Nghịch với Arduino: Đa năng hóa remote TV - Phần 1

Nhớ hồi xưa, nhà có cái TV, trời đông lành lạnh, nằm quấn chăn coi phim phê thôi rồi... Nhưng đến lúc hết phim, tới giờ đi ngủ, làm sao để tắt TV là một vấn đề, phải bò ra khỏi chăn, chạy tới chổ TV bấm nút tắt thì thật sự là địa ngục. Thế rồi cũng ráng lên đời cái TV, mua cái này... ...là có thêm cái này ...quá phẻ rồi giờ chỉ việc nằm trên giường, bấm nút, thế là tắt (yaoming) Nhưng lại có thêm một vấn đề, bấm nút tắt TV, còn đèn, còn quạt,.....làm sao tắt? Thế là lại phải bò ra khỏi chăn, lại phải xuống địa ngục (khoc2) !? Lại phải ráng lên đời quạt, lên đời đèn? Ngoài thị trường cũng có nhiều loại quạt, đèn có điều khiển từ xa? Thôi, tiền chứ phải lá mít đâu, với lại nằm coi TV mà phải ôm một đống remote cũng mệt :v Tự nhiên lại suy nghĩ, uớc chi cái Remote TV cũng có thể bấm nút để tắt đèn, tắt quạt thì ngon. Mà đúng là có thể thật (yaoming) Làm thôi.... Ở phần này mình sẽ giới thiệu với các bạn một số cơ sở lý thuyết để thực hiện, trong phần sau mình sẽ giới thiệu chi tiết về cách làm...

Arduino

Với Arduino bạn có thể ứng dụng vào những mạch đơn giản như mạch cảm biến ánh sáng bật tắt đèn, mạch điều khiển động cơ,... hoặc cao hơn nữa bạn có thể làm những sản phẩm như: máy in 3D, Robot, khinh khí cầu, máy bay không người lái,... Chính vì tính tiện lợi và đơn giản cho người sử dụng mà Arduino đã trở thành một hiện tượng trong làng điện tử thế giới. Những sản phẩm của cộng đồng người dùng Arduino cũng như những thiết bị hỗ trợ Arduino lớn đến mức không thể thống kê được. Nó phát triển đến mức mà ta có thể gọi nó là một hệ sinh thái đa dạng như tiêu đề - giống như Windows hay Android. Tin rằng nếu bạn học chữ bằng những quyển vở tập viết thì bạn sẽ cần tới Arduino để đến với điện tử.

Arduino UNO R3

Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường nói tới chính là dòng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3) Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328.

Một vài thông số của Arduino Uno R3:

Lập trình cho Arduino

Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn riêng. Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng nói. Và Wiring lại là một biến thể của C/C++. Một số người gọi nó là Wiring, một số khác thì gọi là C hay C/C++. Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến hiện nay do đó rất dễ học, dễ hiểu. Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án này đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lập trình Arduino được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment)

Hệ thống điều khiển từ xa và ứng dụng

Điều khiển từ xa là một hệ thống điều khiển cho phép ta điều khiển các thiết bị từ khoảng cách xa: như điều khiển bằng sóng vô tuyến, qua mạng inter net, tia hồng ngoại v.v . Cấu trúc chung bao gồm:

Thiết bị phát: Biến đổi lệnh điều khiển thành tín hiệu tương tự và truyền đi. Đường truyền: Sẽ đưa tín hiệu từ bên phát sang bên thu. Thiết bị thu: Nhận tín hiệu từ đường truyền qua quá trình biến đổi chuyển đến cơ cấu chấp hành. Cơ cấu chấp hành: Nhận lệnh từ khối xử lý tín hiệu và thực hiện công việc điều khiển.

Trong cuộc sống hiện đại hàng ngày, điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại có vai trò thống trị trong hầu hết các thiết bị gia đình, để điều khiển các thiết bị gia đình như: ti vi, quạt, máy điều hòa, đầu đĩa, các thiết bị chiếu sáng v.v.. Thay vì phải đứng dậy để bật hay tắt những thiết bị đó, chúng ta chỉ việc ngồi tại chỗ với chiếc điều khiển từ xa trong tay, ta có thể tắt mở những dụng cụ theo ý muốn. Với các thiết bị điều khiển từ xa, ta có thể làm được rất nhiều việc mà không phải mất nhiều công sức, điều này càng có ý nghĩa khi ta mỏi mệt, không tiện đi lại hay đang cần tập trung hết mức vào một công việc nào đó, cũng đơn giản là bạn muốn có cảm giác thực sự làm chủ những thiết bị phục vụ cuộc sống của mình

Tín hiệu hồng ngoại

Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86μm đến 0.98μm. Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng. Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp. Lượng thông tin có thểđạt 3 megabit /s. Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà người ta vẫn dùng.

Bộ phát tín hiệu hồng ngoại

Để phát chuỗi mã lệnh điều khiển ra ngoài không gian ta dùng led phát hồng ngoại, về cấu tạo giống như led phát quang bình thường có phân cực anot và katot nhưng được chế tạo từ vật liệu bán dẫn Gallium Arsenide năng lượng phát ra là ánh sáng hồng ngoại không nhìn thấy được

Led phát tia IR

Thông số kĩ thuật:

  • Nguồn cấp 3,8V-12V
  • Dòng điện làm việc 15mA đến 25mA
  • Tần số sóng mang 36-38KHz
  • Nhiệt độ làm việc -40oc đến + 85oc

Sơ đồ khối phần phát tín hiệu hồng ngoại

Bộ thu tín hiệu hồng ngoại

Để thu được tín hiệu hồng ngoại do thiết bị phát phát đi có chứa chuỗi lệnh điều khiển ta dùng một thiết bị thu về đưa qua khuếch đại, so sánh, phân tích thành tín hiệu số rồi đưa vào vi điều khiển

LED thu hồng ngoại 1838T

Tính năng chính:

  • Bộ thu ánh sáng và tiền khuếch đại được tích hợp chung
  • Bộ lọc trong
  • Tương thích với TTL và CMOS
  • Độ ổn định cao
  • Kích thước nhỏ
  • Hoạt động ở tần số 38KHz

Sơ đồ khối phần thu tín hiệu hồng ngoại

Bộ điều khiển Remote phát tia hồng ngoại IR

Bộ điều khiển Remote là một thiết bị dùng để phát ra các chuỗi mã lệnh khác nhau. Mỗi nhà sản xuất khác nhau có quy định chuỗi mã lệnh khác nhau. Chuỗi mã lệnh có cấu trúc chung bao gồm: ( bit Start, bit Địa chỉ + bit Dữ liệu + bit Stop ). Chuỗi mã được phát ra qua bộ phát hồng ngoại khi ta nhấn một nút trên Remote và bên thiết bị thu mã lệch sẽ nhận được tín hiệu đưa đến bộ xử lý nhằm mục đích thực hiện các chức năng điều khiển.

Đến đây các bạn đã hình dung ra mình sẽ làm những gì chưa? Hẹn gặp lại các bạn ở phần sau (yaoming)

Mr.Nara