Tiểu luận Cảm biến đo lường trong robocon

Cảm biến dò đường GVHD: Tiểu luận Cảm biến đo lường robocon Cảm biến dò đường GVHD: LỜI NÓI ĐẦU Trong thi Robocon, Robot di động cần phải chạy đến đích thực thao tác đích theo luật chơi năm Có nhiều phương án khác để điều khiển Robot chuyển động đến đích phát đích, có phương án điều khiển Robot bám theo vạch trắng sân để đến đích Bài báo cáo giới thiệu sơ đồ mạch cảm biến phương án tổ chức chúng để Robot phát chạy bám theo vạch trắng sân để đến đích Xin chân thành cảm ơn thầy Sỹ Hồng tạo điều kiện để chúng em thực báo cáo Sinh viên thực Nguyen minh _dt2_k48 Cảm biến dò đường GVHD: CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN TRONG ROBOCON 1.1 Đặt vấn đề Cảm biến bám đường Robot di động thực theo nguyên tắc nhận biết phản xạ tín hiệu ánh sáng vạch trắng sân thi đấu, nhờ sử dụng cặp LED thu phát hình Khi bên Robot sân mầu tối ánh sáng LED phát phản xạ LED thu, bên Robot vạch trắng có ánh sáng LED phát phản xạ đến LED thu Vấn đề chỗ, mạch cảm biến cần phải phân biệt ánh sáng tự nhiên ánh sáng bóng đèn điện với ánh sáng LED phát phản xạ từ vạch trắng Các nguồn sáng tự nhiên bóng đèn điện có cường độ sáng không đổi, tương ứng với tín hiệu chiều tín hiệu biến thiên chậm 1.2Các loại cảm biến thường dùng: -led hồng ngoại thu phát -led sáng đỏ(outdoor) -photodiode -quang trở: Cảm biến dò đường GVHD: -cảm biến công nghiệp: Để giảm kinh phí làm Robot thể tinh thần "sáng tạo Robot", theo kinh nghiệm đội FXR, BKCBG với mạch cảm biến thông thường có độ nhạy tốt ổn định cao.Trong vấn đề chống nhiễu ta nên dùng phần mềm che chắn tốt.Không cần phải đầu tư loại cảm biến công nghiệp mà đạt hiệu mong muốn 1.3 Cảm biến cách bố trí cảm biến a/Nguyên lý làm việc Trong loại cảm biến ta thấy loại phát đỏ siêu sáng thu photodiode hiệu rẻ tiền Phù hợp với thi robot sinh viên Bộ cảm biến thu phát hoạt động đơn giản Led phát có nhiệm vụ phát ánh sáng đỏ gặp vạch trắng ánh sáng phản hồi lại làm led thu dẫn Loại có ánh sáng đỏ rọi vào làm cho diode dẫn , tuỳ cường độ ánh sáng mạnh , yếu phản xạ lên làm dẫn mạnh , yếu tương ứng Tín hiệu đưa cảm biến tín hiệu tương tự led thu Tuỳ vào cường độ phản chiếu mà điện áp đưa khác Qua xử lý tín hiệu tương tự ta đưa vào vi điều khiển Qua biết vị trí robot để đưa tín hiệu xử lý điều khiển hoạt động robo b/Bố trí cảm biến Có nhiều cách bố trí cảm biển ,tuỳ vào hình dáng robo yêu cầu người lập trình (mỗi cách bố trí có thuật toán xử lý khac ) Dưới số cách bố trí vi trí : Bố trí led (dùng thêm led đếm vạch ngang) Cảm biến dò đường GVHD: -Bố trí led: -Bố trí led: -Bố trí led -Bố trí led: Cảm biến dò đường GVHD: -Bố trí led: Tuy nhiên thi robocon 2006 đội chọn giải pháp sử dụng sensor bố trí hình : 3cm Sensor1 3cm Sensor2 Sensor3 3cm Sensor4 Cảm biến dò đường GVHD: Sensor gán đầu robot cách mặt đất khoảng 5mm Cảm biến dò đường GVHD: CHƯƠNG II Thiết kế mạch cảm biến Trong sơ đồ mạch robot dò đường chia làm modul gồm : +Mạch vi điều khiển +Mạch điều khiển động +Mạch sensor Trong mạch sensor chiếm 50% việc thành công robot Nếu khối sensor không tốt robo bám đường thành công Cảm biến dò đường GVHD: =>Khối vi điều khiển Sử dụng vi điều khiển AT89C51 =>Khối cảm biến : =>Khối nguồn: Cảm biến dò đường GVHD: =>Khối điều khiển động : Sử dụng IC7291P cầu tích hợp sẵn điều khiển động 2.1Phương pháp xử lý tín hiệu Qua sensor đưa cho ta tín hiệu tương tự theo dạng điện áp Ở việc dùng OP-AM hợp lý Cảm biến dò đường GVHD: IC LM 393 bao gồm có op-am có chức so sánh tín hiệu từ cảm biến Sau đưa tín hiệu vào vđk Tại chân số ( IN+ )của LM393 ta nối với chiết áp tạo ngưỡng so sánh Thường ta vặn biến trở để có giá trị vào chân IN+ khoảng 3V Chân số (IN-) nối với led thu , từ ta xác định vạch trắng nhờ thay đổi điện áp photodiode từ 0V > 5V tuỳ vào màu nên phản chiếu Bình thường điện áp chân số khoảng 5V ,chân opam 0V khối led hiển thị sáng đèn Khi gặp vạch trắng led thu dẫn làm điện áp chân giảm xuống khoảng 0V->1V ,chân opam 5V - khối led hiển thị tắt đèn 2.2 Tính toán số liệu ->Led phát : nối tiếp với biến trở điện trở R Dòng qua led khoảng 30mA phù hợp Tuy nhiên ta muốn thay đổi cường độ led phát để phù hợp với sân khác nên mắc vào vào biến trở 1K điện trở 100 ohm (tránh biến trở ohm dòng lớn vô ) Cảm biến dò đường GVHD: -I u -> I khoảng từ 4.5mA - 50mA r ->Led thu : mắc trực tiếp vào đầu IN- opam , mắc thêm điện trở 15k để hạn chế dòng -> Khối so sánh : Mắc điện trở 33k từ chân IN+ đến chân tạo trễ trình đưa tín hiệu Điện trở không cần thiết mạch ,khi tín hiệu đưa nhận vạch trắng Tuy nhiên lại không tốt ,vì dễ nhiễu tín hiệu không xác Cảm biến dò đường GVHD: CHƯƠNG III SẢN PHẨM 1.Mạch cảm biến robot ỨNG DỤNG Trong thi robocon 2006 mạch cảm biến sử dụng thành công Khối cảm biến đưa tín hiệu để vi điều khiển xử lý bám đường ổn định Cảm biến dò đường GVHD: