ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO VẬT CẢN OTO

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu , yêu cầu của đề tài .• Mục tiêu : Thiết kế hệ thống điều khiển định hướng pin năng lượng mặt trời ,tự độngđiều chỉnh thiết bị thu năng lượng mặt trời luô

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNKT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI THÔNG

MINH

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Văn Tùng

Sinh viên thực hiện : Vũ Đình Hương

Mã sinh viên : 1141050250

Hà Nội-2020

thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong nhà trường và đặc biệt là các thầy

cô Khoa Công nghệ kỹ thuật Điện tử trường Đại học Công nghiệp Hà Nội,những người đã dạy dỗ, trang bị cho em những kiến thức bổ ích trong bốnnăm học vừa qua

Đặc biệt , em xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn Th.S Nguyễn Văn Tùng đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ

em trong quá trình thực hiện đề tài Cung cấp cho em những kiến thức quýbáu cũng như những lời khuyên cực kì hữu ích Tạo động lực cho em hoànthành tốt nhiệm vụ của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2020

Sinh viên

Vũ Đình Hương

MỤC LỤC

MỤC LỤC I DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT III DANH MỤC BẢNG IV DANH MỤC HÌNH ẢNH V

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Mục tiêu , yêu cầu của đề tài 2

1.2 Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời 2

1.3 Nguyên lí hoạt động của pin năng lượng mặt trời 5

1.4 Các hệ thống điều hướng pin năng lượng mặt trời 7

1.4.1 Hệ thống điều hướng xoay theo 1 trục : 8

1.4.2 Hệ thống điều khiển quay theo 2 trục 8

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

2.1 Vi điều khiển Arduino 9

2.1.1 Giới thiệu chung về Arduino 9

2.1.2 Cấu tạo chính của Arduini Uno bao gồm các phần sau: 9

2.1.3 Thông số kĩ thuật của Arduino UNO R3 10

2.1.4 Sơ đồ chân và chức năng của từng chân 11

2.1.5 Lập trình cho Arduino 13

2.2 Động cơ servo 14

2.2.1 Giới thiệu chung về động cơ servo 14

2.2.2 Giới thiệu về động cơ servo SG90 15

2.2.3 Một số thông số kĩ thuật 16

2.2.4 Cấu tạo của dộng cơ servo 17

2.2.5 Cách kết nối dộng cơ servo SG90 với arduino 18

2.3 Giới thiệu về quang trở cds 5537 20

2.3.1 Thông số kĩ thuật của quang trở cds 5537 21

2.3.2 Cách kết nối và đọc dữ liệu của quang trở kết nối với arduino 22

2.4 Module LM2596 23

2.4.1 Thông số kỹ thuật 23

2.4.2 Cách sử dụng LM256 23

2.5 Pin năng lượng (pin năng lượng mặt trời poly 6V- 0.8W) 24

Chương 3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG 25

3.1 Giới thiệu về hệ thống 25

3.2 Sơ đồ khối và lưu đồ thuật toán 26

3.3 Sơ đồ nguyên lí 28

3.4 Chương trình nạp 29

3.5 Nguyên lí hoạt dộng 32

3.6 Cách sử dụng và ứng dụng của mô hình 33

3.7 Phần cứng 35

3.8 Kết quả đạt được 37

KẾT LUẬN 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2 1 Thông số kĩ thuật của arduino 10

