tài liệu robot sumo 2019

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.34 MB, 40 trang )

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội loài người, các ngành khoa học – kỹ thuật không
ngừng đi đến những thành công mới. Nhiều công trình khoa học, những phát minh của
các nhà khoa học đã đi vào cuộc sống, phục vụ lợi ích của con người. Ngày nay Robot
được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, thay thế cho các hoạt động của
con người trong các môi trường độc hại, nguy hiểm.
Với lòng hăng say va niềm khát khao khám phá của tuổi trẻ, em đã tìm hiểu, nghiên
cứu và chế tạo thành công robot sumo của mình để tham gia cuộc thi ROBOTICS
2019 của khoa Điện_Điện Tử.
Được sự quan tâm, tạo điều kiện của lãnh đạo nhà trường, Ban tổ chức Robot sumo
của khoa Điện_Điện Tử, cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn.

1

ĐỒ ÁN ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Dương Khải
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
Cán bộ chấm nhận xét 1:…………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………..
Cán bộ chấm nhận xét 2:…………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………..
TP.HCM, ngày 12 tháng 12 năm 2019
(Giảng viên hướng dẫn)

ThS. Dương Khải

2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BK

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
TP.Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2019
NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN

Họ & tên sinh viên: Hoàng Anh Tân

Mã số SV:

Ngày, tháng, năm sinh: 21/02/1998

Nơi sinh:

Ngành: Điện-Điện Tử

Lớp:

Giáo viên hướng dẫn: ThS. Dương Khải
i. TÊN ĐỀ TÀI: ROBOT SUMO (cuộc thi robotics 2019)
ii. NHIỆM VỤ :
Tìm hiểu, thiết kế và thi công robot sumo
iii.

THỜI GIAN THỰC HIỆN: Từ 20/09/2019 đến 12/12/2019

3

MỤC LỤC

4

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU

1.1. Lý do chọn đề tài
−

Robot đã và đang xuất hiện trong cuộc sống của chúng ta từ lâu và ngày càng
trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Chúng đã góp
phần mình vào công cuộc lao động, chính robot đang làm nên một cuộc cách
mạng về lao động, khoa học, và đang phục vụ đắc lực cho các ngành khoa học
như: khoa học quân sự, khoa học, giáo dục, các ngành dịch vụ, giải trí,…

−

Robot sumo là một robot tự điều khiển với kích thước và tính năng cụ thể, nó
cũng được thiết kế trong một hình thù thù địch thủ, đủ điều kiện đề tham gia
vào các cuộc thi.

−

Xuất phát từ những vấn đề trên nên em chọn đề tài này.

−

Nội dung của đề tài gồm có 4 chương:

o

Chương 1: Giới thiệu về đề tài rotbot vượt địa hình.

o

Chương 2: Những vấn đề cần nghiên cứu trong đề tài.

o

Chương 3: Lưu đồ giải thuật và nguyên lý hoạt dộng của xe

o

Chương 4: Kết luận.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
–

Thiết kế, thi công, điều khiển robot sumo. Robot sumo có thể hoạt động ổn
định, tự nhận dạng đối thủ và tấn công, né đòn, dò line một cách chính xác.

–

Xây dựng một robot với một thông số kỹ thuật nhất định và tương xứng với
luật của đối thủ cạnh tranh đó (robot Sumo).

GVHD: ThS.Dương Khải

5

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

CHƯƠNG 2. NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU TRONG
ĐỀ TÀI

2.1. Cấu tạo của robot sumo:
Robot sumo gồm các bộ phận sau:
 Khung xe được làm từ alu có kích thước 25×20 cm.
 Cảm biến hồng ngoại (cảm biến dò line).
 4 động cơ giảm tốc DC, 4 bánh xe.
 Bo ARDUINO UNO R3
 Mạch cầu H (mạch điều khiển động cơ L298N).
 Khoảng 30 sợi jack đực-cái.
 Đế pin 7 viên.
 7 viên pin cell 3.7v dòng 2600 mAh.
2.2. Giới thiệu chung về arduino
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với
các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm
nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một
ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về
điện tử và lập trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và
tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm.
Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những
người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần
giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động. Số lượng người
dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm
cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến.

GVHD: ThS.Dương Khải

6

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Hình 1: Bo arduino Uno R3
Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại
các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải sử dụng; hoặc
ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng để
phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác?
Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua
vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm
2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo
Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design
Instistute Ivrea (IDII). Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino
vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những
người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea
chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.
Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức
tạp. Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ khả năng vượt trội của Arduino
do chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ rất phức tạp.
2.2.1. Thông số của Arduino Uno R3
Vi điều khiển

ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động

5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

GVHD: ThS.Dương Khải

7

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng tiêu thụ

khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V DC

Điện áp vào giới hạn

6-20V DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog

6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

30 mA

Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi
bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)
1

EEPROM

KB (ATmega328)

2.2.2 Vi điều khiển của Arduino Uno R3

Hình 2.Vi điều khiển ATmega328
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,
ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều
khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo
nhiệt độ – độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng khác.
GVHD: ThS.Dương Khải

8

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328 với
giá khoảng 90.000đ. Tuy nhiên nếu yêu cầu phần cứng của bạn không cao hoặc túi tiền
không cho phép, bạn có thể sử dụng các loại vi điều khiển khác có chức năng tương
đương nhưng rẻ hơn như ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB) với giá khoảng 45.000đ hoặc
ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB) với giá khoảng 65.000đ.
Ngoài việc dùng cho board Arduino UNO, bạn có thể sử dụng những IC điều
khiển này cho các mạch tự chế. Vì sao ? Vì bạn chỉ cần board Arduino UNO để lập
trình cho vi điều khiển. Trên thực tế, bạn không cần phải dụng Arduino UNO trên các

sản phẩm của mình, thay vào đó là các mạch tự chế để giảm chi phí như hình dưới
đây:

Hình 3. Chế tạo thủ công

Hình 4. Sử dụng mạch in

2.2.3. Năng lượng
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn
ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Thường thì cấp
nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB.
Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino UNO.
 Các chân năng lượng
•

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.
GVHD: ThS.Dương Khải

9

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

•

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.

