Những biệt thự, chung cư, địa ốc sẽ được bảo vệ an toàn với những chiếc

camera quan sát

chúng giúp bạn an tâm hơn với tình hình xã hội phức tạp hiện nay, những chiếc

camera giám sát

giúp bạn quan sát và ghi lại mọi hoạt động trong nhà, công xưởng. nơi làm việc vv ...
Sản phẩm bán chạy
Thống kê truy cập
Online : 18
Số lượt truy cập : 1316283
Tin tức   /  Kiến thức cơ bản
Ứng dụng sóng điện từ (RF) trong mạch chuông cửa không dây và mạch ĐKTX.
(2012-06-01 04:55:00)



1. Công dụng của loại mạch chuông cửa không dây. 

    Trước hết hãy nói qua thực thể sóng điện từ trường. Trong cõi không gian quanh ta, ngoài các sóng hữu hình lan truyền nhìn thấy được như sóng nước, sóng cơ, chúng ta còn có một thực thể vô hình đó là sóng điện từ trường.

 Chúng ta biết bao quanh các hạt điện tích là điện trường, điện trường còn nằm trong lớp điện môi của các tụ điện và khi có dòng điện chảy qua một cuộn dây, thì nơi đó phát sinh ra một từ trường. Bây giờ dùng mạch cộng hưởng gồm một tụ điện C và một cuộn dây L, chúng ta sẽ có sự trao đổi năng lượng qua lại giữa điện áp biến đổi trên tụ C và dòng điện biến đổi trên ống dây L.

 Tụ điện C gắn với điện trường và cuộn cảm L dính với từ trường. Khi sự biến đổi qua lại giữa điện trường và từ trường ở tần số đủ cao, lúc đó chúng ta thấy xuất hiện sóng điện từ trường trong mạch cộng hưởng và nếu dẫn nó lên dây anten, sóng điện từ trường sẽ bức xạ năng lượng sóng vào không gian, lúc này nó sẽ là một thực thể năng lượng độc lập tự tồn tại và có thể lan truyền trong cõi không liên viễn với vận tốc 300.000 km/s và tác kích vào các vật thể nhúng chìm trong nó.

      Khi người ta phát hiện ra dạng năng lượng của sóng điện từ trường, có thể được tạo ra từ các mạch cộng hưởng LC, họ đã nghĩ ra rất nhiều ứng dụng thực tế hữu dụng của nó, như dùng sóng điện từ trường để mang âm thanh đến các máy thu thanh, chúng ta có kỹ nghệ radio, hay mang hình ảnh đến các máy thu hình, chúng ta có TVs, và hơn nữa dùng nó để mang các lệnh đến tác động vào các thiết bị điều khiển ở xa, chúng ta có bộ môn viễn khiển...

  Nguyên lý cơ bản của ngành viễn khiển, hay điều khiển từ xa, hay điều khiển cách không nói chung rất đơn giản. Đó là: 

 (1) Trước hết hãy dùng một mạch dao động RF để tạo ra tín hiệu và cho định tần theo mạch cộng hưởng LC, để tạo ra một năng lượng ở dạng sóng điện từ trường có tần số RF ổn định, có biên độ sóng cũng ổn định. Chúng ta sẽ dùng nó làm sóng có năng lượng để tạo kết nối giữa thiết bị phát và các thiết bị thu, ở đây chúng ta quen gọi là sóng RF hay là sóng mang.

(2) Kế đó, chúng ta tạo ra các tín hiệu dùng làm các mã lệnh. Mã lệnh thường là các tín hiệu có tần số thấp hơn, nó có hình thức dùng để mang các nội dung khác nhau và như vậy nó có thể tạo ra các tác động khác nhau ở các máy thu. Thí dụ: Khi điều khiển cách không một tàu thủy đang chạy trên mặt nước, chúng ta có thể phát lệnh chạy tới, lệnh tăng tốc, lệnh quẹo trái hay lệnh quẹo phải hay lệnh lùi, lệnh cập bến...

(3) Sau cùng chúng ta thiết kế các thiết bị hoạt động độc lập từ xa và nó có bộ phận nhận sóng điện từ và chịu chấp hành theo các lệnh có trong sóng điện từ. Thí dụ: Như các lệnh điều khiển máy bay không người lái, điều khiển bay cao, bay thấp, quay trái quay phải, đáp xuống, bay lên...

   Trở lại cái chuông cửa không dây của chúng ta giá chỉ 1 đô mua ở cửa hàng đồ hiến tặng, quen gọi là cửa hàng Goodwill, nó tuy nhỏ bé đơn giản, nhưng trong nó hội đủ các thành phần của một thiết bị điều khiển từ xa dùng năng lượng của sóng điện từ trường. Trước hết chúng ta cũng có mạch tạo ra sóng điện từ trường có tần số cao, sóng RF và dùng nó làm sóng mang, dẫn tín hiệu RF lên dây anten và cho phát ra sóng điện từ (một dạng năng lượng). Chúng ta cũng tạo ra mã lệnh có tần số nhận dạng là 32768Hz dùng thạch anh đồng hồ, chúng ta đặt tín hiệu có tần số nhận dạng này lên sóng RF và cho phát vào không gian để đến kích thích thiết bị thu sóng và tác động vào các thiết bị này. Ở các thiết bị thu có bẩy sóng, dùng nhận vào tín hiệu RF có tần số phù hợp và rồi dùng mạch tách sóng để lấy ra tín hiệu nhận dạng dùng làm mã lệnh, chính tín hiệu mã lệnh này sẽ tác động vào một IC chuông và IC này sẽ phát ra tín hiệu chuông cửa.

   Khi thiết kế mạch viễn khiển cho các thiết bị "cao siêu" khác, nó cũng chỉ gồm có các bộ phận cơ bản này mà thôi.

Hai hình vẽ dưới đây cho thấy, chúng ta có thể dùng thiết bị chuông cửa không dây để:

(1) Làm tín hiệu gọi y tá trong các viện người già hay người bệnh. Khi người bệnh nhấn nút, chuông sẽ báo và cô y tá trực ban sẽ biết có người gọi và đến để săn sóc người gọi kịp thời.

(2) Nếu gắn nút nhấn ngoài cửa hay ngoài cổng nhà, chúng ta sẽ có một chuông cửa không dây. Khi có khách đến nhấn vào nút trên hộp phát, trong nhà sẽ có tiếng chuông báo. Như vậy do không có dây nối nên bộ phát gọn nhỏ có thể đặt bất kỳ ở đâu hay mang theo trong người, khi về đến nhà nhấn nút để gọi cửa, rất tiện lợi.

2. Vẽ ra sơ đồ mạch điện. 

Trình bày phương cách vẽ mạch:

 

 

 

Khi Bạn phân tích một thiết bị điện tử, thường trên tay Bạn là các board mạch in với các linh kiện điện tử gắn trên đó, bên lớp dưới là các đường đồng và các chân hàn linh kiện. Nhìn vào board mạch này chúng ta rất khó hiểu được sự vận hành của mạch, nghĩa là không biết được dòng điện từ nguồn pin sẽ chảy vào chân nào và sẽ chảy ra ở chân nào, trên chân nào sẽ có tín hiệu, chân nào không. Như vậy chúng ta sẽ phải tìm cách vẽ cho ra được sơ đồ nguyên lý của board mạch. Nhìn vào sơ đồ nguyên lý, chúng ta sẽ biết tất cả, sau khi hiểu mạch rồi thì trở lại thao tác trên board mạch thật sẽ dễ dàng hơn nhiều. Do đó kỹ năng vẽ mạnh nhanh và đúng là rất quan trọng đối với dân thợ điện tử chúng ta.