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời 3

Hình 1 2 Các loại cấu trúc tinh thể pin mặt trời 3

Hình 1 3 Một số loại panel pin mặt trời 5

Hình 1 4 Nguyên lí hoạt động của pin mặt trời 6

Hình 1 5 : Các loại mô hình 1 trục và 2 trục định hướng pin mặt trời 7

Hình 2.1 Board Arduino UNO R3 10

Hình 2 2 Sơ đồ chân của Board Arduino UNO 11

Hình 2.3 Một số hình ảnh động cơ servo 15

Hình 2 4 Động cơ servo SG90 16

Hình 2.5 Các dây tín hiệu và cấp nguồn của động cơ servo SG90 17

Hình 2.6 Cấu tạo của động cơ servo SG90 17

Hình 2 7 Kết nối của động cơ servo với arduino 19

Hình 2.8 Quang trở cds 5537 21

Hình 2 9 Kết nối của quang trở với arduino 22

Hình 2.10 Mạch Giảm Áp LM2596 23

Hình 2.11 Các chân Mạch Giảm Áp LM2596 24

Hình2.12 Tấm pin năng lượng mặt trời 24

Hình 3.1 Một số mô hình hệ thống pin năng lượng mặt trời 25

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lí của hệ thống 28

Hình 4.1 Mạch in 35

Hình 4.2 : Mạch thực tế 36

Hình 4.3 Mô hình thực tế của hệ thống 38

LỜI MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống ngày nay, nguồn điện là một trong những thứ rất cầnthiết và vô cùng quan trọng Vì nguồn điện rất quan trọng như thế cho nênnhững các thiết bị tạo ra điện ngày càng đa dạng và nhiều hơn Mà nhữngthiết bị này muốn tạo ra nguồn điện thường gây tác hại xấu cho môi trường,đồng thời nguồn tài nguyên hóa thạch đang dần cạn kiệt cho nên nguồn lượngtái tạo đang trở thành ưu tiên hàng đầu Và nguồn năng lượng mặt trời là mộttrong những loại năng lượng tái tạo tuyệt vời nhất

Một trong những thiết bị năng lượng măt trời dùng ánh sáng mặt trời(quang năng) chuyển hóa thành điện năng mà cả thế giới đều đang sử dụng vàkhuyến khích con người sử dụng đó là pin năng lượng mặt trời

Tuy nhiên, pin mặt trời nếu ta chỉ cố định chúng ở 1 vị trí cố định thìhiệu suất của chúng sẽ rất thấp Vậy để nâng cao hiệu suất , chúng ta phải làmsao? Vận dụng những kiến thức đã học và khảo sát thực tế, em đã quyết địnhchọn đề tài: “Thiết kế hệ thống pin năng lượng mặt trời thông minh ” Dưới

sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tình của Thầy Th.S Nguyễn Văn Tùng, em đã

hoàn thành bài báo cáo đúng thời gian được giao Tuy nhiên do vấn đề thờigian, cũng như kiến thức còn hạn chế, em không thể tránh khỏi thiếu sót Vìvậy em rất mong nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của quý thầy cô để

có thể phát triển và hoàn thiện đề tài này

Cấu trúc đồ án: Đồ án gồm 3 chương

 Chương 1: TỔNG QUAN

 Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

 Chương 3 : XÂY DỰNG HỆ THỐNG

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Mục tiêu , yêu cầu của đề tài

• Mục tiêu :

Thiết kế hệ thống điều khiển định hướng pin năng lượng mặt trời ,tự độngđiều chỉnh thiết bị thu năng lượng mặt trời luôn hướng về phía mặt trời, pháthuy tối đa khả năng thu nhận năng lượng

• Yêu cầu cầu đề tài:

- Tìm hiểu các hệ thống năng lượng Mặt Trời

- Thiết kế mạch điều khiển, mạch điều khiển động cơ servo,

mạch điều khiển quang trở cds 5537

- Viết chương trình điều khiển cho vi xử lí Arduino UNO R3

- Đánh giá hoạt động của mô hình

1.2 Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời

Pin năng lượng Mặt trời hay pin mặt trời hay pin quang điện (Solar panel)bao gồm nhiều tế bào quang điện (solar cells) - là phần tử bán dẫn có chứatrên bề mặt một số lượng lớn các cảm biến ánh sáng là điốt quang, thực hiệnbiến đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện Cường độ dòng điện,hiệu điện thế hoặc điện trở của pin mặt trời thay đổi phụ thuộc bởi lượng ánhsáng chiếu lên chúng Tế bào quang điện được ghép lại thành khối để trởthành pin mặt trời (thông thường 60 hoặc 72 tế bào quang điện trên một tấmpin mặt trời). Tế bào quang điện có khả năng hoạt động dưới ánh sáng mặttrời hoặc ánh sáng nhân tạo Chúng có thể được dùng như cảm biến ánh sáng(ví dụ cảm biến hồng ngoại), hoặc các phát xạ điện từ gần ngưỡng ánh sángnhìn thấy hoặc đo cường độ ánh sáng Cho tới hiện tại thì vật liệu chủ yếu chopin mặt trời (và cho các thiết bị bán dẫn) là các silic tinh thể Pin mặt trời từtinh thể silic chia ra thành 3 loại:

Một tinh thể hay đơn tinh thể module sản xuất dựa trên quá trìnhCzochralski Pin mặt trời đơn tinh thể có thể đạt hiệu suất từ 11% - 16%

Chúng thường rất mắc tiền do được cắt từ các thỏi hình ống, các tấm đơn thểnày có các mặt trống ở góc nối các module.[7]

Hình 1 1 Cấu tạo pin năng lượng mặt trời [7]

Đa tinh thể làm từ các thỏi đúc đúc từ silic nung chảy cẩn thận đượclàm nguội và làm rắn Các pin này thường rẻ hơn các đơn tinh thể, tuy nhiênhiệu suất kém hơn, từ 8%÷11% Tuy nhiên chúng có thể tạo thành các tấmvuông che phủ bề mặt nhiều hơn đơn tinh thể bù lại cho hiệu suất thấp của nó.Dải silic tạo từ các miếng phim mỏng từ silic nóng chảy và có cấu trúc đatinh thể Loại này có hiệu suất thấp nhất từ 3%÷6%, tuy nhiên loại này rẻ nhấttrong các loại vì không cần phải cắt từ thỏi silicon.[7]

Hình 1 2 Các loại cấu trúc tinh thể pin mặt trời

Silic thuộc nhóm IV, tức là có 4 electron lớp ngoài cùng Silic có thể kếthợp với silicon khác để tạo nên chất rắn Cơ bản có 2 loại chất rắn silicon, đathù hình(không có trật tự sắp xếp) và tinh thể (các nguyên tử sắp xếp theo thứ

tự dãy không gian 3 chiều) Pin năng lượng mặt trời phổ biến nhất dùng đatinh thể silicon.

Silic là chất bán dẫn Tức là thể rắn silic, tại một tầng năng lượng nhấtđịnh, electron có thể đạt được, và một số tầng năng lượng khác thì khôngđược Các tầng năng lượng không được phép này xem là tầng trống Lý thuyếtnày căn cứ theo thuyết cơ học lượng tử

Ở nhiệt độ phòng, Silic nguyên chất có tính dẫn điện kém Trong cơ họclượng tử, giải thích thực tế tại mức năng lượng Fermi trong tầng trống Để tạo

ra silic có tính dẫn điện tốt hơn, có thể thêm vào một lượng nhỏ các nguyên tửnhóm III hay V trong bảng tuần hoàn hóa học Các nguyên tử này chiếm vị trícủa nguyên tử silic trong mạng tinh thể, và liên kết với các nguyên tử silic bêncạnh tương tự như là một silic Tuy nhiên các phân tử nhóm III có 3 electronngoài cùng và nguyên tử nhóm V có 5 electron ngoài cùng, vì thế nên có chỗtrong mạng tinh thể có dư electron còn có chỗ thì thiếu electron Vì thế cácelectron thừa hay thiếu electron(gọi là lỗ trống) không tham gia vào các kếtnối mạng tinh thể Chúng có thể tự do di chuyển trong khối tinh thể Silic kếthợp với nguyên tử nhóm III (nhôm hay gali) được gọi là loại bán dẫn p bởi vìnăng lượng chủ yếu mang điện tích dương (positive), trong khi phần kết hợpvới các nguyên tử nhóm V (phốt pho, asen) gọi là bán dẫn n vì mang nănglượng âm Lưu ý rằng cả hai loại n và p có năng lượng trung hòa, tức làchúng có cùng năng lượng dương và âm, loại bán dẫn n, loại âm có thể dichuyển xung quanh, tương tự ngược lại với loại p

Các tinh thể silic hay gali asenua là các vật liệu được sử dụng làm pinmặt trời Gali asenua đặc biệt tạo nên để dùng cho pin mặt trời, tuy nhiên thỏitinh thể silic cũng có thể dùng được với giá thành thấp hơn, sản xuất chủ yếu

để tiêu thụ trong công nghiệp vi điện tử Đa tinh thể silic có hiệu quả kém hơnnhưng giá tiền cũng thấp hơn

Khi để trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời, một pin silic có đường kính 6cm

có thể sản xuất dòng điện khoảng 0.5 ampe ở 0.5 volt

Các tấm tinh thể mỏng hình đĩa, được đánh bóng để loại bỏ các khuyết tậttrong quá trình cắt, chất kích thích được dùng cho các pin, và các tấm kimloại dẫn truyền đặt vào một mặt: một lưới mỏng trên bề mặt chiếu ánh sángmặt trời, và mặt phẳng trên mặt còn lại Tấm năng lượng mặt trời tạo thành từcác pin như vậy cắt theo hình dạng thích hợp, được bảo vệ khỏi tia bức xạ và

hư hại trên mặt trước bằng các miếng gương, dán vào chất nền Sự liền mạchđược tạo nên thành các dãy song song để quyết định năng lượng tạo ra Chấtkeo và chất nền phải có tính dẫn nhiệt, vì khi các pin được làm nóng khi hấpthụ năng lượng hồng ngoại, vốn không thể chuyển hóa thành năng lượng Mộtkhi các pin bị làm nóng thì giảm hiệu suất hoạt động vì thế nên phải làm giảmthiểu nhiệt năng.[7]

Hình 1 3 Một số loại panel pin mặt trời

1.3 Nguyên lí hoạt động của pin năng lượng mặt trời

Ánh sáng mặt trời đem photon đến pin mặt trời, khi một photon chạm vào

1 mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:

Photon truyền trực xuyên qua mảnh siclic Đó là khi năng lượng củaphoton nhỏ hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượngcao hơn

Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic Đó là khi năng lượng củaphoton lớn hơn năng lượng để đưa các hạt electron lên mức năng lượng caohơn

Khi photon được hấp thụ, năng lượng của nó được truyền đến các hạtelectron trong màng tinh thể Thông thường các electron này lớp ngoài cùng,

và thường được kết dính với các nguyên tử lân cận vì thế không thể di chuyển

xa Khi electron được kích thích, trở thành dẫn điện, các electron này có thể

tự do di chuyển trong bán dẫn Khi đó nguyên tử sẽ thiếu 1 electron và đó gọi

là “lỗ trống” Lỗ trống này tạo điều kiện cho các electron của nguyên tử bêncạnh di chuyển đến điền vào “lỗ trống”, và điều này tạo ra lỗ trống chonguyên tử lân cận có “lỗ trống” Cứ tiếp tục như vậy cứ như vậy tạo thànhluồng điện

Hầu hết năng lượng mặt trời đều có tác dụng nhiệt nhiều hơn là nănglượng điện sử dụng được

Hình 1 4 Nguyên lí hoạt động của pin mặt trời

Hệ thống sản xuất điện từ năng lượng mặt trời thành điện 220V AC/50Hz

bổ sung vào điện lưới

Hệ thống lưu trữ biến đổi điện năng từ năng lượng mặt trời thành điện220V AC/50Hz

Tuy nhiên , chúng ta có thể sử dụng từng hệ thống một cách độc lập theonhu cầu của người dùng

Khi khởi động Batterry bank luôn được ưu tiên nạp điện cho đến khi đầy.Khi Battery bank xạc đầy bộ Inverter sẽ ngưng xạc và biến đổi điện DC từ pinmặt trời thành điện AC 220V có điện áp tần số -pha trùng với điện lưới thôngqua đồng hồ W1 để chạy các phụ tải như tivi , tủ lạnh , quạt…

Khi mất điện lưới , Inverter solar charger sẽ lấy điện DC từ Battery bank

và solar để biến đổi thành điện AC 220v cung cấp cho tải ưu tiên.[7]

