CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3.3. Các khối điều khiển
3.3.1. Arduino uno
Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này khơng được kết nối). Đọc nhiệt độ từ LM35 hiển thị lên LCD.
3.3.2. LM35
Bộ cảm biến LM35 đưa ra điện áp 10mV cho mỗi sự thay đổi 1 độ K, là cảm biến nhiệt cho ra mức điện áp với độ tương ứng Kenvin
Sai số: +/- 1 độ C
Hoạt động trong giải:400uA-5mA
3.3.3. Khối hiển thị LCD
LCD 16x2A là loại 2 dịng, 16 ký tự, nguồn ni thấp có thểh oạt động ở hai chế độ 4 bit hoặc 8 bit
Dùng để hiển thị ký tự và chế độ cài đặt trạng thái điều khiển
3.3.4. Khối công suất L293D
Mạch điều khiển động cơ L293D là một phần board mở rộng cho các
cơ servo. Arduino Motor Shield được thiết kế gọn gàng, đẹp mắt và tương thích hồn tồn với các board Arduino: arduino uno r3, arduino leonardo, arduino mega2560, giúp bạn có thể sử dụng và điều khiển một cách dễ dàng và nhanh chóng.
Arduino Motor Shield sử dụng 2 IC cầu H L293D hoàn chỉnh với các chế độ bảo vệ và 1 IC logic 74HC595 để điều khiển các động cơ.
Mạch điều khiển động cơ L293D có thể điều khiển nhiều loại motor khác
nhau như step motor, servo motor, motor DC, với mức áp lên đến 36V, dịng tối đa 600mA cho mỗi kênh điều khiển.
THƠNG SỐ KỸ THUẬT:
Điện áp đầu vào: 4.5V đến 36V.
Tương thích với các board Arduino Uno R3, Arduino Leonardo R3 và Arduino Mega 2560.
Có thể điều khiển động cơ DC (4 động cơ), động cơ servo (2 động cơ) và động cơ bước (2 động cơ). 2 cổng điều khiển servo motor được đánh dấu: Servo_1 và Servo_2 trên linh kiện. Các cổng điều khiển động cơ DC được đánh dấu lần lượt là M1, M2, M, M4, chân giữa là chân GND.
2 cổng điều khiển động cơ servo có điện áp vào 5V với timer có độ phân giải cao, phù hợp cho các ứng dụng điều khiển bằng Arduino có độ chính xác cao. Đặc biệt khơng có jitter.
Có 2 IC Driver L293D, do đó sẽ có 4 cầu H để điều khiển được 4 động cơ DC. Mỗi cầu H có dịng ra tối đa 0.6A (dịng chịu đựng cực đại là 1.2A) ở mỗi kênh điều khiển.
Các cổng M dùng điều khiển động cơ DC được điều khiển bằng tín hiệu PWM.
Driver cịn hỗ trợ điều khiển 2 động cơ bước, với 2 cổng dùng cho 2 động cơ servo có thể được dùng cho động cơ bước. Với Shield L293D, động cơ bước có thể vận hành ở tất cả các chế độ: full step, half step và micro-step. Động cơ bước dùng cho driver có thể là loại đơn cực (unipolar) hoặc lưỡng cực (bipolar).
Có sẵn nút RESET để khởi động lại board Arduino Cụ thể là điều khiển được số lượng motor như sau: - 2 jack cắm điều khiển 2 động cơ RC servo.
- 4 ngõ ra điều khiển đến 4 động cơ DC độc lập.
Mạch tích hợp điện trở nối GND giúp cho không tự chạy khi khởi động board.
Các chân mà Arduino Motor Shield sử dụng là:
- Chân điều khiển 2 RC servo được kết nối với chân số 9 và 10. Nguồn cung cấp được lấy trực tiếp từ board Arduino.
- Motor 1 nối với chân 11 - Motor 2 nối với chân 3 - Motor 3 nối với chân 5 - Motor 4 nối với chân 6
- Chân 4, 7, 8, 12 dùng điều khiển motor thơng qua IC 74HC595
Ngồi ra để tiện cho việc sử dụng nguồn cắm ngoài, trên Arduino Motor Shield sử dụng 1 jumper PWR mục đích để lấy nguồn ngồi thơng qua jack DC của board arduino để cung cấp nguồn cho motor hoạt động. Nếu trong trường hợp chúng ta không sử dụng jumper này thỉ phải cấp 1 nguồn riêng vào chân EXT_PWR để cấp nguồn cho motor hoạt động.
Dải nhiệt độ hoạt động:-40 đến 150 độ C
3.3.5. Motor DC
Ngày nay động cơ điện một chiều được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cơng nghiệp vì nó cung cấp cơng suất cơ không đổi hoặc momen không đổi, tốc độ điều chỉnh động cơ được điều chỉnh trong phạm vi rộng, điều khiển tốc độ một cách chính xác, vận hành hiệu quả ở giải tốc độ rộng,tăng tốc và giảm tốc nhanh và đáp ứng nhanh với các tín hiệu phản hồi
- Sơ đồ khối mạch điều khiển:
Với sơ đồ này ta sử dụng cảm biến đo nhiệt độ môi trường . Điện áp ra của cảm biến được đưa vào Arduino để xử lý và chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số đồng thời nhận giá trị đo từ đó điều khiển động cơ DC quay với tốc độ phù hợp. Trên sơ đồ ta sử dụng khối hiển thị LCD để chúng ta có thể theo dõi được các thơng số và cách thực hiện.
Hiện thị LCD Arduino Uno Senser LM35 Nhiệt độ môi trường Động cơ DC Khối công suất
L293D Khối nguồn