Sơ đv khwi và chhc năng - THI CÔNG VÀ KIuM THỬ- 123docz.net

CHƯƠNG 3: THI CÔNG VÀ KIuM THỬ

1. Sơ đv khwi và chhc năng

a. Sơ đv khwi Robot g~m 4 khối:

Khối cảm bin Khối đi(u khiển Khối chấp hành Khối ngu~n

Hình 3. 1 Sơ đ~ khối cơ bản

b. Chhc năng

Khối cảm bin: thu nhận thông tin từ môi trường. Bao g~m các modul cảm bin nô xi và ngoại.

Khối đi(u khiển: nhận thông tin từ bô phận cảm bin, từ đó đưa ra tín hiệu đi(u khiển bộ phận chấp hành. Bao g~m vi xử lý và bộ nhớ.

Khối chấp hành: nhận thông tin từ bộ đi(u khiển, thực hiện hành động của robot. Trong nhi(u trường hợp, bộ phận chấp hành nhận thông tin trực tip từ bộ phận cảm bin.

2. Sơ đv nguyên lz và nguyên lz hoạt đô \ng 2.1.C|m bijn SR04

a. Sơ đv nguyên lz

Hình 3. 2 Sơ đ~ nguyên lý SR04

b. Nguyên lz hoạt đô \ng

SR04 sử dụng nguyên lý phản xạ của sóng để đo khoảng cách

Khi muốn đo khoảng cách sr04 sŒ phát ra một bộ 8 xung với tần số 40khz sau đó sŒ chờ đợi sung phản xạ v(.

Thời gian từ lúc xung đi cho tới khi xung v( có thể d dàng tính ra khoảng cách từ sr04 tới vật cản.

Khi phát ra xung và chờ c!ng phản xạ v( chân Echo của se04 được kéo lên mức cao (echo=1) khi có xung phản xạ v( chân Echo sŒ được kéo xuống thấp hoặc sau 30us nu không có xung phản xạ v(.

Trung tâm đi(u khiển căn cứ vào kt quả đo đạc của cảm bin sr04 tin hành xử lý và ra quyt đ'nh đi(u khiển động cơ 1 hay động cơ 2

Đo khoảng cách với sr04 chính là đo thời gian chân Echo ở mức cao khi muốn đo khoảng cách ta sŒ kích hoạt chân trigger, một xung tối thiểu 10 ms sau đó đợi chân Echo lên mức cao. Kích hoạt timer và đợi chân Echo xuống mức thấp khi chân Echo xuống mức thấp dừng timer và tính toán giá tr' từ timer để suy ra khoảng cách.

2.2 Modul phgt hiê \n vâ \t c|n hvng ngoại a. Sơ đv nguyên lz

Hình 3. 3 Sơ đ~ nguyên lý modul phát hiê xn vâ xt cản h~ng ngoại b. Nguyên lz hoạt đô \ng

Nguyên lý hoạt đô xng

Led phát h~ng ngoại ( IR LED ) luôn luôn phát ra sóng ánh sáng có bước sóng h~ng ngoại mắt người không thể nhìn thấy ánh sáng này, vì vậy người ta sử dụng led thu

led thu được tia h~ng ngoại chiu vào đủ lớn thì nội trở của nó giảm xuống (cỡ vài chục Ω).

Khi gặp vật cản, những chùm tia h~ng ngoại gặp vật cản và phản xạ lại led thu làm led thu thay đ…i giá tr' điện trở. Ở đây chúng ta thấy cầu chia áp ở điện trở R2 và mắt thu h~ng ngoại, sự thay đ…i điện trở của mắt thu h~ng ngoại dẫn đn điện áp đầu vào chân 3 Op-Amp c!ng thay đ…i.

Khi khoảng cách càng gần, sự thay đ…i càng lớn.

Khi đó, điện áp đầu vào chân 3 Op-Amp được so sánh với giá tr' điện áp không đ…i gim trên bin trở R3, nu điện áp chân 3 Op-Amp lớn hơn điện áp chân 2 Op-Amp thì Op-Amp xuất mức 1 ( bằng VCC) . Ngược lại nu điện áp chân 3 Op-Amp nh} hơn điện áp chân 2 Op-Amp thì Op-Amp xuất mức 0 ( bằng GND)

Điện trở như R1 (150 Ω), R2 (10K Ω ), R4 (1 KΩ ) giúp các led hoạt động mà không b' cháy

Bin trở R3 dùng để chỉnh độ nhạy của bin trở 2.3 Ardunio Uno R3

a. Sơ đv nguyên lz

Hình 3. 4 Sơ đ~ nguyên lý ardunio r3 b. Nguyên lz hoạt đô \ng

Arduino Uno R3 hoạt động dựa trên nguyên lý của vi đi(u khiển ATmega328P. Các nguyên lý hoạt động chính của Arduino Uno R3 bao g~m:

1. Ngu~n cung cấp: Arduino Uno R3 có thể được cấp ngu~n thông qua c…ng USB hoặc ngu~n điện DC ngoài. Các ngu~n được kt nối với chân Vin và GND.

2. Bộ vi đi(u khiển: Arduino Uno R3 sử dụng vi đi(u khiển ATmega328P, một chip AVR 8-bit có tốc độ xử lý 16 MHz. Vi đi(u khiển này chứa các tài nguyên như bộ nhớ EEPROM, RAM, GPIO và các chức năng khác.

3. Bootloader: Arduino Uno R3 được nạp sẵn chương trình bootloader. Bootloader là một phần m(m được chạy khi Arduino được nạp ngu~n và cho phép tải và thực thi các chương trình Arduino thông qua giao diện kt nối USB.

4. Giao tip: Arduino Uno R3 hỗ trợ giao tip thông qua giao diện serial UART (chân RX và TX) và giao tip SPI (chân MISO, MOSI, SCK).

5. Digital I/O: Arduino Uno R3 có 14 chân Digital Input/Output, trong đó 6 chân có khả năng tạo tín hiệu PWM (Pulse Width Modulation). Các chân này có thể được sử dụng để kt nối với các linh kiện ngoại vi như cảm bin, đèn LED, servo, buzzer...

6. Analog I/O: Arduino Uno R3 có 6 chân Analog Input, cho phép đo giá tr' điện áp từ các cảm bin, bộ đi(u khiển PID hoặc các ứng dụng khác. Chân đầu vào analog c!ng có thể được cấu hình để hoạt động như chân Digital Input/Output.

7. Trình đi(u khiển Arduino: Arduino Uno R3 được lập trình thông qua môi trường Arduino IDE. Người dùng có thể vit mã ngu~n, biên d'ch và tải chương trình lên vi đi(u khiển một cách d dàng. Chương trình sŒ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi đi(u khiển và thực thi khi Arduino được khởi động.

2.4 Modul L298N V2 a. Sơ đv nguyên lz

Hình 3. 5 Sơ đ~ nguyên lý l298N b. Nguyên lz hoạt đô \ng

Module L298N là một module đi(u khiển động cơ DC và một động cơ bước (stepper motor). Một số nguyên lý hoạt động của module L298N bao g~m:

1. Ngu~n cung cấp: Module L298N nhận ngu~n cấp từ ngu~n DC ngoài (từ 4.8V đn 46V) và sử dụng nó để cấp ngu~n cho động cơ DC và động cơ bước. Module c!ng có thể cung cấp ngu~n điện cho các thành phần điện tử khác thông qua các chân OUT1, OUT2, OUT3 và OUT4.

2. Đi(u khiển động cơ DC: Module L298N sử dụng nguyên lý H-bridge để đi(u khiển động cơ DC . Nó có 2 cặp mosfet (hoặc transistor) để tạo thành các con đường tới và đi của động cơ. - Để chạy động cơ v( phía trước, các chân IN1 và IN2 sŒ được đi(u khiển theo từng cặp: IN1 HIGH và IN2 LOW. - Để chạy động cơ v( phía sau, các chân IN1 và IN2 sŒ được đi(u khiển theo từng cặp: IN1 LOW và IN2 HIGH. - Tốc độ quay của động cơ có thể được đi(u chỉnh thông qua PWM (Pulse Width Modulation). Đi(u này cho phép đi(u chỉnh mức điện áp đầu ra trên chân ENA và ENB để kiểm soát tốc độ quay của động cơ.

3. Đi(u khiển động cơ bước: Module L298N có thể đi(u khiển một động cơ bước theo đ'nh dạng đ'nh v' full-step hoặc half-step. - Để đi(u khiển động cơ bước, module cần nhận tín hiệu xung (pulse) từ các chân Step và Direction. - Chân Step được sử dụng để tạo các xung đóng vai trò đánh xung để động cơ bước di chuyển. - Chân Direction được sử dụng để xác đ'nh hướng quay của động cơ bước.

Module L298N cung cấp một cách đơn giản để đi(u khiển động cơ và động cơ bước trong các ứng dụng điện tử, dự án robot và các ứng dụng tự động khác.

2.5 Đô \ng cơ motor DC

Nguyên lý động cơ DC giảm tốc bao g~m các thành phần sau:

1. Thit b' cung cấp điện: g~m ngu~n điện xoay chi(u (AC) đưa vào mạch đi(u khiển và ngu~n điện một chi(u (DC) đưa vào động cơ DC.

2. Mạch đi(u khiển: bao g~m bo mạch đi(u khiển, sensor và vi đi(u khiển. Mạch đi(u khiển nhận thông tin từ sensor và vi đi(u khiển để đi(u chỉnh tốc độ và hướng quay của động cơ.

3. Động cơ DC: là loại động cơ chạy bằng ngu~n điện một chi(u (DC) và có thể đi(u chỉnh tốc độ quay thông qua mạch đi(u khiển. Động cơ DC bao g~m stator, rotor, bộ giảm tốc và các bộ phận khác.

4. Bộ giảm tốc: có chức năng giảm tốc độ của động cơ và tăng moment cho công việc cần thực hiện. Bộ giảm tốc bao g~m các bánh răng và hệ thống truy(n động.

5. Hệ thống truy(n động: có chức năng truy(n động từ động cơ DC đn các bộ phận khác như bánh xe, thanh truy(n động, v.v.

6. Các bộ phận khác: bao g~m các bánh xe, dây curoa, vòng bi, v.v. để hoạt động đúng chức năng và giảm ma sát trong quá trình truy(n động.

2.6 Nguvn a. Sơ đv nguyên lz

Pin và mạch nạp pin

Pin Lion Lipo 2S 7.4V 2200mAh Mạch nạp pin

Hình 3. 6 Sơ đ~ mạch nạp pin b. Nguyên lz hoạt đô \ng

Opamp LM324 là ic chính của mạch. Có thể sử dụng IC TL071, TL072,.. thay th

cho Opamp LM324. LM324 được mắc như một bộ so sánh. Điện áp tham chiu được sửu dụng cho đầu vào không đảo và nó được đặt bằng các điện trở R1 và R2. Điện áp tham chiu ở đây là 3,5V. Kt quả trên có được thông qua phương trình Vref = (9 / (R1 + R2)) * (R1). Đầu cực dương của pin được kt nối với đầu vào đảo ngược của opamp thông qua diode D1. R5 là điện trở kéo xuống.

Khi điện áp pin trên 4v, điện áp được đưa trở lại đầu vào đảo ngược sŒ cao hơn 3,5V. Vì 4V-D1= 3,5V. Đầu ra của opamp xuống đất, Q1 TẮT. Đi(u này cách ly pin với điện áp sạc và pin vẫn an toàn. Khi điện áp pin dưới 4V, điện áp được đưa trở lại đầu vào đảo ngược sŒ thấp hơn 3,5V và đầu ra của opamp dao động đn bão hòa dương. Đi(u này làm cho ON và pin bắt đầu sạc. Điện trở R4 giới hạn dòng sạc của pin là 60mA. Phương trình là (Vcc-VcesatQ1-Vb) / R4 = Ib. Trong đó Vcc là điện áp cung cấp, VcesatQ1 là điện áp thu-phát của Q1 trong quá trình bão hòa, Vb là điện áp pin khi được xả, R4 là điện trở giới hạn dòng điện và Ib là dòng sạc. Khi được thay th

bằng các giá tr', nó là (9V-0,2V-2,7V) /100 ohm = 61mA.

LED D2 là led chỉ báo. Nó phát sáng khi pin đang sạc và tắt khi pin được sạc đầy.

Điện áp đặt trước của IC 7809 được sử dụng để sản xuất 9V …n đ'nh từ ngu~n cung cấp 12V