1: TRANSISTOR –ON–; 0: TRANSISTOR –OFF–
6.2.4.2Một số loại cảm biến thông dụng trong Robot
Các cảm biến dùng để đo và xác định các đại l−ợng vật lý và truyền các kết quả đo đó bằng cách này hay cách khác. Với các Robot, cách tốt nhất để thực hiện điều đó là sử dụng các tín hiệu điện.
Công tắc:
Cảm biến đơn giản nhất là công tắc. Loại thiết bị này có thể ngắt mạch hay đóng mạch khi có tác động. Ví dụ, khi ta muốn tạo một thiết bị chuyển động không đ−ợc v−ợt quá một vị trí nào đó trên đ−ờng di chuyển của nó, ta có thể nối một công tắc sao cho khi thiết bị chuyển động đến vị trí đó thì sẽ ngắt mạch của cống tắc. Một công tắc hành trình có sơ đồ nh− Hình 6.20.
Khi đến vị trí nhất định, thiết bị di chuyển sẽ tác động vào cần gạt và nó sẽ bị ấn xuống chạm vào tiếp điểm, mạch điện giữa điện cực công tắc sẽ thông. Tín hiệu trạng thái của mạch điện trong công tắc sẽ đ−ợc nối với đầu vào của các mạch điện điều khiển hoặc các bộ vi xử lý để điều khiển thiết bị di động.
Hình 6.20 Sơ đồ cấu tạo công tắc chuyển mạch
Các công tắc có thể có hai loại: Loại th−ờng mở (Normally Open - NO) và th−ờng đóng (Normally Closed - NC). Loại công tắc NO là loại mà mạch điện của nó th−ờng không thông và mạch điện này chỉ đóng khi có tác động từ bên ngoài, còn loại NC thì ng−ợc lại.
Công tắc là một dạng thiết bị cho tín hiệu số: nó cung cấp tín hiệu hoặc là ON hoặc là OFF và không có giá trị nào khác. Ta có thể thực hiện nhiều tác động điều khiển khi kết hợp nhiều công tắc khác nhau tuy nhiên việc nhận tín hiệu và đáp ứng điều khiển theo từng b−ớc sẽ ảnh h−ởng lớn đến độ chính xác
cần có của thiết bị. Do vậy, mặc dù hệ thống đơn giản song nó cũng bị nhiều giới hạn trong việc áp dụng.
Bộ m∙ hoá - Encoder:
Hình 6.21 Cấu trúc đĩa mã hoá
Các bộ Encoder sử dụng các đĩa có các khe quang học quay cùng với vật cần đo. Bộ encoder gồm một đĩa quang học có các khe quang học đ−ợc gia công chính xác trên đó. Tia sáng từ một bên mặt đĩa sẽ đi qua khe hở và đến một bộ cảm nhận đặt ở phía mặt bên kia. Khi trục của bộ encoder quay, tia sáng sẽ bị ngắt. Bộ cảm biến quang học sẽ cảm nhận trạng thái tắt bật của tia sáng để nội suy ra vị trí của trục quay.
Có hai loại encoder chính: đo giá trị tuyệt đối và đo giá trị thay đổi từ một vị trí nào đó. Bộ encoder tuyệt đối sẽ đo vị trí trục trong một vòng quay đơn. Tín hiệu đầu ra th−ờng ở dạng nhị phân. Bộ encoder t−ơng đối sẽ đ−a ra tín hiệu xung kép để có thể xác định đ−ợc vị trí. Các mạch Logic hoặc phần mềm sẽ đ−ợc sử dụng để xác định chiều quay và đếm số xung để xác định góc quay. Vận tốc có thể đ−ợc xác định bằng cách đo khoảng thời gian giữa các xung.
Các đĩa của bộ Encoder đ−ợc đ−a ra trên Hình 6.22. Đĩa của bộ encoder có các vòng khe quang học, vòng ngoài sẽ đ−a ra tín hiệu xung chính còn vòng trong sẽ cho tín hiệu xung phụ. Hai vòng khe sáng sẽ xác định góc phần t− của đĩa. Để tăng độ chính xác, ta cần tăng số vòng khe sáng cũng nh− số khe sáng trong một vòng.
Hình 6.22 Đĩa của cảm biến dạng mã hoá
6.2.4.3 Quang trở
Hình 6.23 Mạch điện của bộ chia điện thế
Một dạng tín hiệu cảm biến khác th−ờng đ−ợc sử dụng đó là tín hiệu t−ơng tự, tức là tín hiệu ra của nó là các tín hiệu điện không chỉ là ON/OFF mà còn có thể thay đổi trong một dải giá trị, điều này làm cho ng−ời thiết kế nhận đ−ợc nhiều thông tin hơn song nó cũng làm cho toàn bộ hệ thống phức tạp hơn. Các dạng cảm biến loại này th−ờng sử dụng các điện trở do giá trị của điện trở th−ờng phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài. Ví dụ một quang trở th−ờng có giá trị lớn khi ở trong tối và giá trị trở suất này giảm khi ra ngoài sáng.
Bộ chia điện thế: Hình 6.23 mô tả mạch điện của một bộ chia điện thế. R1 là một quang trở (biến trở phụ thuộc c−ờng độ ánh sáng). V0 là điện thế ra. Vin là điện thế cấp cho mạch điện. Dòng điện sẽ chạy qua các điện trở R1 + R2 theo định luật Ohm. Đo điện thế V0 ta sẽ xác định đ−ợc giá trị R1 theo công thức:
in V R R R V 2 1 2