Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc hệ cảm biến.
2.2.1. Các thành phần cơ bản trong cấu trúc của hệ cảm biến.
Sensor 1, sensor 2,.... là những cảm biến khác nhau trong robot.
Mux (Mulltiplexer): bộ dồn kênh có nhiệm vụ là đưa các tín hiệu song song thành dạng nối tiếp vào ADC và MCU. Ngày nay các bộ dồn kênh được sản xuất dưới dạng IC chúng thực hiện theo hai chế độ :
- Chế độ chu trình: các tín hiệu từ cảm biến qua chuyển đối chuẩn hóa sẽ lần lượt được đưa vào ADC theo một chu trình.
- Chế độ địa chỉ: các tín hiệu được đưa đến ADC theo chương trình định trước. Để đảm bảo sai số các bộ dồn kênh được chế tạo với số lượng kênh thích hợp. Modul ADC: bộ biến đổi tương tự số có nhiệm vụ biến đổi các tín hiệu tương tự thành tín hiệu số. Ngày nay các bộ chuyển đổi số được chế tạo rất đa dạng theo công nghệ CMOS với số lượng kênh vào và ra khác nhau.
MCU: bộ vi xử lý bao gồm những vi điều khiển có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ các modul khác rồi phản hồi tin hiệu lại để điều khiển chúng.
Khối nguồn cấp 5v Cảm biến 1 Cảm biến 2 Cảm biếnn BỘ DỒN KÊNH (MUX) BỘ BIẾN ĐỔI (ADC) VI XỬ LÝ (MCU) HIỂN THỊ LÊN MÀN (LCD) KẾT NỐI COM UART
COM UART: bộ truyền nhận nối tiếp đồng bộ và không đồng bộ. UART được tích hợp hầu hết trong các chip vi điều khiển, được coi như là một module ngoại
vi(peripheral), UART thường kết hợp với chuẩn giao tiếp RS232 để truyền nhận
nối tiếp giữa vi điều khiển với một thiết bị khác.
Khâu chuyển đối chuẩn hóa trong cấu trúc hệ cảm biến có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện sau cảm biến thành tín hiệu dưới chuẩn dưới dạng điện áp từ 0 - 5 V hay dòng điện từ 0 -5 mA hoặc 4-20mA. Tín hiệu ra của cảm biến có thể khác nhau về dải đo sau khi qua chuẩn hóa chúng được biến đổi tương ứng với một giới
hạn nhất định sao cho tương thích với các ADC và MCU. Các bộ chuẩn hóa có
thể thực hiện với từng cảm biến hoặc với một số cảm biến giống nhau về loại và khoảng đo.
Do tín hiệu ra của bộ chuẩn hóa là điện áp hoặc dòng điện một chiều nên chúng được thực hiện dưới dạng khuếch đại áp (K >1) hoặc dạng suy giảm
( K<1) hay nguồn dòng. Đặc tính ra của chuyển đổi chuẩn hóa thường tuyến tính. Đó là một khâu biến đổi tỉ lệ.
2.2.2. Nguyên lý hoạt động cấu trúc hệ cảm biến như sau :
Các tín hiệu đo được đưa vào các cảm biến (sensor 1, sensor 2..) để biến đổi thành tín hiệu điện sau đó đưa qua các bộ chuẩn hóa để chuẩn hóa tín hiệu thành dòng và áp.
Bộ dồn kênh (MUX) làm nhiệm vụ chuyển các tín hiệu điện theo chương trình định trước đến ADC, biến đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và đưa qua bộ xử lý MCU, và nó điều khiển ADC và MUX làm việc theo chương trình. Các thông số cảm biến sẽ được hiển thị trên LCD.
Dựa vào cấu trúc chung hệ cảm biến nên ta có thể tạo ra sơ đồ khối cho hệ cảm biến cho mô hình robot cần chế tạo