1.4 Các hệ thống điều hướng pin năng lượng mặt trời.

Hiện nay, các bộ định hướng điều khiển pin mặt trời có 2 loại :

Điều khiển xoay theo 1 trục

Điều khiển xoay theo 2 trục

Hình 1 5 : Các loại mô hình 1 trục và 2 trục định hướng pin mặt trời

Các hệ thống có bộ định hướng có thể đạt công suất gần như tối đa suốtthời gian hoạt động vào những ngày nắng, quang mây trong khi hệ thống cómặt thu cố định chỉ đạt công suất tối đa trong một vài giờ trong giữa ngày

Hệ thống có bộ định hướng theo vị trí mặt trời sẽ nhận được nhiều nănglượng hơn so với hệ thống có mặt thu cố định vào các giờ buổi sáng và buổichiều Điều đó chỉ ra rằng các dàn pin có bộ định hướng sẽ cần công suất đặtnhỏ hơn so với các dàn pin lắp cố định mà vẫn sản ra cùng mức điện năng.Thị trường hiện nay, có hai loại hệ thống năng lượng mặt trời định hướng,

hệ thống định hướng theo trục đơn, và hệ thống định hướng theo trục kép Hệthống định hướng theo một trục duy nhất sẽ định hướng theo vị trí mặt trời từĐông sang Tây trên một trục đặt theo hướng Bắc Nam Hệ thống trục kép

định hướng Đông sang phía Tây và định hướng theo phía Bắc đến phía Nam.[7]

1.4.1 Hệ thống điều hướng xoay theo 1 trục :

Bộ điều hướng xoay theo 1 trục thường được cố định trục Bắc – Nam , và

có thể quay mặt pin theo trục Đông – Tây tác dụng để mặt pin vuông góc vớitia sáng mặt trời trong suốt thời gian trong ngày

Ưu điểm :

- Tăng hiệu suất thu năng lượng mặt trời tới 34%

- Thiết kế đơn giản hiệu quả

1.4.2 Hệ thống điều khiển quay theo 2 trục

Bộ điều hướng này có thể điều khiển cho pin mặt trời quay theo cả 2 trụcNam – Bắc và Đông – Tây có tác dụng để mặt pin vuông góc với tia sángmặt trời trong suốt thời gian trong ngày

Bộ điều hướng này có cấu tạo khá là giống kiểu 1 trục nhưng thay vì cóthể xoay 1 chiều, nó có thể xoay 2 chiều

Ưu điểm :

- Hệ thống luôn đạt được hiệu quả cao nhất

- Thiết kế đơn giản, hiệu quả

- Không bị ảnh hưởng bởi mùa hay vị trí mặt trời theo thời gian Nhược điểm :

Hoạt động mất ổn định với nguồn ánh sáng quá mạnh từ nhiều phía

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Vi điều khiển Arduino

2.1.1 Giới thiệu chung về Arduino

Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tácvới các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác.Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sửdụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cảvới người ít am hiểu về điện tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượngArduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tớiphần mềm Các ứng dụng nổi bật của board mạch Arduino như robot đơngiản, điều khiển nhiệt độ, phát hiện chuyển động, game tương tác BoardArduino có rất nhiều phiên bản với hiệu năng và mục đích sử dụng khác nhaunhư: Arduino Mega, Arduino LilyPad Trong số đó, Arduino Uno R3 là mộttrong những phiên bản được sử dụng rộng rãi nhất Arduino UNO R3 là mộtdòng Arduino đủ mạnh về tính năng, 20 chân, bộ nhớ đủ cho hầu hết các ứngdụng thông.[4]

2.1.2 Cấu tạo chính của Arduini Uno bao gồm các phần sau:

• Cổng USB: đây là loại cổng giao tiếp cho phép upload code từ PC lên

vi điều khiển Đồng thời, nó cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và máy tính

• Jack nguồn: để hoạt động Arduino có thể lấy nguồn từ cổng USBnhưng không phải lúc nào cũng có thể kết nối với máy tính để đảm bảo nguồncấp từ USB nên cần một nguồn riêng từ 9V đến 12V

• Có 14 chân I/O được đánh số từ 0 đến 13, ngoài ra còn có một chânGND và một chân điện áp tham chiếu

• Vi điều khiến AVR : đây là bộ xử lý trung tâm Với mẫu loại Arduinokhác nhau thì loại AVR được sử dụng khác nhau Ở Arduino Uno thì loạiAVR được sử dụng là Atmega328.[2]

Hình 2.1 Board Arduino UNO R3[2]

2.1.3 Thông số kĩ thuật của Arduino UNO R3

Bảng 2 1 Thông số kĩ thuật của arduino [2]

Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC

Điện áp vào giới hạn 6-20V DC

Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA

Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB

dùng bởi bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328)

2.1.4 Sơ đồ chân và chức năng của từng chân

Hình 2 2 Sơ đồ chân của Board Arduino UNO [3]

Các chân năng lượng

• GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khibạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân nàyphải được nối với nhau

• 5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA

• 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là50mA

• Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nốicực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND

• IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thểđược đo ở chân này Và dĩ nhiên nó luôn là 5V Mặc dù vậy bạn không được

lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấpnguồn.

• RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tươngđương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ

Một số chân digital có các chức năng như sau

• 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận(receive – RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bịkhác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính

là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sửdụng 2 chân này nếu không cần thiết

• Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWMvới độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàmanalogWrite Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ởchân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như nhữngchân khác

• LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khibấm nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối vớichân số 13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tínhiệu 10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V Vớichân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụngcác chân analog Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thểdùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phângiải vẫn là 10bit

Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếpI2C/TWI với các thiết bị khác

• Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoàicác chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằnggiao thức SPI với các thiết bị khác

MỘT SỐ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG

• Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào Do đó bạn phảihết sức cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp choArduino UNO Việc làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nóthành một miếng nhựa chặn giấy mình khuyên bạn nên dùng nguồn từ cổngUSB nếu có thể

• Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn racho các thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào Việc cấp nguồnsai vị trí có thể làm hỏng board Điều này không được nhà sản xuất khuyếnkhích

• Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện ápdưới 6V có thể làm hỏng board

• Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng viđiều khiển ATmega328

• Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog củaArduino UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển

• Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của ArduinoUNO sẽ làm hỏng vi điều khiển

• Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì củaArduino UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển Do đó nếu khôngdùng để truyền nhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng.[2]

2.1.5 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 chung

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++ Riêng mình thì gọi nó là “ngôn ngữArduino”, và đội ngũ phát triển Arduino cũng gọi như vậy Ngôn ngữArduino bắt nguồn từ C/C++ phổ biến hiện nay do đó rất dễ học, dễ hiểu Nếu

học tốt chương trình Tin học 11 thì việc lập trình Arduino sẽ rất dễ thở đối vớibạn.

Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhómphát triển dự án này đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lậptrình Arduino được gọi là Arduino IDE (Intergrated DevelopmentEnvironment)[4]

2.2 Động cơ servo

2.2.1 Giới thiệu chung về động cơ servo

Động cơ Servo là một bộ phận của hệ thống điều khiển chuyển động củamáy móc Động cơ Servo cung cấp lực chuyển động cần thiết cho các thiết bịmáy móc khi vận hành

Nhìn chung có 2 loại động cơ servo: Động cơ servo AC, động cơ servo

DC AC servo có thể xử lý các dòng điện cao hơn và có xu hướng được sửdụng trong máy móc công nghiệp DC servo không được thiết kế cho cácdòng điện cao và thường phù hợp hơn cho các ứng dụng nhỏ hơn.[1]

Hình 2.3 Một số hình ảnh động cơ servo [5]

2.2.2 Giới thiệu về động cơ servo SG90

- Động cơ Servo SG90 (Góc Quay 180) là Servo phổ biến dùng trong các

mô hình điều khiển nhỏ và đơn giản như cánh tay robot Động cơ có tốc độphản ứng nhanh, được tích hợp sẵn Driver điều khiển động cơ, dễ dàng điềukhiển góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM