lệnh tương ứng 4 294 967 296 nút trên điều khiển,với giao thức (protocol) 16 bit thì có thể có 216 = 65 536 lệnh tương ứng 65 536 nút trên điều khiển.
Tất nhiên nếu sử dụng giao thức có số lượng bit nhiều thì khả năng bị trùng phím với điều khiển khác là rất ít nhưng cũng không cần thiết lắm, trong khi điều này lại làm giảm tuổi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT thọ pin điều khiển [9]. Tùy vào mỗi nhà sản xuất mà sử dụng các cách mã hóa tín hiệu hồng ngoại khác nhau. Loại điều chế độ rộng xung thấp là loại điều khiển từ xa có bit 0 và bit 1 khác nhau ở độ rộng xung thấp, điển hình là điều khiển sony.
Loại điều chế độ rộng xung cao là loại điều khiển từ xa có bit 0 và bit 1 khác nhau ở độ rộng xung cao, điển hình là điều khiển Samsung. Ngoài ra cũng có giao thức hồng ngoại NEC và nhiều giao thức khác. Giao thức truyền tín hiệu NEC Giao thức truyền tín hiệu NEC[10] sử dụng mã hóa khoảng cách xung của các bit thông báo. Mỗi xung bắt đầu (đánh dấu - Bộ phát RC BẬT) có chiều dài 562,5us với tần số sóng mang là 38kHz (26.
Bit logic được truyền đi như sau: - Logic '0' - một xung xung 562,5us theo sau là khoảng trống 562,5, với tổng thời gian truyền là 1,125ms. - Logic '1' - một xung xung 562,5us giây tiếp theo là không gian 1,6875ms, với tổng thời gian truyền là 2,25ms. Khi truyền hoặc nhận mã điều khiển từ xa bằng giao thức truyền tín hiệu NEC IR, WB_IRRC thực hiện tối ưu khi tần số sóng mang (được sử dụng để điều chế hoặc giải điều chế) là 38. Khi nhấn một phím trên bộ điều khiển từ xa, một lệnh, một gói tin NEC tiêu chuẩn được truyền đi bao gồm các thông tin.
Cụm xung bắt đầu 9ms (gấp 16 lần độ dài xung sử dụng cho bit dữ liệu logic). Khoảng trắng 4,5 ms. 8 bit địa chỉ cho thiết bị nhận. 8 bit đảo của địa chỉ.
8 bit đảo của lệnh. Cụm xung kết thúc 562,5us để kết thúc gói tin.6 Minh họa gói tin NEC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.7 Minh họa hình dạng của một khung truyền theo chuẩn NEC, cho địa chỉ 00h (00000000b) và lệnh ADh (10101101b) Mỗi lệnh IR của điều hòa từ xa sẽ gửi thông tin đầy đủ. Ví dụ: lệnh thay đổi nhiệt độ cài đặt cũng sẽ gửi các bit chế độ, bit tốc độ quạt, bit hẹn giờ (nếu được hỗ trợ), v.
Để biết thông tin đầy đủ, gói NEC tiêu chuẩn không đủ và do đó phiên bản mở rộng được sử dụng có thể khác nhau cho mỗi nhà sản xuất. Lệnh IR cho AC có thể chứa các mục. Xung bắt đầu 9ms. Khoảng trắng 4,5ms.
n bit dữ liệu và địa chỉ với checksum (n thay đổi theo nhà sản xuất và các tính năng được hỗ trợ trong điều hòa). Xung kết thúc 562,5us.8 Mã HEX IR của Máy điều hòa không khí sử dụng mã hóa NEC 2.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.1 Led thu phát hồng ngoại Mắt thu hồng ngoại IR 1883HS Hiện nay trên thị trường có rất nhiều chủng loại led thu hồng ngoại khác nhau từ led thu 2 chân cho đến led thu 3 chân. Led thu 3 chân gọi là phototransistor là loại có 3 chân, nó có độ nhạy cao hơn. Đối với led thu 2 chân là photodiode thì cấp nguồn ngược, khi có ánh sáng hồng ngoại nó sẽ dẫn.