Cấp nguồn và các chân nguồn
- Cấp nguồn
• Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngồi với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Thường thì cấp nguồn bằng pin vng 9V là hợp lí nhất nếu bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino UNO
- Các chân nguồn
• GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau.
• 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
• 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
36
• Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
• IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V. Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó khơng phải là cấp nguồn.
• RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ
4.1.4.2 Module động cơ L298N
Để có thể điều khiển hồn tồn động cơ DC, chúng ta phải điều khiển tốc độ và chiều quay của nó. Điều này có thể đạt được bằng cách kết hợp hai kỹ thuật này
• PWM - Để kiểm sốt tốc độ.
• H-Bridge - Để điều khiển hướng quay.
Tốc độ của động cơ DC có thể được điều khiển bằng cách thay đổi điện áp đầu vào của nó. Một kỹ thuật phổ biến để làm điều này là sử dụng PWM (Điều chế độ rộng xung). PWM là một kỹ thuật trong đó giá trị trung bình của điện áp đầu vào được điều chỉnh bằng cách gửi một chuỗi các xung ON-OFF. Điện áp trung bình tỷ lệ với độ rộng của các xung được gọi là chu kỳ nhiệm vụ. Chu kỳ làm việc càng cao, điện áp trung bình đặt vào động cơ một chiều càng lớn và chu kỳ làm việc càng thấp, điện áp trung bình đặt vào động cơ một chiều càng nhỏ.
37
Điện áp rơi của trình điều khiển động cơ L298N là khoảng 2V. Do sự sụt giảm điện áp bên trong các bóng bán dẫn chuyển mạch trong mạch cầu H nên xảy ra hiện tượng sụt áp. Độ sụt áp module điều khiển động cơ L298N là khoảng 2V. Vì vậy, nếu chúng ta kết nối 12V với đầu cuối cấp nguồn của động cơ, động cơ sẽ nhận được điện áp khoảng 10V. Điều này có nghĩa là động cơ DC 12V sẽ khơng bao giờ quay với tốc độ tối đa. Các chân điều khiển của module động cơ L298N:
Hình 4.12: Kỹ thuật PWM với các chu kỳ nhiệm vụ khác nhau và điện áp trung bình
38
• 12V power, 5V power. Đây là 2 chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ. Có thể cấp nguồn 9-12V ở 12V là có 5V ở 5V power.
• Power GND chân này là GND của nguồn cấp cho động cơ.
• 2 Jump A enable và B enable: PWM signal, kiểm sốt tốc độ của động cơ.
• Gồm có 4 chân Input: IN1, IN2, IN3, IN4.
• Output A, output B: nối với động cơ A, động cơ B. Chú ý chân +, -. Nếu nối ngược thì động cơ sẽ chạy ngược. Chú ý động cơ bước phải đấu nối các pha cho phù hợp.
4.1.4.3 Động cơ servo giảm tốc GA25
Động cơ DC Servo giảm tốc GA25 là loại động cơ có hộp số, thường được dùng trong các hệ cơ khí cần độ chính xác cao và các mơ hình như xe dị line, xe chạy mê cung, xe 2 bánh tự cân bằng.
Hình 4.13: Sơ đồ chân của module L298N
39
Hình 4.15: Relay ở trạng thái mở
4.1.4.4 Relay 5V
Relay là một loại linh kiện điện tử thụ động rất hay gặp trong các ứng dụng thực tế, ứng dụng trong các vấn đề liên quan đến công suất và cần sự ổn định cao. Linh kiện này thường được dùng để bật tắt các thiết bị khác. Relay cịn được xem là một cơng tắc ( khóa K), được kích hoạt bằng điện có 2 trạng thái: đóng và mở.
Hình 4.16: Relay ở trạng thái đóng
Ban đầu khi relay khơng được kích, mạch đầu tiên bị ngắt và khơng có dịng điện nào chạy qua nam châm điện, nên nam châm điện không hoạt động. Mạch thứ hai cókhóa K vẫn mở do đó thiết bị cũng khơng hoạt động. Khi một dịng điện nhỏ chạy qua mạch đầu tiên, nó sẽ kích hoạt nam châm điện, tạo ra từ trường xung quanh nó. Nam châm điện được cung cấp năng lượng sẽ hút một tiếp điểm trong mạch thứ hai về phía nó, đóng cơng tắc và cho phép dịng điện được cấp nguồn chạy qua mạch thứ hai cấp nguồn cho thiết bị hoạt động. Khi dòng điện ngừng chạy, tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, làm hở mạch thứ hai nên thiết bị không hoạt động được do mất nguồn. Có 2 loại module relay:
• Module relay đóng ở mức thấp (nối cực âm vào chân tín hiệu relay sẽ đóng - module sử dụng transistor PNP).
• Module relay đóng ở mức cao (nối cực dương vào chân tín hiệu relay sẽ đóng - module sử dụng transistor NPN).
Sơ đồ chân relay:
40 Trong đó:
• Chân 1: cuộn 1
• Chân 2: cuộn 2
• Chân 3: chân cực chung
• Chân 4: chân thường đóng
• Chân 5: chân thường hở
Điện lưới đi vào rơ-le ở cực chung (COM). Trong khi việc sử dụng các đầu nối NC & NO phụ thuộc vào việc muốn bật hay tắt thiết bị. Giữa hai chốt cịn lại (cuộn 1 và cuộn 2) có một cuộn dây hoạt động như nam châm điện. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nam châm điện trở nên tích điện và di chuyển các tiếp điểm bên trong của cơng tắc. Tại thời điểm đó đầu cuối thường mở (NO) kết nối với đầu nối chung (COM), và đầu cuối thường đóng (NC) bị ngắt kết nối. Khi dịng điện ngừng chạy qua cuộn dây, tiếp điểm bên trong trở lại trạng thái ban đầu tức là đầu cuối thường đóng (NC) kết nối với đầu nối chung (COM) và đầu cuối thường mở (NO) mở lại. Đây được gọi là công tắc ném đơn, đôi ( SPDT).
41
4.1.4.5 Mạch nguồn chỉnh áp DC 5A XL4015 có chỉnh dịng
Mạch giảm áp XL4015 công suất ngõ ra 5A 75W, dùng để giảm điện áp, cho điện áp đầu vào từ 5 - 36V và đầu ra từ 1.15V - 32V. Ứng dụng cho hạ áp từ nguồn pin acquy, vì lấy nguồn battery 12V để điều khiển động cơ. Biến thế, đầu áp ra và dịng ra có thể chỉnh được dựa trên biến trở nhỏ màu xanh trên board. Mạch thiết kế nhỏ gọn, cơ động dễ sử dụng, cho ra các mức điện áp mong muốn.
- Thơng số kỹ thuật:
• Điện áp đầu vào: 4 - 36V.
• Điện áp đầu ra: 1.25V - 32V.
• Dịng chỉnh đầu ra : điều chỉnh tối đa ra 5A.
• Dịng điện đầu ra: 0 - 5A.
• Cơng xuất đầu ra: 75W.
• Nhiệt độ hoạt động: -40 to +85 độ.
• Hiệu suất hoạt động : 96%.
• Đèn báo : có.
• Kích thước board: 51.2 * 26.2 * 15mm.
• Cân nặng : 23g.
4.1.4.6 Bộ máy sạc acquy tự động 12V5A
Bộ Máy Sạc Acquy Tự Động 12V5A là bộ sản phẩm mạch sạc cho acquy 12V tự động ngắt giúp q trình sạc an tồn hơn. Bộ sạc có tay kẹp lớn giúp kẹp cọc bình dễ dàng và tiện lợi, sử dụng trực tiếp điện áp 220VAC dân dụng để sạc nên không cần phải đấu nối nhiều nguồn ngồi gây phiền phức cho người sử dụng.
42 Thơng số kĩ thuật:
• Điện áp ngõ vào: cắm trực tiếp 220VAC.
• Điện áp acquy hỗ trợ sạc: Bình 12V.
• Dịng sạc tối đa: 5A.
• Có cầu chì bảo vệ, đèn led báo nguồn sạc.
4.1.4.7 Module hiển thị mức pin acquy
Module hiển thị điện áp có ưu điểm bảo vệ phân cực ngược và sử dụng được cho nhiều loại pin khác nhau. Khoảng đo được của module 12-60V.
Thơng số kỹ thuật sản phẩm:
• Dịng tiêu thụ: 5-15ma.
• 8 mức báo Điện áp: 10%, 25%, 40%, 50%, 60%, 75%, 90%, 100%.
• Độ chính xác vơn kế: 2%.
Hình 4.20: Bộ máy sạc acquy tự động 12V5A
43
• Làm việc nhiệt độ: -10 °C ~ + 65.
• Độ ẩm: 10-80% (khơng ngưng tụ).
• Kích thước tổng thể: 48×29×21 mm.
4.1.4.8 Cảm biến điện áp DC
Dựa trên nguyên tắc thiết kế bộchia điện trở, nó có thể làm cho điện áp đầu vào của đầu nối đầu đỏ nhỏ hơn 5 lần. Điện áp đầu vào của mạch phát hiện điện áp không lớn hơn 5Vx5 = 25V (nếu sử dụng hệ thống 3.3V, điện áp đầu vào không lớn hơn 3.3Vx5 = 16.5V).
Điện áp cấp 0 ~ 25 VDC
Dải phát hiện điện áp 0.02445~ 25 VDC Độ phân giải điện áp 0,00489V
Output (+) : 5V/ 3,3V
(-) GND
Giao tiếp đầu vào DC (+) VCC (-) GND