 

Tôi trình bày qui trình vẽ một board mạch, thí dụ vẽ mạch điện nguyên lý của board phát. Bạn chia ra làm 5 giai đoạn.

 

Bước 1: Quan sát các linh kiện trên board. Xác định đặc tính của các linh kiện này. Với transistor chúng ta có 3 chân, vậy chân nào là chân B, chân E và chân C. Với transistor NPN, thì chân E thường cho nối vào đường masse, nguồn âm, chân C sẽ có tải nối vào đường nguồn và chân B có các điện trở phân cực và tụ lấy tín hiệu. Với IC thì xem nó có mấy chân, chân nào nối masse để lấy dòng (dòng sẽ chảy vào IC qua chân nay) và chân nào nối về đường nguồn dương (dòng sẽ chảy ra trên chân này). Sơ đồ mạch chức năng trong IC này là gì? Thí dụ: với IC 4069, chúng ta có 6 cổng đảo. Với tụ hóa lớn 2 chân thì chân âm của tụ thường nối trên đường masse và chân dương là đường nguồn nuôi mạch.

 

Bước 2: Quan sát các đường đồng, trên mỗi đường đồng luôn đếm được số chân hàn, từ đó biết được số linh kiện dính trên một chân. Thí dụ: trên chân B của transistor, chúng ta đếm được 4 chấu hàn, các chấu hàn này thường là điện trở cấp phân cực, chân các tụ liên lạc hay tụ hồi tiếp.

 

Bước 3 và 4: Chúng ta vẽ mạch ra giấy. Với IC, trước hết chúng ta sẽ kẻ một đường thẳng ngang, trên đó ghi ra các chân 1, 2, 3, ... đó là các chân của IC. Sau đó xác định các chân cấp nguồn của IC, rồi truy qua các chân của linh kiện hàn trên các chân còn lại. Thí dụ: với IC 4069, chúng ta thấy chân 7 nối masse và chân 14 nối vào đường nguồn 9V. Các chân khác là: chân 2 nối với chân 3, chân 4 nối với chân 5, các chân 6, 9, 11, 13 nối chung với nhau, các chân 8, 10, 12 nối chung với nhau. Bấy giờ xem các linh kiện hàn trên các chân này, chúng ta thấy thạch anh đồng hồ hàn trên chân 1 và 4, điện trở 1M hàn trên chân 1 và 2.... Cứ truy và vẽ tiếp, với transistor NPN, chân hàn vào đường masse phải là chân E, chân có điện trở vài chục K cấp phân cực là chân B, chân có mạch lấy tín hiệu ra là chân C. Sau khi chúng ta vẽ xong tất cả các linh kiện hàn trên các chân của IC, hàn trên các chân của các transistor. Xem như chúng ta đã vẽ xong mạch. 

Bước 5: Sau khi vẽ xong mạch ở dạng truy mạch, chúng ta sẽ vẽ lại mạch ở dạng chuẩn tắc quen dùng. Từ đó chúng ta sẽ có sơ đồ mạch điện chuẩn như hình sau (Hình cho thấy phần trên là vẽ theo kiểu truy mạch và phần dưới là vẽ lại theo dạng quen thấy):

Nhắn các Bạn thích chơi môn điện tử: Theo kinh nghiệm hành nghề của tôi, và kinh nghiệm dạy nghề nhiều năm của tôi, việc học vẽ sơ đồ nguyên lý của các thiết bị hoàn toàn không quá khó, và kỹ năng vẽ ra được sơ đồ nguyên lý là rất cần thiết đối với người hành nghề điện tử. Nếu chưa vẽ được mạch, Bạn sẽ rất khó tác nghiệp. Khi có dịp tôi sẽ viết một chuyên đề đầy đủ hơn về đề tài này. Mong Bạn đón đọc.

 

3. Khảo sát mạch điện hay trình bày nguyên lý làm việc của mạch điện. 

Hình chụp dưới đây cho thấy các board mạch nằm trong hộp phát sóng điều khiển và hộp chuông cửa.