•

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 luôn là 5V. Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ
chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không 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.
Lưu ý:

•

Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó bạn phải hết sức
cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO.
Việc làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nó thành một miếng nhựa
chặn giấy. mình khuyên bạn nên dùng nguồn từ cổng USB nếu có thể.

•

Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho các
thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn sai vị trí có thể
làm hỏng board. Điều này không được nhà sản xuất khuyến khích.

•

Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp dưới 6V

có thể làm hỏng board.

•

Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều
khiển ATmega328.

•

Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino
UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.

•

Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO sẽ
làm hỏng vi điều khiển.

GVHD: ThS.Dương Khải

10

Trường ĐHBK TP. HCM

•

Khoa Điện_Điện Tử

Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino
UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu không dùng để truyền

nhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng.
Khi mình nói rằng bạn “có thể làm hỏng”, điều đó có nghĩa là chưa chắc sẽ
hỏng ngay bởi các thông số kĩ thuật của linh kiện điện tử luôn có một sự tương đối
nhất định. Do đó hãy cứ tuân thủ theo những thông số kĩ thuật của nhà sản xuất nếu
bạn không muốn phải mua một board Arduino UNO thứ 2.Khi mình nói rằng bạn “có
thể làm hỏng”, điều đó có nghĩa là chưa chắc sẽ hỏng ngay bởi các thông số kĩ thuật
của linh kiện điện tử luôn có một sự tương đối nhất định. Do đó hãy cứ tuân thủ theo
những thông số kĩ thuật của nhà sản xuất nếu bạn không muốn phải mua một board
Arduino UNO thứ 2.
2.2.4. Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:
•

•

32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ
nhớ Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ
được dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ
nhớ này đâu.
2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai
báo khi lập trình sẽ lưu ở đây. Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều
bộ nhớ RAM. Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành
thứ mà bạn phải bận tâm. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.

1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây
giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây
mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRA

GVHD: ThS.Dương Khải

11

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

2.2.5. Các cổng ra vào

Hình 5. Các chân của 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 không được kết nối).
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:
•

2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive
– RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2
chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây.
Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

•

Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ
phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 2 8-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite().
Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V
đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác.

•

Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các
chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức
SPI với các thiết bị khác.

GVHD: ThS.Dương Khải

12

Trường ĐHBK TP. HCM

•

Khoa Điện_Điện Tử

LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút
Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi
chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit
(0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board,
bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu bạn
cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong
khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.
2.3. Giới thiệu về động cơ giảm tốc GA37 85RPM
2.3.1. Mô tả
Động cơ DC giảm tốc GA37 85rpm có hộp số làm hoàn toàn bằng kim loại,
kích thước cuộn dây, chổi than lớn cho lực kéo khoẻ và độ bề cao, động cơ có vận tốc
85 vòng/phút rất phù hợp để làm các mô hình xe kim loại hoặc xe tank.

2.3.2. Thông số kỹ thuật:
•
•
•

Điện áp hoạt động: 12VDC
Tốc độ: 85rpm
Momen xoắn: 25kg.cm.

GVHD: ThS.Dương Khải

13

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Hình 6. Động cơ giảm tốc GA37
2.3.3. Thông số cơ khí

GVHD: ThS.Dương Khải

14

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

2.4. Bánh xe và trục động cơ
2.4.1 Mô tả

Hình 7: Bánh Xe
•

•
•
•

Hình 8: Trục động cơ

Bánh xe V2 đường kính 65mm là loại thường được sử dụng nhất trong các thiết
kế robot có động cơ kim loại. Bánh xe có chất lượng rất tốt, giá thành phải
chăng, dễ lắp ráp và ứng dụng vào thiết kế. Bánh xe V2 thường được sử dụng
kèm với trục động cơ để có thể gắn với động cơ.
Loại bánh xe V2 có bề mặt lốp rất phẳng, cao su mềm cho độ ma sát tốt nhất
Loại bánh xe V2 có thiết kế rãnh lốp tối ưu cho độ ma sát và bám đường cao
nhất
Có lớp mút dày đàn hồi bên trong rất tốt giúp cho bánh không bị xẹp khi có tải
và ma sát với đường tốt nhất .

2.4.2 Thông số kỹ thuật
•
•
•

Chất liệu : nhựa, mút, cao su.
Đường kính : 65mm.

Độ rộng kính: 27mm.

GVHD: ThS.Dương Khải

15

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

2.5. Module điều khiển động cơ l298
2.5.1 Giới thiệu về mạch động cơ L298
Mạch Điều Khiển Động Cơ L298 giúp bạn có thể điều khiển tốc độ và chiều
quay của động cơ DC một cách dễ dàng, ngoài ra module L298 còn điều khiển được 1
động cơ bước lưỡng cực. mạch cầu H l298 động cơ có điện áp từ 5V đến 35V.
Mạch Điều Khiển Động Cơ L298 có tích hợp một IC nguồn 7805 để tạo ra
nguồn 5V để cung cấp cho các thiết bị khác.
2.5.2 Thông số kỹ thuật
–

Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H.
Điện áp điều khiển: +5 V ~ +35 V
Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A
Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V
Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA
Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)
Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃

2.5.3 Các chân tín hiệu

GVHD: ThS.Dương Khải

16

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Hình 9: Mô đun L298
1. DC motor 1 “+” hoặc stepper motor A+
2. DC motor 1 “-” hoặc stepper motor A3. 12V jumper – tháo jumper ra nếu sử dụng nguồn trên 12V. Jumper này dùng
để cấp nguồn cho IC ổn áp tạo ra nguồn 5V nếu nguồn trên 12V sẽ làm cháy IC
Nguồn
4. Cắm dây nguồn cung cấp điện áp cho motor vào đây từ 6V đến 35V.
5. Cắm chân GND của nguồn vào đây
6. Ngõ ra nguồn 5V, nếu jumper đầu vào không rút ra.
7. Chân Enable của Motor 1, chân này dùng để cấp xung PWM cho motor nếu
dùng VDK thì rút jumper ra và cắm chân PWM vào đây. Giữ nguyên khi dùng
với động cơ bước
8. IN1
9. IN2
10. IN3
11. IN4
12. Chân Enable của Motor 2, chân này dùng để cấp xung PWM cho motor nếu
dùng VDK thì rút jumper ra và cắm chân PWM vào đây. Giữ nguyên khi dùng
với động cơ bước
13. DC motor 2 “+” hoặc stepper motor B+
14. DC motor 2 “-” hoặc stepper motor B2.5.4. Khối IC L298

GVHD: ThS.Dương Khải

17

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Hình 10: Sơ đồ chân của L298
2.5.6. Nguyên lý hoạt động của L298
 Xét một cách tổng quát, mạch cầu H là một mạch gồm 4 “công tắc” được

mắc theo hình chữ H.

Hình 11: Cấu tạo cầu H
 Bằng cách điều khiển 4 “công tắc” này đóng mở, ta có thể điều khiển được

dòng điện qua động cơ cũng như các thiết bị điện tương tự.

GVHD: ThS.Dương Khải

18

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Hình 12: Nguyên lý hoạt động của cầu H
 4 “công tắc” này thường là Transistor BJT, MOSFET hay relay. Tùy vào yêu
cầu điều khiển khác nhau mà người ta lựa chọn các loại “công tắc” khác nhau.
 Ta có sơ đồ tổng quát cầu H sử dụng transistor BJT.

Hình 13: sơ đồ tổng quát cầu H.
Theo như sơ đồ trên, ta có A và B là 2 cực điều khiển được mắc nối tiếp với 2 điện trở
hạn dòng.

GVHD: ThS.Dương Khải

19

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Với 2 cực điều khiển và 2 mức tín hiệu HIGH/LOW tương ứng 12V/0V cho mỗi cực,
có 4 trường hợp xảy ra như sau:
 A ở mức LOW và B ở mức HIGH:
•

Ở phía A, transistor Q1 mở, Q3 đóng. Ở phía B, transistor Q2 đóng, Q 4 mở. Dó
đó, dòng điện trong mạch có thể chạy từ nguồn 12V đến Q1, qua động cơ đến
Q4 để về GND. Lúc này, động cơ quay theo chiều thuận. Bạn để ý các cực (+)
và (-) của động cơ là sẽ thấy.

Hình 14: Sơ đồ hoạt động của mạch cầu H(A ở mức LOW)
 A ở mức HIGH và B ở mức LOW:

•

Ở phía A, transistor Q1 đóng, Q3 mở. Ở phía B, transistor Q2 mở, Q 4 đóng.
Dó đó, dòng điện trong mạch có thể chạy từ nguồn 12V đến Q2, qua động cơ
đến Q3 để về GND. Lúc này, động cơ quay theo chiều ngược.
• Bạn có thể hình dung dòng điện trong mạch nó như thế này:

GVHD: ThS.Dương Khải

20

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Hình 15: Sơ đồ hoạt động của mạch cầu H(A ở mức HIGH)
 A và B cùng ở mức LOW:
•

Khi đó, transistor Q1 và Q2 mở nhưng Q3 và Q4 đóng. Dòng điện không có
đường về được GND do đó không có dòng điện qua động cơ – động cơ
không hoạt động.

 A và B cùng ở mức HIGH:
•

Khi đó, transistor Q1 và Q2 đóng nhưng Q3 và Q4 mở. Dòng điện không thể
chạy từ nguồn 12V ra do đó không có dòng điện qua động cơ – động cơ không
hoạt động.

GVHD: ThS.Dương Khải

21

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

2.5.7. Mạch mô phỏng l298 và động cơ

2.6. Cảm biến dò line (thanh 5 line)
 Cấu tạo và nguyên lí làm việc:

Cảm biến dò line gồm có 2 mắt hồng ngoại (IR), một mắt phát và một mắt thu.
Cảm biến có thể sử dụng để phát hiện vật cản gần hoặc phát hiện màu hấp thụ
hoặc phản xạ ánh sáng. Nó hoạt động trên nguyên lý mắt phát hồng ngoại sẽ phát
ra sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, ở mắt thu bình thường thì có nội trở rất
lớn (khoảng vài trăm kilo ohm), khi mắt thu bị tia hồng ngoại chiếu vào thì nội trở
của nó giảm xuống (khoảng vài chục ohm). Người ta chế tạo cảm biến theo
nguyên lí đó để thay đổi điện áp. Để dễ sử dụng, người ta đã làm ra cảm biến dò
line 5 led BFD-1000 gồm có 5 chiếc dò line phía dưới, một chiếc IR phía trên để
biết vật cản ở khoảng cách gần và một công tắc hành trình để nhận biết chạm.
Dòng điện sử dụng cho cảm biến nà y là từ 3.3V – 5V, trên cảm biến có một biến
trở xoay dùng để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến.

GVHD: ThS.Dương Khải

22

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Hình 16: Sơ đồ hoạt động của cảm biến dò line

Hình 17: Cảm biến dò line 5 thanh

2.7. Mạch đo khoảng cách hc-sr04
Cảm biến khoảng cách siêu âm HC-SR04 được sử dụng rất phổ biến để xác
định khoảng cách vì RẺ và CHÍNH XÁC. Cảm biến sử dụng sóng siêu âm và có thể
đo khoảng cách trong khoảng từ 2 -> 300 cm, với độ chính xác gần như chỉ phụ thuộc
vào cách lập trình.
Cảm biến HC-SR04 có 4 chân là: Vcc, Trig, Echo, GND.
GVHD: ThS.Dương Khải

23

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

Vcc

5V

Trig

Một chân Digital output

Echo

Một chân Digital input

GND

GND

Sơ đồ nối chân giữa HC-SR04 và Arduino
2.7.1. Nguyên lí hoạt động
Để đo khoảng cách, ta sẽ phát 1 xung rất ngắn (5 microSeconds – ú) từ
chân Trig. Sau đó, cảm biến sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân Echo cho đến khi nhận lại
được sóng phản xạ ở pin này. Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu âm
được phát từ cảm biển và quay trở lại.
Tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m/s (hằng số vật lý), tương đương
với 29,412 microSeconds/cm (106 / (340*100)). Khi đã tính được thời gian, ta sẽ chia
cho 29,412 để nhận được khoảng cách.
2.7.2. Sơ đồ lắp mạch

GVHD: ThS.Dương Khải

24

Trường ĐHBK TP. HCM

Khoa Điện_Điện Tử

2.7.3. Thông số kỹ thuật
•
•

Nguồn cung cấp: 5VDC.
Mạch sử dụng chip so sánh LM393.
Dòng điện tiêu thụ: <10mA. •
•
•
•

Dải nhiệt độ hoạt động: 0oC ~ 50oC.
Ngõ giao tiếp: 4 dây VCC, GND, DO, AO.
Mức tín hiệu ngõ ra: TTL.
Kích thước: 3.2 x 1.4mm.

GVHD: ThS.Dương Khải

25

……………………………………………………………………………………………………………………….. Cán bộ chấm nhận xét 2 : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2019 ( Giảng viên hướng dẫn ) ThS. Dương KhảiTRƯỜNG ĐẠI HỌC BKCỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTHÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHĐộc lập – Tự do – Hạnh phúcKHOA CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬTP.Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 12 năm 2019NHI ỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁNHọ và tên sinh viên : Hoàng Anh TânMã số SV : Ngày, tháng, năm sinh : 21/02/1998 Nơi sinh : Ngành : Điện-Điện TửLớp : Giáo viên hướng dẫn : ThS. Dương Khảii. TÊN ĐỀ TÀI : ROBOT SUMO ( cuộc thi robotics 2019 ) ii. NHIỆM VỤ : Tìm hiểu, phong cách thiết kế và xây đắp robot sumoiii. THỜI GIAN THỰC HIỆN : Từ 20/09/2019 đến 12/12/2019 MỤC LỤCTrường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửCHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU1. 1. Lý do chọn đề tàiRobot đã và đang Open trong đời sống của tất cả chúng ta từ lâu và ngày càngtrở thành một phần không hề thiếu trong đời sống tân tiến. Chúng đã gópphần mình vào công cuộc lao động, chính robot đang làm ra một cuộc cáchmạng về lao động, khoa học, và đang Giao hàng đắc lực cho các ngành khoa họcnhư : khoa học quân sự chiến lược, khoa học, giáo dục, các ngành dịch vụ, vui chơi, … Robot sumo là một robot tự tinh chỉnh và điều khiển với size và tính năng đơn cử, nócũng được phong cách thiết kế trong một hình thù thù kẻ địch, đủ điều kiện kèm theo đề tham giavào các cuộc thi. Xuất phát từ những yếu tố trên nên em chọn đề tài này. Nội dung của đề tài gồm có 4 chương : Chương 1 : Giới thiệu về đề tài rotbot vượt địa hình. Chương 2 : Những yếu tố cần điều tra và nghiên cứu trong đề tài. Chương 3 : Lưu đồ giải thuật và nguyên tắc hoạt dộng của xeChương 4 : Kết luận. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu và điều tra của đề tàiThiết kế, kiến thiết, tinh chỉnh và điều khiển robot sumo. Robot sumo hoàn toàn có thể hoạt động giải trí ổnđịnh, tự nhận dạng đối thủ cạnh tranh và tiến công, né đòn, dò line một cách đúng chuẩn. Xây dựng một robot với một thông số kỹ thuật kỹ thuật nhất định và tương ứng vớiluật của đối thủ cạnh tranh cạnh tranh đối đầu đó ( robot Sumo ). GVHD : ThS. Dương KhảiTrường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửCHƯƠNG 2. NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU TRONGĐỀ TÀI2. 1. Cấu tạo của robot sumo : Robot sumo gồm các bộ phận sau :  Khung xe được làm từ alu có size 25×20 cm.  Cảm biến hồng ngoại ( cảm ứng dò line ).  4 động cơ giảm tốc DC, 4 bánh xe.  Bo ARDUINO UNO R3  Mạch cầu H ( mạch tinh chỉnh và điều khiển động cơ L298N ).  Khoảng 30 sợi jack đực-cái.  Đế pin 7 viên.  7 viên pin cell 3.7 v dòng 2600 mAh. 2.2. Giới thiệu chung về arduinoArduino thật ra là một bo mạch vi giải quyết và xử lý được dùng để lập trình tương tác vớicác thiết bị phần cứng như cảm ứng, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểmnổi bật của Arduino là thiên nhiên và môi trường tăng trưởng ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với mộtngôn ngữ lập trình hoàn toàn có thể học một cách nhanh gọn ngay cả với người ít am hiểu vềđiện tử và lập trình. Và điều tạo ra sự hiện tượng kỳ lạ Arduino chính là mức giá rất thấp vàtính chất nguồn mở từ phần cứng tới ứng dụng. Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY ( là nhữngngười tự chế ra loại sản phẩm của mình ) trên toàn quốc tế trong vài năm gần đây, gầngiống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động. Số lượng ngườidùng cực lớn và phong phú với trình độ trải rộng từ bậc đại trà phổ thông lên đến ĐH đã làmcho ngay cả những người tạo ra chúng phải quá bất ngờ về mức độ thông dụng. GVHD : ThS. Dương KhảiTrường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửHình 1 : Bo arduino Uno R3Arduino là gì mà hoàn toàn có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tạicác trường ĐH khét tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải sử dụng ; hoặcngay cả Google cũng muốn tương hỗ khi cho sinh ra bộ kit Arduino Mega ADK dùng đểphát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm ứng và các thiết bị khác ? Arduino sinh ra tại thị xã Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vuavào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra ra mắt vào năm2005 như thể một công cụ nhã nhặn dành cho các sinh viên của giáo sư MassimoBanzi, là một trong những người tăng trưởng Arduino, tại trường Interaction DesignInstistute Ivrea ( IDII ). Mặc dù phần nhiều không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduinovẫn Viral với vận tốc chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của nhữngngười dùng tiên phong. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị xã Ivreachỉ để thăm quan nơi đã sản sinh ra Arduino. Arduino được chọn làm bộ não giải quyết và xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn thuần đến phứctạp. Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ năng lực tiêu biểu vượt trội của Arduinodo chúng có năng lực triển khai nhiều trách nhiệm rất phức tạp. 2.2.1. Thông số của Arduino Uno R3Vi điều khiểnATmega328 họ 8 bitĐiện áp hoạt động5V DC ( chỉ được cấp qua cổng USB ) GVHD : ThS. Dương KhảiTrường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửTần số hoạt động16 MHzDòng tiêu thụkhoảng 30 mAĐiện áp vào khuyên dùng7-12V DCĐiện áp vào giới hạn6-20V DCSố chân Digital I / O14 ( 6 chân hardware PWM ) Số chân Analog6 ( độ phân giải 10 bit ) Dòng tối đa trên mỗi chân I / O30 mADòng ra tối đa ( 5V ) 500 mADòng ra tối đa ( 3.3 V ) 50 mABộ nhớ flash32 KB ( ATmega328 ) với 0.5 KB dùng bởibootloaderSRAM2 KB ( ATmega328 ) EEPROMKB ( ATmega328 ) 2.2.2 Vi điều khiển và tinh chỉnh của Arduino Uno R3Hình 2. Vi điều khiển và tinh chỉnh ATmega328Arduino UNO hoàn toàn có thể sử dụng 3 vi tinh chỉnh và điều khiển họ 8 bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328. Bộ não này hoàn toàn có thể xử lí những tác vụ đơn thuần như điềukhiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe tinh chỉnh và điều khiển từ xa, làm một trạm đonhiệt độ – nhiệt độ và hiển thị lên màn hình hiển thị LCD, … hay những ứng dụng khác. GVHD : ThS. Dương KhảiTrường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửThiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển và tinh chỉnh ATmega328 vớigiá khoảng chừng 90.000 đ. Tuy nhiên nếu nhu yếu phần cứng của bạn không cao hoặc túi tiềnkhông được cho phép, bạn hoàn toàn có thể sử dụng các loại vi tinh chỉnh và điều khiển khác có công dụng tươngđương nhưng rẻ hơn như ATmega8 ( bộ nhớ flash 8KB ) với giá khoảng chừng 45.000 đ hoặcATmega168 ( bộ nhớ flash 16KB ) với giá khoảng chừng 65.000 đ. Ngoài việc dùng cho board Arduino UNO, bạn hoàn toàn có thể sử dụng những IC điềukhiển này cho các mạch tự chế. Vì sao ? Vì bạn chỉ cần board Arduino UNO để lậptrình cho vi điều khiển và tinh chỉnh. Trên thực tiễn, bạn không cần phải dụng Arduino UNO trên cácsản phẩm của mình, thay vào đó là các mạch tự chế để giảm ngân sách như hình dướiđây : Hình 3. Chế tạo thủ côngHình 4. Sử dụng mạch in2. 2.3. Năng lượngArduino UNO hoàn toàn có thể được cấp nguồn 5V trải qua cổng USB hoặc cấp nguồnngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12 V DC và số lượng giới hạn là 6-20 V. Thường thì cấpnguồn bằng pin vuông 9V là phải chăng nhất nếu bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB.Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng số lượng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng Arduino UNO.  Các chân năng lượngGND ( Ground ) : cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi bạn dùngcác thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng không liên quan gì đến nhau thì những chân này phải được nối vớinhau. GVHD : ThS. Dương KhảiTrường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện Tử5V : cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa được cho phép ở chân này là 500 mA. 3.3 V : cấp điện áp 3.3 V đầu ra. Dòng tối đa được cho phép ở chân này là 50 mA. Vin ( Voltage Input ) : để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cựcdương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.IOREF : điện áp hoạt động giải trí của vi tinh chỉnh và điều khiển trên Arduino UNO hoàn toàn có thể được đoở chân này. Và đương nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từchân này để sử dụng bởi tính năng của nó không phải là cấp nguồn. RESET : việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển và tinh chỉnh tương tự với việcchân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10K Ω. Lưu ý : Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó bạn phải hết sứccẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO.Việc làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nó thành một miếng nhựachặn giấy. mình khuyên bạn nên dùng nguồn từ cổng USB nếu hoàn toàn có thể. Các chân 3.3 V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho cácthiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn sai vị trí có thểlàm hỏng board. Điều này không được đơn vị sản xuất khuyến khích. Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp dưới 6V hoàn toàn có thể làm hỏng board. Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board hoàn toàn có thể làm hỏng vi điềukhiển ATmega328. Cường độ dòng điện vào / ra ở toàn bộ các chân Digital và Analog của ArduinoUNO nếu vượt quá 200 mA sẽ làm hỏng vi tinh chỉnh và điều khiển. Cấp điệp áp trên 5.5 V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO sẽlàm hỏng vi điều khiển và tinh chỉnh. GVHD : ThS. Dương Khải10Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửCường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kể của ArduinoUNO vượt quá 40 mA sẽ làm hỏng vi điều khiển và tinh chỉnh. Do đó nếu không dùng để truyềnnhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng. Khi mình nói rằng bạn “ hoàn toàn có thể làm hỏng ”, điều đó có nghĩa là chưa chắc sẽhỏng ngay bởi các thông số kỹ thuật kĩ thuật của linh phụ kiện điện tử luôn có một sự tương đốinhất định. Do đó hãy cứ tuân thủ theo những thông số kỹ thuật kĩ thuật của đơn vị sản xuất nếubạn không muốn phải mua một board Arduino UNO thứ 2. Khi mình nói rằng bạn “ cóthể làm hỏng ”, điều đó có nghĩa là chưa chắc sẽ hỏng ngay bởi các thông số kỹ thuật kĩ thuậtcủa linh phụ kiện điện tử luôn có một sự tương đối nhất định. Do đó hãy cứ tuân thủ theonhững thông số kỹ thuật kĩ thuật của đơn vị sản xuất nếu bạn không muốn phải mua một boardArduino UNO thứ 2.2.2. 4. Vi tinh chỉnh và điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn phân phối cho người dùng : 32KB bộ nhớ Flash : những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được tàng trữ trong bộnhớ Flash của vi điều khiển và tinh chỉnh. Thường thì sẽ có khoảng chừng vài KB trong số này sẽđược dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộnhớ này đâu. 2KB cho SRAM ( Static Random Access Memory ) : giá trị các biến bạn khaibáo khi lập trình sẽ lưu ở đây. Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiềubộ nhớ RAM. Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thànhthứ mà bạn phải bận tâm. Khi mất điện, tài liệu trên SRAM sẽ bị mất. 1KB cho EEPROM ( Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory ) : đâygiống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn hoàn toàn có thể đọc và ghi tài liệu của mình vào đâymà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như tài liệu trên SRAGVHD : ThS. Dương Khải11Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện Tử2. 2.5. Các cổng ra vàoHình 5. Các chân của Arduino UnoArduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào / ra tối đa trên mỗi chân là 40 mA. Ở mỗi chânđều có các điện trở pull-up từ được thiết lập ngay trong vi tinh chỉnh và điều khiển ATmega328 ( mặcđịnh thì các điện trở này không được liên kết ). Một số chân digital có các công dụng đặc biệt quan trọng như sau : 2 chân Serial : 0 ( RX ) và 1 ( TX ) : dùng để gửi ( transmit – TX ) và nhận ( receive – RX ) tài liệu TTL Serial. Arduino Uno hoàn toàn có thể tiếp xúc với thiết bị khác trải qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là liên kết Serial không dây. Nếu không cần tiếp xúc Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiếtChân PWM ( ~ ) : 3, 5, 6, 9, 10, và 11 : được cho phép bạn xuất ra xung PWM với độphân giải 8 bit ( giá trị từ 0 → 2 8-1 tương ứng với 0V → 5V ) bằng hàm analogWrite ( ). Nói một cách đơn thuần, bạn hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định và thắt chặt ở mức 0V và 5V như những chân khác. Chân tiếp xúc SPI : 10 ( SS ), 11 ( MOSI ), 12 ( MISO ), 13 ( SCK ). Ngoài cácchức năng thường thì, 4 chân này còn dùng để truyền phát tài liệu bằng giao thứcSPI với các thiết bị khác. GVHD : ThS. Dương Khải12Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửLED 13 : trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam ( kí hiệu chữ L ). Khi bấm nútReset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khichân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng. Arduino UNO có 6 chân analog ( A0 → A5 ) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10 bit ( 0 → 210 – 1 ) để đọc giá trị điện áp trong khoảng chừng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, bạn hoàn toàn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu bạncấp điện áp 2.5 V vào chân này thì bạn hoàn toàn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trongkhoảng từ 0V → 2.5 V với độ phân giải vẫn là 10 bit. Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 ( SDA ) và A5 ( SCL ) tương hỗ giao tiếpI2C / TWI với các thiết bị khác. 2.3. Giới thiệu về động cơ giảm tốc GA37 85RPM2. 3.1. Mô tảĐộng cơ DC giảm tốc GA37 85 rpm có hộp số làm trọn vẹn bằng sắt kẽm kim loại, kích thước cuộn dây, chổi than lớn cho lực kéo khoẻ và độ bề cao, động cơ có vận tốc85 vòng / phút rất tương thích để làm các quy mô xe sắt kẽm kim loại hoặc xe tank. 2.3.2. Thông số kỹ thuật : Điện áp hoạt động giải trí : 12VDCT ốc độ : 85 rpmMomen xoắn : 25kg.cm. GVHD : ThS. Dương Khải13Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửHình 6. Động cơ giảm tốc GA372. 3.3. Thông số cơ khíGVHD : ThS. Dương Khải14Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện Tử2. 4. Bánh xe và trục động cơ2. 4.1 Mô tảHình 7 : Bánh XeHình 8 : Trục động cơBánh xe V2 đường kính 65 mm là loại thường được sử dụng nhất trong các thiếtkế robot có động cơ sắt kẽm kim loại. Bánh xe có chất lượng rất tốt, giá tiền phảichăng, dễ lắp ráp và ứng dụng vào phong cách thiết kế. Bánh xe V2 thường được sử dụngkèm với trục động cơ để hoàn toàn có thể gắn với động cơ. Loại bánh xe V2 có mặt phẳng lốp rất phẳng, cao su đặc mềm cho độ ma sát tốt nhấtLoại bánh xe V2 có phong cách thiết kế rãnh lốp tối ưu cho độ ma sát và bám đường caonhấtCó lớp mút dày đàn hồi bên trong rất tốt giúp cho bánh không bị xẹp khi có tảivà ma sát với đường tốt nhất. 2.4.2 Thông số kỹ thuậtChất liệu : nhựa, mút, cao su đặc. Đường kính : 65 mm. Độ rộng kính : 27 mm. GVHD : ThS. Dương Khải15Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện Tử2. 5. Module tinh chỉnh và điều khiển động cơ l2982. 5.1 Giới thiệu về mạch động cơ L298Mạch Điều Khiển Động Cơ L298 giúp bạn hoàn toàn có thể điều khiển và tinh chỉnh vận tốc và chiềuquay của động cơ DC một cách thuận tiện, ngoài những module L298 còn điều khiển và tinh chỉnh được 1 động cơ bước lưỡng cực. mạch cầu H l298 động cơ có điện áp từ 5V đến 35V. Mạch Điều Khiển Động Cơ L298 có tích hợp một IC nguồn 7805 để tạo ranguồn 5V để phân phối cho các thiết bị khác. 2.5.2 Thông số kỹ thuậtDriver : L298N tích hợp hai mạch cầu H.Điện áp tinh chỉnh và điều khiển : + 5 V ~ + 35 VDòng tối đa cho mỗi cầu H là : 2A Điện áp của tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển : + 5 V ~ + 7 VDòng của tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh : 0 ~ 36 mACông suất hao phí : 20W ( khi nhiệt độ T = 75 ℃ ) Nhiệt độ dữ gìn và bảo vệ : – 25 ℃ ~ + 130 ℃ 2.5.3 Các chân tín hiệuGVHD : ThS. Dương Khải16Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửHình 9 : Mô đun L2981. DC motor 1 ” + ” hoặc stepper motor A + 2. DC motor 1 ” – ” hoặc stepper motor A3. 12V jumper – tháo jumper ra nếu sử dụng nguồn trên 12V. Jumper này dùngđể cấp nguồn cho IC ổn áp tạo ra nguồn 5V nếu nguồn trên 12V sẽ làm cháy ICNguồn4. Cắm dây nguồn phân phối điện áp cho motor vào đây từ 6V đến 35V. 5. Cắm chân GND của nguồn vào đây6. Ngõ ra nguồn 5V, nếu jumper đầu vào không rút ra. 7. Chân Enable của Motor 1, chân này dùng để cấp xung PWM cho motor nếudùng VDK thì rút jumper ra và cắm chân PWM vào đây. Giữ nguyên khi dùngvới động cơ bước8. IN19. IN210. IN311. IN412. Chân Enable của Motor 2, chân này dùng để cấp xung PWM cho motor nếudùng VDK thì rút jumper ra và cắm chân PWM vào đây. Giữ nguyên khi dùngvới động cơ bước13. DC motor 2 ” + ” hoặc stepper motor B + 14. DC motor 2 ” – ” hoặc stepper motor B2. 5.4. Khối IC L298GVHD : ThS. Dương Khải17Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửHình 10 : Sơ đồ chân của L2982. 5.6. Nguyên lý hoạt động giải trí của L298  Xét một cách tổng quát, mạch cầu H là một mạch gồm 4 ” công tắc nguồn ” đượcmắc theo hình chữ H.Hình 11 : Cấu tạo cầu H  Bằng cách điều khiển và tinh chỉnh 4 ” công tắc nguồn ” này đóng mở, ta hoàn toàn có thể điều khiển và tinh chỉnh đượcdòng điện qua động cơ cũng như các thiết bị điện tựa như. GVHD : ThS. Dương Khải18Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửHình 12 : Nguyên lý hoạt động giải trí của cầu H  4 ” công tắc nguồn ” này thường là Transistor BJT, MOSFET hay relay. Tùy vào yêucầu điều khiển và tinh chỉnh khác nhau mà người ta lựa chọn các loại ” công tắc nguồn ” khác nhau.  Ta có sơ đồ tổng quát cầu H sử dụng transistor BJT.Hình 13 : sơ đồ tổng quát cầu H.Theo như sơ đồ trên, ta có A và B là 2 cực tinh chỉnh và điều khiển được mắc tiếp nối đuôi nhau với 2 điện trởhạn dòng. GVHD : ThS. Dương Khải19Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửVới 2 cực điều khiển và tinh chỉnh và 2 mức tín hiệu HIGH / LOW tương ứng 12V / 0V cho mỗi cực, có 4 trường hợp xảy ra như sau :  A ở mức LOW và B ở mức HIGH : Ở phía A, transistor Q1 mở, Q3 đóng. Ở phía B, transistor Q2 đóng, Q. 4 mở. Dóđó, dòng điện trong mạch hoàn toàn có thể chạy từ nguồn 12V đến Q1, qua động cơ đếnQ4 để về GND. Lúc này, động cơ quay theo chiều thuận. Bạn chú ý các cực ( + ) và ( – ) của động cơ là sẽ thấy. Hình 14 : Sơ đồ hoạt động giải trí của mạch cầu H ( A ở mức LOW )  A ở mức HIGH và B ở mức LOW : Ở phía A, transistor Q1 đóng, Q3 mở. Ở phía B, transistor Q2 mở, Q. 4 đóng. Dó đó, dòng điện trong mạch hoàn toàn có thể chạy từ nguồn 12V đến Q2, qua động cơđến Q3 để về GND. Lúc này, động cơ quay theo chiều ngược. • Bạn hoàn toàn có thể tưởng tượng dòng điện trong mạch nó như thế này : GVHD : ThS. Dương Khải20Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửHình 15 : Sơ đồ hoạt động giải trí của mạch cầu H ( A ở mức HIGH )  A và B cùng ở mức LOW : Khi đó, transistor Q1 và Q2 mở nhưng Q3 và Q4 đóng. Dòng điện không cóđường về được GND do đó không có dòng điện qua động cơ – động cơkhông hoạt động giải trí.  A và B cùng ở mức HIGH : Khi đó, transistor Q1 và Q2 đóng nhưng Q3 và Q4 mở. Dòng điện không thểchạy từ nguồn 12V ra do đó không có dòng điện qua động cơ – động cơ khônghoạt động. GVHD : ThS. Dương Khải21Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện Tử2. 5.7. Mạch mô phỏng l298 và động cơ2. 6. Cảm biến dò line ( thanh 5 line )  Cấu tạo và nguyên lí thao tác : Cảm biến dò line gồm có 2 mắt hồng ngoại ( IR ), một mắt phát và một mắt thu. Cảm biến hoàn toàn có thể sử dụng để phát hiện vật cản gần hoặc phát hiện màu hấp thụhoặc phản xạ ánh sáng. Nó hoạt động giải trí trên nguyên tắc mắt phát hồng ngoại sẽ phátra sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, ở mắt thu thông thường thì có nội trở rấtlớn ( khoảng chừng vài trăm kilo ohm ), khi mắt thu bị tia hồng ngoại chiếu vào thì nội trởcủa nó giảm xuống ( khoảng chừng vài chục ohm ). Người ta chế tạo cảm ứng theonguyên lí đó để biến hóa điện áp. Để dễ sử dụng, người ta đã làm ra cảm ứng dòline 5 led BFD-1000 gồm có 5 chiếc dò line phía dưới, một chiếc IR phía trên đểbiết vật cản ở khoảng cách gần và một công tắc nguồn hành trình dài để phân biệt chạm. Dòng điện sử dụng cho cảm ứng nà y là từ 3.3 V – 5V, trên cảm ứng có một biếntrở xoay dùng để kiểm soát và điều chỉnh độ nhạy của cảm ứng. GVHD : ThS. Dương Khải22Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửHình 16 : Sơ đồ hoạt động giải trí của cảm ứng dò lineHình 17 : Cảm biến dò line 5 thanh2. 7. Mạch đo khoảng cách hc-sr04Cảm biến khoảng cách siêu âm HC-SR04 được sử dụng rất thông dụng để xácđịnh khoảng cách vì RẺ và CHÍNH XÁC. Cảm biến sử dụng sóng siêu âm và có thểđo khoảng cách trong khoảng chừng từ 2 -> 300 cm, với độ đúng mực gần như chỉ phụ thuộcvào cách lập trình. Cảm biến HC-SR04 có 4 chân là : Vcc, Trig, Echo, GND.GVHD : ThS. Dương Khải23Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện TửVcc5VTrigMột chân Digital outputEchoMột chân Digital inputGNDGNDSơ đồ nối chân giữa HC-SR04 và Arduino2. 7.1. Nguyên lí hoạt độngĐể đo khoảng cách, ta sẽ phát 1 xung rất ngắn ( 5 microSeconds – ú ) từchân Trig. Sau đó, cảm ứng sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân Echo cho đến khi nhận lạiđược sóng phản xạ ở pin này. Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời hạn sóng siêu âmđược phát từ cảm biển và quay trở lại. Tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m / s ( hằng số vật lý ), tương đươngvới 29,412 microSeconds / cm ( 106 / ( 340 * 100 ) ). Khi đã tính được thời hạn, ta sẽ chiacho 29,412 để nhận được khoảng cách. 2.7.2. Sơ đồ lắp mạchGVHD : ThS. Dương Khải24Trường ĐHBK TP. HCMKhoa Điện_Điện Tử2. 7.3. Thông số kỹ thuậtNguồn phân phối : 5VDC. Mạch sử dụng chip so sánh LM393. Dòng điện tiêu thụ : < 10 mA. Dải nhiệt độ hoạt động giải trí : 0 oC ~ 50 oC. Ngõ tiếp xúc : 4 dây VCC, GND, DO, AO.Mức tín hiệu ngõ ra : TTL.Kích thước : 3.2 x 1.4 mm. GVHD : ThS. Dương Khải25

Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Công nghệ