- C1 tụ lọc đầu vào dùng tụ 100u/75v, C2 tụ loc đầu ra dùng loại 1000u L2 nối tiếp với đầu ra giúp tín hiệu ổn định hơn.
3. Thiết phần điện, điện tử.
a. Khối nguồn.
- Trong bất kỳ hệ thống điện tử nào nguồn điện có vai trò rất quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến tính ổn định của hệ thống.
- Trong ứng dụng thiết kế robot này thì yêu cầu nguồn điện có mức điện áp 5v ổn định dùng cho các bộ điều khiển (vi mạch số) và nguồn công suất 24V để cấp cho động cơ và các thiết bị công suất trên robot. - Nguồn sử dụng loại pin khô 24V có trong các xe đạp điện của Nhật, pin có kích thước nhỏ trong lương khoản 1200g.
- Để tạo ra nguồn ổn áp 5V sau khi tham khảo tài liệu internet đội đã quyết định dùng loại IC ổn áp LM 2576. Đây là IC ổn áp có thể chịu được dòng 3A ,hoạt động rất ổn định. LM 2576 có nhiều loại ổn áp 3.3V, 5V, 12V, 15V, và điều chỉnh được điện áp ra(1.23V-37V). Điện áp ngã vào từ 7V – 40V. Ta dùng LM 2576-5 để tạo nguồn 5V sơ đồ như hình vẽ.
- Trong mạch ngay đầu vào có thiết kế hệ thống diold cầu để tránh mắc ngượccực gây cháy boar. cực gây cháy boar.
- C1 tụ lọc đầu vào dùng tụ 100u/75v, C2 tụ loc đầu ra dùng loại 1000u.- L2 nối tiếp với đầu ra giúp tín hiệu ổn định hơn. - L2 nối tiếp với đầu ra giúp tín hiệu ổn định hơn.
- Do lm 2576 có điện áp ra thấp nhất 0.5V nên diold 1n5822 loại có điện áp lớn hơn 2A loại này sụt áp khoảng 0.6V mắc ở đầu ra để khi lm2576 cấp 0.5V thì đầu ra 0V.
- LN 2576-5 có:
o Chân 1 nguồn đầu vào
o Chân 3,5 nối mass. o Chân 2 out .
o Chân 4 hồi tiếp.
b.Khối cảm biến dò line: dùng op-amp thiết kế bộ so sánh màu trắng đường line và màu nền sân thi đấu.
- Nguyên lý hoạt động:
Biến trở tinh chỉnh 100k dùng làm bộ cầu phân áp với nguồn 5v tạo điện áp được so sánh cố định (có thể điều chỉnh biến trở để có mức áp được so sánh phù hợp với màu sân) trên chân Vi+, bộ cầu phân áp thứ 2 sử dụng R và quang trở dể tạo mức áp cần so sánh trên chân Vi- . Để dò được đường line ta dùng LED có màu sáng trắng rọi xuống mặt sàn thi đấu sau đó bố trí quang trở phía trên nhận ánh sáng phản chiếu lại để so sánh. Với đường line trắng sẽ có áng sáng rọi lại mạnh hơn so với màu nền sân sẽ làm cho quang trở thay đổi giá trị làm thay đổi điện áp do cầu phân áp tạo ra ở chân Vi-
- Bảng giá trị so sánh:
Thông số mạch:
o Ta có khoảng cách quang trở cách mặt sàn: 4cm
o Aùnh sáng dọi lại khi gặp màu trắng quang trở có giá trị: 0.6kΩ.
o Aùnh sáng dọi lại khi gắp màu xanh quang trở có giá trị: 3kΩ.
o Aùnh sáng dọi lại khi gắp màu đỏ quang trở có giá trị: 2.9kΩ.
o Màu xanh và đỏ gọi chung là màu tối lấy trung bình =(5x2.8)/2=2.9kΩ. o Nguồn 1A :
R = 5x1=5k
Vi- > Vi+ Vout = -VCC
Ta có R quan trở(max) = 2.9k.
>> R8 = 5-2.9 = 2.1k (vậy chọn R8 =2.2k). o Khi qua vạch trắng : quang trở =0.6k
I = U/R= 5/(2.2+0.6)=1.78A
V(chân 2) = Rqt x I = 0.6 x 1.78 = 1,068V. o Khi qua mầu xanh hay đỏ :quang trở =2.9kΩ
I=U/R=[5/(2.9+2.2)]=0.98A
V(chân 2) =R(quang trở)x I=2.9k x 0.98 =2.8v
>>vậy giá trị điện áp cầu so sánh cung cấp cho chân 3. Vc3=(2.8x1.068)/2=1.93v
Ta chỉnh VR,sao cho chân 3=2v. Vậy opm sẽ so sánh:
1.7v Vout= -vcc 2.25v vout= vcc 2.8v chân=0v chân 1=5v
Nhưng thật chất giá trị vout ở mức 0 là: 1.25v Vout ở mức 1 là:4.3v
-Để khắc phục ta dùng 1 cổng logic không đảo để ổn định ra 0v,5v chuẩn.Dùng IC4050
- Bố trí mắt dò: dùng 2 bộ cảm biến dò line và 1 bộ dùng đếm vạch trên đương đi bố trí như hình vẽ .
c. Khối công suất: dùng 4 relay, mổi relay đảo chiều một động cơ . Ở robot lữ hành cũng có 4 bộ phận cần dùng điều khiển công suất là động cơ phải, động cơ trái và hệ thống tay nâng đánh trống gồm 2 động cơ .
Nguyên lý hoạt động :
- Relay đấu chéo 2 cặp tiếp điểm cấp nguồn ngoài cùng, 2 tiếp điểm giữa đấu với 2 tiếp điểm động cơ. Được điều khiển bằng sơ đồ công suất ghép darlingtion C2383 với D718. Khi C2383 không được kích thì D718 hở relay ở chế độ thường đóng, động cơ quay theo chiều tiến . Khi C2383 được kích làm thông chân C-E làm D718 đóng relay động cơ quay theo chiều ngược lại .
- Để điều khiển cho động cơ dừng hay hoạt động thì thiết kế mạch darlingtong C2383 với D718 để điều khiển cấp nguồn cho 2 cặp tiếp điểm relay. Khi C2383 không được kích thì D718 hở relay ở chế độ thường đóng, động cơ không được cấp nguồn hoạt động. Khi C2383 được kích làm thông chân C,E làm D718 đóng động cơ được cấp nguồn hoạt động.
- Mối liên hệ giữa DKDC (tiến ,lùi) và dừngDC như sau:
-Các linh kiện được chon như sau:
Transistor T1 có: Ie1≈Ic1=β1Ib1 (1)
Ie2≈Ic2=β2Ib2 (2)
Do mạch Darlington có Ie1=Ib2 nên thay (1) vào (2) ta có. Ie2=β2Ib2= β2Ie2= β2 β1Ib1= β1 β2Ib1
Suy ra: Ie2= β1 β2Ib1
Nếu gọi dòng điện ngõ vào của mạch là Ii thì Ii=Ib1, dòng điện ngõ ra
của mạch là Io thì Io=Ie2 và gọi là β là độ khuyếch đại dòng điện
của toàn mạch thì:
Β=Io/I1=Ie2/Ib1= β1 β2
Giả sử T1 có β1=100, T2 có β2=80
DC DUNGDC Động cơ.
0 1 Quay theo chiều thuận.
1 1 Quay theo chiều ngược.
x 0 Dừng
Độ khuyếch đại dòng điện của mạch Darlington là:
Β= β1 β2=100.80=8000
Như vậy dòng điện ra trên tải sẻ bằng 8000 lần dòng điện ở ngõ vào. Mạch Darlington có độ khuyếch đại dòng rất lớn nhưng để đảm bảo ổn định ta chọn t1 là c2383 và t2 là d718.
d. Khối đệm lọc tín hiệu điều khiễn từ bộ điều khiển chống nhiễu dùng octo cách li khối MCU với khối công xuất .
e. Boar mạch chủ điều khiển dùng chip vi điều khiển AT89C51 lập trình xử lý tín hiệu điều khiển .
- Chương trình điều khiển viết bằng assemply.