 

A. Bộ phận phát sóng.

  Mạch phát sóng dùng IC 4069 và một transistor cao tần C9018. Mạch làm việc với nguồn nuôi 9V, trên mạch có dùng một Led chỉ thị màu đỏ.

Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch trong hộp phát sóng:

   Trong mạch người ta dùng tầng đảo 1 (U1A) và 2 (U1B) ráp thành mạch dao động, tạo ra xung có tần số là 32768Hz. Tần số tín hiệu của mạch dao động lấy theo tần số của thạch anh đồng hồ X1. Tín hiệu này sẽ được khuếch đại với tầng đảo 3 (U1C), tầng đảo 3 dùng làm tầng thúc để kích thích 3 tầng khuếch đại đảo cho mắc song với U1D, U1E, U1F.

Chúng ta biết, khi tín hiệu ở ngả ra trên 3 tầng đảo này lên mức áp cao, thì chân B của transistor cao tần Q1 được cấp áp phân cực qua mạch lọc gồm R1 và tụ lọc C1, Q1 sẽ dao động với mạch cộng hưởng gồm tụ tinh chỉnh CT và cuộn cảm L2 trên chân C, cuộn cảm L1 dùng lấy tín hiệu qua tụ hồi tiếp C2 để tạo dao động của mạch RF.

Tóm lại, lúc này, mạch cao tần sẽ phát ra năng lượng ở dạng sóng điện từ trường có tần số RF định tần theo mạch cộng hưởng, chúng ta có thể điều chỉnh tần số tín hiệu RF bằng cách chỉnh tụ CT. Và khi tín hiệu ra trên 3 tầng đảo ở mức áp thấp thì transistor cao tần Q1 vào trạng thái tắt.  

Như vậy có thể thấy, khi Bạn nhấn nút SW1, mạch phát được cấp nguồn lúc này Led chỉ thị sáng và từ mạch cộng hưởng sẽ phát ra từng chập tín hiệu RF theo nhịp của tín hiệu 32768Hz, tín hiệu này lúc lên cao lúc xuống thấp.

Trong mạch: IC 4069 với 6 tầng đảo dùng ráp thành mạch dao động với điện trở R1(1M) trên chân 1, 2 và X1 trên chân 1, 4. Điện trở hạn dòng R4 (1K) và Led đỏ dùng làm mạch chỉ thị. Transistor Q1 ráp thành mạch dao động RF với R2 (100) và C1 (102) làm mạch lọc cấp áp phân cực cho tầng dao động. Cuộn cảm L2 tạo ra bằng đường mạch đồng đặt trên bản mạch in kết hợp với tụ tinh chỉnh CT để xác định tần số của tín hiệu RF. Điện trở R3 (47K) là điện trở cấp dòng phân cực cho chân B. Cuộn cảm L1 (4.7uH) dùng lấy tín hiệu hồi tiếp, tín hiệu hồi tiếp qua tụ C2 (4pF) về chân B để tạo dao động. Phân tích cho thấy hoạt động của mạch phát quá đơn giản phải không?

 

B. Bộ phận thu sóng

  Ở bộ thu sóng chúng ta dùng mạch cộng hưởng gồm tụ điện CT và cuộn dây L là bẩy sóng, khi nhúng bẩy sóng trongg vùng năng lượng của sóng điện từ trường, nó sẽ bị kích thích bởi sóng điện từ và làm phát sinh điện áp biến đổi trên tụ CT và dòng điện biến đổi trong cuộn dây L. Khi tần số của nguồn sóng kích thích bằng với tần số riêng của mạch lọc cộng hưởng, thì mạch bẩy sóng sẽ tích tụ tín hiệu này với mức năng lượng rất lớn, chúng ta nói lúc này bẩy sóng đã bắt nhốt tín hiệu RF của bên phát.

Sau đây là các hình chụp board mạch của mạch thu, cho thấy các loại linh kiện dùng trong mạch, bên dưới là bản mạch in. Các linh kiện dùng cũng rất bình thường dễ tìm.

Bây giờ chúng ta hãy tìm hiểu và phân tích board mạch này. 

Giải thích nguyên lý hoạt động của mạch trong hộp thu sóng. Sơ đồ toàn phần mạch thu sóng RF: 

    Trong mạch dùng transistor cao tần Q1 để tạo tín hiệu RF cho phách với tín hiệu bắt được ở bẩy sóng L1, CT và tách ra được tín hiệu nhận dạng 32768Hz có trong sóng mang do bên hộp phát gửi đến. Tín hiệu này đưa vào các tầng khuếch đại Q2, Q3 để tăng độ lợi, nhờ có 2 tầng khuếch đại này mà khả năng hoạt động của mạch có thể xa khoảng trên 20 met. Tiếp theo dùng bộ lọc X1, X1 là thạch anh đồng hồ, khi bị kích thích ở đúng tần số riêng của nó, nó sẽ tạo ra tín hiệu có biên độ rất lớn, tín hiệu này sẽ được khuếch đại với Q4, rồi đến Q5, chân C của Q5 nối vào chân số 2 của IC phát ra tiếng chuông cửa, khi chân này nhận được kích thích, IC sẽ phát ra tín hiệu nghe như tiếng chuông cửa, tín hiệu này cho ra trên chân số 3, và qua tầng khuếch đại thúc Q6, nó kích thích cuộn cảm L3 và dùng hiện tượng cảm ứng của ống dây để tạo ra tín hiệu biên cao dùng để kích thích một loa gốm. Loa gốm cho gắn trên một hộp nhựa, nó cũng chíng là hộp cộng hưởng, nhờ vậy mà sự rung không mạnh của loa gốm cũng tạo ra được tiếng chuông đủ lớn cho người nghe. 

Sau đây chúng ta sẽ tách mạch ra 3 phần để giải thích kỹ hơn.

(1) Sơ đồ mạch thu sóng RF và cách dùng kỹ thuật phách để tách lấy tín hiệu mã lệnh.

     Trong mạch Q1 là transistor cao tần, ráp thành mạch dao động RF với kiểu chân B chung, chúng ta thấy, chân B được phân cực với điện trở R1 (47K) và tụ lọc C3 (103) khi ráp theo kiểu khuếch đại lấy chân B làm chân chung (trên chân B chúng ta sẽ cho mắc tụ lọc). Tần số RF lấy theo tần số riêng của mạch cộng hưởng L1 // CT đặt trên chân C. Điện trở R2 (10K) và tụ C1 (103) dùng lấy ra tín hiệu 32768Hz. Trên chân E có cuộn cảm L2 (4,7uH) dùng lấy tín hiệu hồi tiếp cùng pha trên chân C qua tụ C5 (10pF) để kích phát mạch dao động, tín hiệu này cho phách với tín hiệu RF bắt được ở bẩy sóng để tách ra tín hiệu 32768Hz. Trên chân E có mạch phân cực DC với điện trở R3 (560) và tụ lọc C4 (102). Trên đường nguồn đặt mạch lọc R4 (100) và tụ lọc C2 (100uF).  

Phân tích trên cho thấy sau cùng chúng ta có tín hiệu 32768Hz lấy ra trên điện trở R2, tín hiệu này cho qua điện trở giảm biên R5 (1.5K) và tụ liên lạc C6 (102) và tụ lọc nhiễu tần cao C7 (202), Tín hiệu này sẽ dùng để mở mạch báo chuông. 

(2) Mạch khuếch đại trung gian dùng để tăng độ nhậy và dùng thạch anh đồng hồ 32768Hz làm bộ lọc để tách tín hiệu mã lệnh.

   Trong mạch này người ta dùng Q2, Q3 làm tầng khuếch đại tăng biên, mạch khuếch đại ráp theo kiểu chân E chung, chân E cho nối masse. Trên chân C là điện trở lấy tín hiệu 47K, chân B cho phân cực với điện trở lấy áp trên chân C. R7 (47K), R9 (47K) là các điện trở lấy tín hiệu ra trên chân C, các điện trở R6 (1M), R8 (2.2M) là các điện trở phân cực cho chân B.

Các tín hiệu đưa vào chân B qua các tụ liên lạc C6 (102) và C8 (102). Ở tầng đầu người ta dùng điện trở R5 (1.5K) để làm giảm tác động nặng tải do ngả vào của tầng Q2 lên ngả ra của tầng Q1. Ở tầng Q3 người ta dùng tụ hồi tiếp nghịch C9 để tránh hiện tượng mạch tự dao động (hiện tượng dao động tự kích).

Sau cùng tín hiệu lấy ra trên chân C của Q3 sẽ cho kích thích thạch anh đồng hồ X1 có tần số riêng là 32768Hz. Khi tín hiệu nhận được từ bên phát là nhóm xung rời rạc 32768Hz dùng kích thích thạch anh X1, chúng ta sẽ tạo lại được dãi tín hiệu có tần số 32768Hz và có biên độ cũng rất lớn.

Q4 cũng là tầng khuếch đại cũng lấy chân E làm chân chung, chân E cho nối masse, chân C có điện trở lấy tín hiệu R11 (47K), chân B có điện trở cấp áp phân cực R10 (2.2M) và tụ hồi tiếp nghịch C10 (10pF) dùng để dập hiện tượng dao động tự kích. Tín hiệu lấy ra trên chân C qua tụ liên lạc C11 (102) đi tiếp vào tầng sau. 

Tóm lại công dụng của phần mạch này là xác nhận sự "có mặt" của tín hiệu 32768Hz, nghĩa là xác nhận là nút nhấn gắn trên bộ phát đã có ai đó đã nhấn vào.

(3) Mạch đóng mở tín hiệu chuông phát ra từ IC chuông, sau khi qua tầng thúc sẽ làm rung loa gốm gắn trên hộp cộng hưởng để tạo tín hiệu chuông cửa đủ lớn tiếng.

 

 

 

 

   Trong mạch Q5 dùng làm transistor đóng mở mạch chuông, nó cũng là tầng khuếch đại ráp theo kiểu chân E chung, chân E cho nối masse. Trên chân C có điện trở lấy tín hiệu R13 (47K). Điện trở R12 (2.2M) là điện trở phân cực và điện trở R13 (300K) là điện trở làm tăng độ ổn định nhiệt. Tụ C12 (102) dùng cấp tín hiệu hồi tiếp nghịch để tránh dao động tự kích. Tín hiệu 32768Hz cho vào trên chân B và lấy ra trên chân C, tín hiệu này dùng kích thích chân số 2 của IC chuông cửa.

   Tín hiệu báo chuông cho ra trên chân số 3, nó kích thích transistor Q6, trên chân C của Q6 là cuộn choke L3, người ta dùng tính tự cảm ứng của các cuộn dây để tạo ra tín hiệu có biên độ đủ cao và dùng tín hiệu này để kích thích một loa gốm. Điện trở R14 (4.7K) là điện trở phân cực.

   Chúng ta biết khi mạch dùng loa gốm, nó vốn có nội trở lớn nên loa gốm chỉ phù hợp với dạng tín hiệu biên cao dòng nhỏ, khi dùng loa điện động có nội trở nhỏ, chúng ta phải tạo ra tín hiệu ở dạng volt thấp dòng lớn. Điểm khác nhau nữa là, với loa điện động chúng ta không cần tác dụng cộng hưởng của hộp vẫn có thể có tiếng mạnh và nghe trung thực, nhưng với loa gốm, chúng ta cần phải dùng hộp đựng làm bầu cộng hưởng để có tiếng ra lớn.

 

4. Các sản phẩm ứng dụng RF trên shop dientu4u.com: