ánh sỏng khả kiến là ỏnh sỏng cú thể nhỡn thấy được, cú bước súng từ 0.4 đến 0.7 um.
Về nguyờn tắc dựng ỏnh sỏng khả kiến để nhận biết vạch trắng cũng tương tự như dựng ỏnh sỏng hồng ngoại. Thay vỡ dựng LED phỏt hồng ngoại, ta sẽ dựng LED đơn sắc và thay phototransistor bởi quang trở.
Hỡnh 2.3. Một số loại quang trở
Quang trở là một loại điện trở đặc biệt, điện trở của quang trở thay đổi tựy thuộc vào cường độ ỏnh sỏng chiếu lờn nú. Trờn thị trường hiện nay cú hai loại quang
trở.
+ Dạng thứ nhất cú điện trở giảm khi được chiếu sỏng (negative co-efficient) + Dạng thứ hai cú điện trở tăng khi được chiếu sỏng (positive co-efficien
ở đồ ỏn này em sử dụng dạng thứ nhất (cú điện trở giảm khi được chiếu sỏng). Sơ đồ mạch như sau:
Hình 2.4. Nguyên lý thu dùng ánh sáng khả kiến
2.2 Mạch cầu H (H bridge) và ứng dụng của nú trong điều khiển động cơ DC DC
Trong quỏ trỡnh di chuyển của robot, cú những lỳc chỳng ta muốn động cơ quay thuận, đụi khi lại muốn động cơ quay ngược lại. Đối với động cơ DC, thỡ cụng việc đảo chiều động cơ rất đơn giản. Chỳng ta chỉ việc trỏo hai đầu dõy nguồn cấp cho động cơ.
Nhưng vấn đề là làm thế nào để cú thể đảo chiều của động cơ mà khụng cần rỡ dõy nguồn cấp cho động cơ? Cõu trả lời là ta sử dụng một cầu H. Vậy cầu H hoạt động như thế nào?
2.2.1 Sơ đồ cấu tạo Nguyờn lý hoạt động của cầu H
Sơ đồ một cầu H đơn giản
Hỡnh 2.5 . Sơ đồ khối cầu H đơn giản
Theo sơ đồ trờn, ta thấy cầu H gồm 1 motor, 2 dõy cấp nguồn ( 1 nguồn và 1 GND) cộng với 4 khúa. Ta cú thể tỏc động để đúng khú bất cứ lỳc nào và bất kỡ khúa nào. Chỳng ta cú 4 khúa vậy sẽ cú 16 trạng thỏi. Tuy nhiờn chỉ cú 4 trạng thỏi được sử dụng. Những trạng thỏi cũn lại sẽ khụng hoạt động hoặc gõy ra chập điện.
Cỏch hoạt động của cầu H được túm tắt như sau:
A1 B1 A2 B2 Trạng thái của động cơ
1 0 1 0 Quay thuận 0 1 0 1 Quay ngợc 1 1 0 0 Hãm động cơ 0 0 1 1 Hãm động cơ 1 0 0 1 Chập điện 0 1 1 0 Chập điện
ở đây ta xét: A,Bx = 1 là đóng công tắc; A,Bx = 0 là mở công tắc.
2.2.1.2 Relay H-Bridges
Trờn thực tế cú nhiều cỏch để tạo ra cỏc khúa A1,B1,A2,B2. Giả sử dũng qua động cơ tương đối lớn, chỳng ta nờn chọn khúa đúng ngắt là Relay.
theo từng loại relay) chạy qua cuộn dõy (cuộn hỳt), cuộn dõy sẽ trở thành một nam chõm điện hỳt cực của cụng tắc làm đúng relay, dũng điện chạy qua relay về động cơ. Tuy nhiờn, khi sử dụng sơ đồ này, cần chỳ ý mắc thờm diode vào cuộn hỳt của mỗi relay nhằm ngăn chặn dũng điện từ cuộn hỳt phúng ngược về bộ vi điều khiển, sẽ làm giảm tuổi thọ của vi điều khiển.
2.2.1.3 Cầu H bán dẫn (Semiconductor H-Bredges)
Đới với cầu H bỏn dẫn, khúa A1,B1,A2,B2 là cỏc cặp transistor hoặt FET bổ phụ. Cỏch thức điều khiển và hoạt động hoàn toàn giống Relay H-Bridges.
2.2.1.4 Cầu H dựng relay kết hợp với FET
Với những gỡ trỡnh bày ở trờn thỡ cầu H dựng cho robot là sự lựa chọn tối ưu hơn cả. Tuy nhiờn mạch cầu H khỏ phức tạp và chỳng ta cần đến cầu H khi cú yờu cầu tốc độ đảo chiều động cơ nhanh. Tốc độ đảo chiều động cơ cho robot khụng nhất thiết phải nhanh. Vỡ vậy chỳng ta cú mạch đảo chiều động cơ ớt phức tạp hơn dựng relay kết hợn với FET.
Hỡnh 2.7. Cầu H dựng relay kết hợp với FET
Trong sơ đồ trờn, chỳng ta sử dụng 2 kờnh, 1 kờnh điều khiển IRF540 và một kờnh điều khiển relay. Khi IRF540 được đúng động cơ quay theo chiều thuận. Khi đúng relay kết hợp với đúng IRF540 động cơ DC sẽ quay theo chiều ngược lại. Hai diode D52 và D54 dựng để bảo vệ cho IRF540 và cuộn dõy của relay.
2.3. Phương phỏp điều chế xung PWM điều khiển tốc độ động cơ
Trong quỏ trỡnh di chuyển của robot, cú những lỳc chỳng ta cần robot chạy thật nhanh, đụi khi cú những lỳc ta lại cần nú chạy chậm. Vớ dụ ở những đoạn đường thẳng, những lỳc robot lờn dốc thỡ phải cho robot chạy nhanh. Cũn ở nhũng khỳc cua, lỳc robot băng qua rừng thỡ ta lại cần tốc độ thấp... Thật ra chỳng ta cú thể dựng cơ khớ để thay đổi tốc độ động cơ như: bỏnh răng giảm tốc, hộp số... nhưng cỏch này khong linh hoạt và cú thể gặp khú khăn. Thật may mắn, chỳng ta cú thể dựng điện để thay đổi tốc độ động cơ một cỏch linh hoạt hơn nhiều. Em muốn núi đến phương phỏo điều chế xung PWM.
Nguyờn tắc chung của phương phỏp này, đú là: khi thay đổi điện ỏp cấp cho động cơ, tốc độ động cơ cũng thay đổi theo. Với điện ỏp cấp cho động cơ là analog, việc thay đổi điện ỏp rất bất tiện. Nhưng hiện nay, đa số cỏc bộ điều khiển là dạng số, do đú, chỳng ta dễ dàng thực hiện điều này. Một chuỗi xung cú chu kỳ nhiệm vụ (duty cycle) thay đổi sẽ tạo ra một điện ỏp trung bỡnh thay đổi và cú tỏc dụng như một điện ỏp analog cung cấp cho động cơ.
Hình 2.8. Duty cycle của các chuỗi xung khác nhau
Hình 2.9. Khi thay đổi duty cycle, ta sẽ có điện áp trung bình thay đổi
2.4. Thiết kế RoBot theo từng khối
2.4.1. Sơ đồ khối tổng quỏt
Mạch điều khiển robot bao gồm cỏc khối chớnh được liờn kết với nhau như sau:Khối Vi điều
khiển