Mạch nguồn
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý bộ nguồn của xe
Bộ nguồn được thiết kế với ngõ vào từ 15V đến 24V, bộ nguồn gồm có 3 ngõ ra là 4.2V – 5V – 12V với dòng tải 3A cho từng mức điện áp như hình 3.11
Ngõ ra 4.2V để cấp cho module SIM908.
Ngõ ra 5V cấp cho kit MSP430F5529 (kit được tích hợp IC ổn áp LM1117 – 3.3V), LCD1602, mạch nhịp tim.
51
Mạch điều khiển trung tâm
Hình 3.12: Mạch điều khiển trung tâm MSP430F5529
MSP430F5529 KIT (hình 3.12) là một sản phẩm được nhóm thiết kế dựa trên MSP-EXP430F5529 KIT của Texas Instruments. KIT được tích hợp vi điều khiển MSP-430F5529 hỗ trợ nạp chuẩn spy-bi-wire (JTAG 2 dây). Đây là dòng vi điều khiển siêu tiết kiệm năng lượng, sử dụng nguồn thấp từ 1.8V đến 3.6V.
KIT được phát triển với mục đích hỗ trợ tốt nhất cho người dùng tự phát triển các ứng dụng một cách dễ nhất. Được nhiều IDE hỗ trợ, phổ biến nhất là Code Composer StudioTM IDE của TI phát triển và IAR Embedded Workbench IDE.
MSP430F5529KIT được thiết kế bao gồm các thành phần chính: Vi điều khiển MSP430F5529, các chân nạp chuẩn spy-bi-wire (JTAG 2 dây), các nút nhấn, led hiển thị để người dùng tùy biến kiểm tra, LCD 16 * 02 , ic thời gian thực và pin Cmos.
Nguồn sử dụng trên KIT có thể được cung cấp từ cổng kết nối jack.
Các chân truyền/nhận UART trên KIT bao gồm P3.3 (TXD)/P3.4 (RXD) và P4.4 (TXD)/P4.5 (RXD) được lấy ra từ bộ HEADER nằm dọc và dãy JUMPER nằm ngang trên KIT.
52
Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển trung tâm MSP430F5529
Mạch đo phần trăm acqui
Khối cảm biến dòng và điện áp (hình 3.14) được thiết kế dựa trên IC chuyên dụng INA219 của hãng Texas Instruments. Khối có nhiệm vụ chính trong đề tài là lấy được thông số về dòng và áp của acquy để chíp MSP430F5529 xử lý.
Hình 3.14: Mạch đo phần trăm Acquy
IC INA219 có khả năng đo điện áp, dòng điện và công suất của nguồn DC với mức điện áp từ 0- 26v thông qua một điện trở công suất lớn. Với khả năng giao tiếp I2C thì việc đọc dữ liệu của chip là khá dễ dàng với độ chính xác đến 0.5%. IC có các thanh ghi như bảng 3.1
53
Bảng 3.1: Các thanh ghi của IC INA219
STEP# REGISTER NAME ADDRESS LSB Value BIT
Step 1 Configuration 00h 16
Step 2 Shunt 01h 10uV 16
Step 3 Bus 02h 4mV 16
Step 4 Calibration 05h 16
Step 5 Current 04h 1mA 16
Step 6 Power 03h 20mW 16
Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý mạch đo Acquy[8]
Mạch đo dòng và áp dựa vào điện áp rơi trên hai đầu điện trở shunt (hình 3.15). Điện trở Shunt trong mạch nhằm tạo ra sụt áp tỷ lệ vói dòng điện đi qua nó, để có thể đo bằng đồng hồ mV hoặc cảm biến chuyên dụng (ở đây nhóm sử dụng ic INA219 hãng Texas Instruments).
Mạch công suất điều khiển động cơ
Mạch công suất điều khiển động cơ (hình 3.16) sử dụng 4 MOSFET IRF3703, opto cách ly tần số cao 7N317 và ic kích FET chuyên dụng. Mạch hoạt động ở điện áp từ 12V đến 30V, với hai kênh ngõ ra dòng đỉnh 100A/24V, tần số điều khiển tối đa 25kHz.
Mạch dùng để điều khiển hai động cơ dẫn động chính của xe thông qua các các chân DIR, EN và PWM tương ứng để điều khiển chiều quay, cho phép, và tốc độ động cơ.
54
Hình 3.16: Mạch công suất điều khiển động cơ
Mạch role
Mạch role (hình 3.17) sử dụng 9 role 12VDC và ic ULN2803 để đệm dòng kích role. Mạch được dùng để điều khiển tịnh tiến cho 4 trục nâng của xe thông qua các chân EN và DIR, các chân này được kích ở điện áp 3.3V từ mạch điều khiển trung tâm.
Động cơ phụ của xe cũng được điều khiển từ role thông qua 1 chân EN từ mạch điều khiển trung tâm.
55
56