Thiết kế hệ thống điều khiển và tự động hoá của máy đóng gói tự động bằng arduino

CHƯƠNG 1 : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ MÁY ĐÓNG GÓI
1.1 Đặt vấn đề
Trong thời đại hiện nay điều khiển tự động hóa khơng cịn là xa lạ đối với hầu hết
các ngành công nghiệp. Sự phát triển nhanh chóng của khoa học, máy tính và cơng nghệ
truyền thơng đã giúp cho việc điều khiển, vận hành dây chuyền sản xuất trở nên đơn giản,
chính xác, nhanh chóng và trở nên hiệu quả hơn bao giờ hết. Chính vì vậy,việc học tập,
nghiên cứu những ứng dụng của các ngành sử dụng công nghệ cao là một yêu cầu cần
thiết và có tác dụng to lớn đối với các kỹ sư kĩ thuật. Và một trong số những thành tựu
trong lĩnh vực điều khiển tự động đó là ứng dụng của bộ điều khiển lập trình Arduino vào
sản xuất. Nhờ những đặc tính nổi trội mà Arduino có thể ứng dụng vào rất nhiều ngành
cũng như các công đoạn sản xuất khác nhau. Một trong số đó là đóng gói sản phẩm – 1
cơng đoạn hồn tồn có thể làm thủ cơng nhưng với sự trợ giúp của Arduino thì năng suất
cũng như hiệu quả được tăng lên đáng kể. Và cũng vì vậy mà chúng em thực hiện đồ án
với đề tài “Thiết kế điều khiển động cơ servo ứng dụng trong máy đóng gói ”. Thơng qua
bài đồ án này, em có hội tiếp cận và sử dụng Arduino, đồng thời em cũng có những trải
nghiệm thực tế vơ cùng hữu ích trong q trình làm đồ án. Nó giúp em cũng cố vững
chắc hơn nữa những kiến thức đã học trong nhà trường và nâng cao kĩ năng làm việc thực
tế.
Tuy nhiên trong khuôn khổ bài báo cáo, em chỉ có thể trình bày một cách tổng qt
về máy đóng gói tự động, mặc dù vẫn cịn nhiều thiếu sót. Chính vì vậy trong tương lai
em mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô, để chúng em hồn thiện hơn nữa
1.2 Giới thiệu máy đóng gói tự động
1.2.1 Khái niệm máy đóng gói tự động
Máy đóng gói tự động là thiết bị máy móc có chức năng đưa sản phẩm ở các thể
rắn, lỏng hay dạng bột, hạt vào bao bì rồi niêm phong bao bì ở trên cùng một loại máy.
Khi sử dụng thiết bị, con người không cần phải tác động trực tiếp đến các quy trình đóng
gói bao bì của sản phẩm.


1.2.2 Đặc điểm của thiết bị đóng gói tự động
Thiết bị đóng gói tự động thường được cấu tạo theo cơ chế hoạt động bằng

phương pháp định lượng. Những đặc điểm về thiết kế cùng tính năng hoạt động của thiết
bị được lập trình sẵn và mang nhiều đặc điểm nổi bật như:
-

Thiết bị có cấu tạo đơn giản, vận hành theo cơ chế tự động, các phụ kiện, cùng động cơ
được sản xuất theo tiêu chuẩn nước ngoài nên người dùng sẽ không phải tốn nhiều thời
gian, công sức trong việc đóng gói bao bì với cơng suất vượt trội.

-

Kích thước của thiết bị đóng gói tự động nhỏ, phù hợp trong những nhà máy, doanh
nghiệp sản xuất có quy mơ nhỏ và vừa bởi nó khơng chiếm q nhiều diện tích sử dụng.

-

Khả năng đóng, cắt bao bì chính xác cùng chức năng đóng gói đa dạng các sản phẩm.
Đặc biệt với những loại sản phẩm dạng lỏng, bột và hạt… rất khó đóng gói và yêu cầu về
độ chính xác cao.

-

Thiết bị hoạt động với cơng suất liên tục, chính xác, giá thành phù hợp và hiệu suất vận
hành ổn định. Người dùng không tốn quá nhiều chi phí để đầu tư sản phẩm.

1.2.3 Cấu tạo chính của máy đóng gói tự động
Để thiết bị máy đóng gói tự động ln vận hành trơn tru thì hệ thống máy móc đóng gói
tự động bao gồm những bộ phận như:
– Phần điện: gồm vi điều khiển , bo mạch chính, đồng hồ điều khiển nhiệt, điện trở,
motor, sensor quang…
– Phần mềm: ngơn ngữ lập trình , phần mềm lập trình

– Phần cơ khí: gồm các chi tiết khung máy, máng tạo túi, phễu chứa nhiên liệu, dao cắt,
hộp tốc độ, cơ cấu định lượng, trục quay…
1.2.4 Nguyên lý hoạt động của thiết bị đóng gói tự động
Máy đóng gói tự động thường bao gồm các chức năng chính đó là định lượng sản
phẩm, tạo túi, rót nhiên liệu và đóng gói bao bì sản phẩm.
Ngun lý hoạt động cơ bản của thiết bị đóng gói tự động là sự kết hợp giữa
những bộ phận điều khiển bằng dòng điện tử phổ biến Arduino cùng các chi tiết cơ cấu
cơ khí. Qua hệ thống cơ khí được kết hợp với một hoặc nhiều motor trong hệ truyền động


dây đai, bánh răng, dây xích được kết hợp với bộ phận trục quay để biến chuyển động
quay tròn thành hệ thống chuyển động tịnh tiến. Chu trình của thiết bị được lặp đi lặp lại
nhiều lần cho đến khi cơng việc được thực hiện tới cơng đoạn đóng gói của sản phẩm
cuối cùng.
Trên đây là khái niệm về thiết bị đóng gói tự động, cùng cấu tạo và nguyên lý hoạt
động của máy đóng gói tự động. Hy vọng với những thơng tin trên có thể giúp người
dùng dễ dàng điều khiển và áp dụng quy trình sản xuất trong những điều kiện môi trường
khác nhau để hỗ trợ chúng ta trong việc tiết kiệm chi phí, nguồn nhân lực và thời gian
hiệu quả.


CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ CẤU TRÚC ĐIỀU KHIỂN
2.1 Các thiết bị có trong hệ thống
2.1.1 Motor Servo
Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt. Không giống như động cơ thông thường
cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển với góc quay
nằm trong khoảng giới hạn. Mỗi loại servo có kích thước, khối lượng và cấu tạo khác
nhau. Có loại thì nặng chỉ 9g (chủ yếu dùng trên máy bay mơ mình), có loại thì sở
hữu một momen lực tương đối (vài chục Newton/m), hoặc có loại thì khỏe và nhơng sắc
chắc chắn...

Hình 2.1 Micro Servo 9g
Các động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ servo
RC (radio-controlled). Trong thực tế, bản thân động cơ servo khơng phải được điều
khiển bằng vơ tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hay xe hơi. Động
cơ servo nhận tín hiệu từ máy thu này.


2.1.2 Hoạt động và cấu tạo
Động cơ DC và động cơ bước vốn là những hệ hồi tiếp vòng hở. Việc thiết lập
một hệ thống điều khiển để xác định những gì ngăn cản chuyển động quay của động cơ
hoặc làm động cơ không quay cũng không dễ dàng.
Mặt khác, động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vịng kín. Khi
động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về một mạch điều khiển. Nếu có bầt kỳ
lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu
ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho
động cơ đạt được điểm chính xác.
1. Motor
2. Electronics Board
3. Positive Power Wire (Red)
4. Signal Wire (Yellow or White)
5. Negative or Ground Wire (Black)
6. Potentiometer
7. Output Shaft/Gear
8. Servo Attachment Horn/Wheel/Arm
9. Servo Case
10. Integrated Control Chip

Hình 2.2: Cấu tạo cơ bản của một động cơ (motor) servo
Để quay động cơ, tín hiệu số được gới tới mạch điều khiển. Tín hiệu này khởi

động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vơn kế. Vị trí của trục vơn kế cho
biết vị trí trục ra của servo. Khi vơn kế đạt được vị trí mong muốn, mạch điều khiển sẽ
tắt động cơ. Mặc dù ta có thể chỉnh quay liên tục nhưng cơng dụng chính của động cơ
servo là đạt được góc quay chính xác trong khoảng giới hạn.
2.1.3 Thơng số kỹ thuật


Hình 2.2: Sơ đồ nối dây của Micro Servo
-

Khối lượng: 9g

-

Tín hiệu: Analog

-

Mơ men xoắn: 1.6kg/cm

-

Tốc độ hoạt động: 0,12sec/60degree

-

Điện áp hoạt động: 4.8VDC~5VDC

-

Nhiệt độ hoạt động: 0 ºC – 55 ºC

-

Delay: 10us

Hình 2.3: Kích thước Micro Servo


2.1.4 Điều biến độ rộng xung
Trục của động cơ servo R/C được định vị nhờ vào kỹ thuật gọi là điều biến độ
rộng xung (PWM). Trong hệ thống này, servo là đáp ứng của một dãy các xung số ổn
định. Cụ thể hơn, mạch điều khiển là đáp ứng của một tín hiệu số có các xung biến đổi từ
1 – 2 ms. Các xung này được gởi đi 50 lần/giây. Chú ý rằng không phải số xung trong
một giây điều khiển servo mà là chiều dài của các xung. Servo đòi hỏi khoảng 30 –
60 xung/giây. Nếu số này qua thấp, độ chính xác và cơng suất để duy trì servo sẽ giảm.
Với độ dài xung 1 ms, servo được điều khiển quay theo một chiều (giả sử là chiều
kim đồng hồ):

Hình 2.4 : Điều khiển trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung
Với độ dài xung 2 ms, servo quay theo chiều ngược lại. Kỹ thuật này được gọi là tỉ
lệ số – chuyển động của servo tỉ lệ với tín hiệu số điều khiển
2.1.5 Giới hạn quay
Các servo khác nhau ở góc quay được với cùng tín hiệu 1 – 2 ms (hoặc bất kỳ)
được cung cấp. Các servo chuẩn được thiết kế để quay tới và lui từ 90 độ – 180 độ khi
được cung cấp toàn bộ chiều dài xung. Nếu ta cố điều khiển servo vượt quá những giới
hạn cơ học của nó, hiện tượng này kéo dài hơn vài giây sẽ làm bánh răng của động
cơ bị phá hủy
2.2 Giới thiệu chung về arduino
Bo mạch Arduino hiện nay không còn xa lạ với người dùng tại Việt Nam. Tuy

nhiên, khơng phải ai cũng có thể học Arduino một cách hệ thống.


- Tổng quan
Arduino board là một bo mạch nguồn mở nhằm đưa tới cho người dùng một sản
phẩm dễ sử dụng, dễ kết nối và lập trình. Arduino board được thiết kế gồm một vi xử lý
dòng AVR (Arduino Due là dòng ARM), cổng USB, các chân analog input, digital I/O
… Ngơn ngữ lập trình cho Arduino dựa trên Wiring (ngôn ngữ Arduino) và được viết
trên phần mềm Arduino IDE
Arduino bao gồm cả Arduino board và Arduino IDE. Định nghĩa chính xác Arduino
là gì thì thật là khó. Arduino giúp gắn kết các nhiệm vụ một cách đơn giản nhất. Ví dụ,
bạn ao ước chế tạo một chiếc oto điều khiển từ xa, hay muốn có một hệ thống tưới cây tự
động… thì Arduino sẽ giúp bạn!
- Arduino Uno là một board mạch vi điều khiển được phát triển bởi Arduino.cc, một
nền tảng điện tử mã nguồn mở chủ yếu dựa trên vi điều khiển AVR Atmega328P. Với
Arduino chúng ta có thể xây dựng các ứng dụng điện tử tương tác với nhau thông
qua phần mềm và phần cứng hỗ trợ.
- Khi arduino chưa ra đời, để làm được một dự án điện tử nhỏ liên quan đến lập
trình, biên dịch, chúng ta cần đến sự hỗ trợ của các thiết bị biên dịch khác để hỗ trợ. Ví
dụ như, dùng Vi điều khiển PIC hoặc IC vi điều khiển họ 8051..., chúng ta phải thiết kế
chân nạp onboard, hoặc mua các thiết bị hỗ trợ nạp và biên dịch như mạch nạp 8051,
mạch nạp PIC...
- Hiện nay Arduino được biết đến ở Việt Nam rất rộng rãi. Từ học sinh trung học,
đến sinh viên và người đi làm. Những dự án nhỏ và lớn được thực hiện một cách rất
nhanh, các mã nguồn mở được chia sẻ nhiều trên diễn dàn trong nước và nước ngồi.
Giúp ích rất nhiều cho những bạn theo đam mê nghiên cứu chế tạo những sản phẩm có
ích cho xã hội.
- Trong những năm qua, Arduino là bộ não cho hàng ngàn dự án điện tử lớn nhỏ,
từ những sản phẩm ra đời ứng dụng đơn giản trong cuộc sống đến những dự án khoa học
phức tạp.

- Cứ như vậy, thư viện mã nguồn mở ngày một tăng lên, giúp ích cho rất nhiều
người mới biết đến Arduino cũng như những chuyên viên lập trình nhúng và chuyên gia
cùng tham khảo và xây dựng tiếp nối....
- Bạn muốn thiết kế điều khiển thiết bị thơng qua cảm biến ánh sáng, Đo nồng độ
hóa chất, khí ga và xử lý thơng qua cảm biến nồng độ và cảm biến khí, Bạn muốn làm 1


con robot mini, Bạn muốn quản lý tắt mở thiết bị điện trong nhà, bạn muốn điều khiển
motor, nhận dạng ID, Khó hơn xíu là bạn muốn làm một máy CNC hoặc máy in 3D mini,
máy bay không người lái (Flycam) một hệ thống thu thập dữ liệu thông qua GSM, xử lý
ảnh,điều khiển vạn vật thông qua internet giao tiếp với điện thoại thông minh...
- Để làm được điều đó, từ đơn giản đến phức tạp bạn cần sử dụng ngơn ngữ lập
trình Arduino dựa trên sơ đồ, hệ thống của bạn thiết kế, thông qua phần mềm
Arduino IDE, để thực hiện những yêu cầu đó đưa về bộ phận xử lý trung tâm (Arduino).
Khi tiếp xúc với Arduino Nano đó là sự tiện dụng, đơn giản, có thể lập trình trực
tiếp bằng máy tính (nhờ Arduino Uno R3) và đặc biệt hơn cả đó là kích thước của nó.
Kích thước của Arduino Nano cực kì nhỏ chỉ tương đương với đồng 2 nghìn gấp lại 2 lần
thơi (1.85cm x 4.3cm), rất thích hợp cho các bạn bắt đầu học vì giá rẻ hơn Arduino Uno
nhưng dùng để tất cả các thư viện của mạch này. Bài này nhằm mục đích giới thiệu về
mạch Arduino Nano và các thơng số kĩ thuật, cùng với đó là những gợi ý ứng dụng khi
bắt đầu với mạch này.

Hình 3.1. Arduino uno


Hình 3.2. Giao diện Arduino 1.0.6
Các dịng sản phẩm của Arduino:
Board: Arduino Uno, Arduino Pro, Arduino Mega, Arduino 101, Arduino Zero,
LilyPad Arduino…
Module: Arduino Pro mini, Arduino Micro, Arduino LCD Module, Arduino Relay

Module, Arduino Driver Module…
Shield: Arduino Proto Shield, Arduino Wifi Shield 101, Arduino Ethernet Shield,
Arduino GSM Shield …
Lập trình ardurino là gì ?
Lập trình arduino là gì? Chúng ta có thể hiểu về Arduino như sau:
Arduino được xem là nền tảng của “mã nguồn mở” được dùng để tạo nên các loại
ứng dụng trong lĩnh vực điện tử, khả năng tương tác với các thiết bị tương ứng nhau hoặc
tương tác với môi trường để thuận lợi hơn.


Arduino được ví như chiếc máy tính mini để người sử dụng dùng để lập trình, xây
dựng và thực hiện các loại dự án về điện tử một cách hữu ích nhất mà không cần đến sự
xuất hiện của các loại cơng cụ chun biệt dùng riêng cho q trình phục vụ nạp code.
Arduino gồm có hai phần chính đó là phần cứng và phần mềm.
- Phần cứng:
Vi điều khiển (hay còn được gọi với cái tên khác là board mạch mã nguồn mở). Một
số board được sử dụng như:
+ Arduino Uno: là một loại board mạch đơn giản nhất phù hợp với đối tượng mới
bắt đầu. Dữ liệu số bao gồm 14 chân, đầu vào gồm 6 chân 5V, khả năng phân giải là
1024 mức. Chạy với tốc độ 16MHz, điện áp từ 7V đến 12V. Kích thước của Board này là
5,5x7cm. Giá 200.000 đồng.
+ Arduino Micro: Bao gồm có đến 20 chân, trong đó chân có thể phát PWM có 7
chân. Thiết kế khá nhỏ gọn, nhẹ, kích thước bảng board là 5 x 2cm.
+ Arduino Pro: Thiết kế mới, chân số khơng có sẵn, tùy vào số chân bạn sử dụng để
gắn trực tiếp và giúp tiết kiệm được khoảng khơng lớn. Thường có 2 loại đó là loại có
nguồn 3.3V và loại có 5V.
+ Arduino Nano: Nếu nói về board có kích thước nhỏ gọn nhất chính là board
Arduino Nano, lắp đặt dễ dàng với kích thước của board này chính là 2 x 4cm.
+ Arduino Mega: Là bộ phận được thiết kế với chân số lên đếm 64 chân, trong đó
có 14 chân phát PWM, 4 cổng truyền tiếp. Kích thước của board là 5 x 10 cm.

+ Arduino Leonardo: Là board khơng có cổng nối USB dùng lập trình. Được thiết
kế tại một chip nhỏ điều khiển. Kết nối qua COM ảo và có thể kết nối với chuột và bàn
phím.
- Phần mềm: Các phần mềm dành riêng hỗ trợ cho sự tích hợp IDE với tác dụng
soạn thảo, nạp chương cho board và biên dịch code.
- Các ứng dụng trong đời sống: Trong đời sống Arduino được sử dụng nhiều và khá
quan trọng trong việc chế tạo ra các thiết bị điện tử chất lượng cao. Một số ứng dụng
dành cho Arduino chính là:


+ Lập trình cho robot: Là bộ phần quan trọng nằm tài trung tâm xử lý, điều khiển
được hoạt động của con robot. Có khả năng thực hiện đọc cảm biến, dùng trong điều
khiển động cơ của sản phẩm.
+ Thực hiện lập trình các loại game tương tác: Arduino tương tác với các trò chơi
các loại trò chơi Tetrix, Marico và nhiều những game khác.
+ Lập trình máy bay khơng người lái.
+ Là một trong những bộ phần quan trọng trong cây đèn giao thông, các hiệu ứng
đèn nháy được cài đặt làm nổi bật các biển quảng cáo.
+ Điều khiển thiết bị ánh sáng cảm biến tốt.
+ Ứng dụng trong máy in màu 3D, điều khiển cảm biến báo hiệu khi bánh chín.
- Khả năng kết nối với những thiết bị khác:
+ Hoạt động một cách độc lập là điều mà Arduino hồn tồn có thể thực hiện được.
+ Kết nối với các thiết bị máy tính, cho phép truy cập vào những tệp dữ liệu thuộc tính
cảm biến bên mơi trường ngồi và cung cấp phản hồi các thông tin.
+ Liên kết, kết nối được với các Arduino khác nhau.
+ Kết nối được với nhiều các thiết bị khác, các chip điều khiển.

3.2. Cảm biến
- Khái niệm:

Cảm biến là thiết bị phản ứng với các tác động (in put) từ mơi trường vật lý xung
quanh nó.Các tác động cụ thể có thể là ánh sáng, nhiệt, chuyển động, độ ẩm, áp suất hoặc
một trong nhiều hiện tượng môi trường khác.Tương tác lại (out put) thường là tín hiệu
điện tử, tín hiệu này chuyển đổi lên màn hình con người có thể đọc được tại vị trí cảm
biến hoặc được truyền qua để đọc hoặc xử lý tiếp.
Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay q trình vật lý hay hóa
học ở mơi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về
trạng thái hay q trình đó
Thơng tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của mơi trường,
phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi ngắn gọn là đo
đạc, phục vụ trong truyền và xử lý thông tin, hay trong điều khiển các quá trình khác.
Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu dị (Test
probe), có thể có kèm các mạch điện hỗ trợ, và nhiều khi trọn bộ đó lại được gọi luôn là
"cảm biến". Tuy nhiên trong nhiều trường hợp thì thuật ngữ cảm biến ít dùng cho vật có
kích thước lớn. Thuật ngữ này cũng không dùng cho một số loại chi tiết, như
cái núm của công tắc bật đèn khi mở tủ lạnh, dù rằng về mặt hàn lâm núm này làm việc
như một cảm biến.
Có nhiều loại cảm biến khác nhau và có thể chia ra hai nhóm chính:
Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, tử ngoại, hồng ngoại, tia X, tia
gamma, hạt bức xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển
động, gia tốc, từ trường, trọng trường,...
 Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ PH, các ion, hợp chất đặc hiệu, khói,...


Các hiện tượng cần cảm biến rất đa dạng, cũng như phương cách chế ra các cảm
biến, và những cảm biến mới liên tục phát triển. Việc phân loại cảm biến cũng phức tạp
vì khó có thể đưa ra đủ các tiêu chí phân loại cho tập hợp đa dạng như vậy được.
- Cảm biến nhiệt độ LM35
 LM35 là một cảm biến nhiệt độ Analog (A0 đến A5 trên board Arduino Uno).

 LM35 không cần phải canh chỉnh nhiệt độ khi sử dụng.
 LM35 thay đổi nhiệt độ nhanh và chính xác.


Cảm biến nhiệt độ LM35.
Cảm biến nhiệt độ LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà
điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius.
Thông số kỹ thuật của cảm biến:


Điện áp hoạt động: 4-20V DC.



Công suất tiêu thụ: 60uA.



Khoảng đo nhiệt độ: -55°C đến 150°C.



Nhiệt độ thay đổi tuyến tính: 10mV/°C.



Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phịng và 3/4°C ngồi khoảng 2°C tới

150°C.
Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định tại

chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ.


Sơ đồ đấu nối
Arduino Uno

Cảm biến nhiệt độ LM35

VCC

+Vs (4 - 20V)

GND

GND

A0

VOUT

- Thiết bị LCD:
Ngày nay thiết bị hiển thị LCD được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều ứng dụng của
vi điều khiển.LCD có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác: nó có khả năng
hiện ký tự đa dạng, trực quan (chữ, số và ký tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng
theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ...
- Hình dáng và kích thước:


Có rất nhiều loại LCD với nhiều hình dáng và kích thước khác nhau, hình trên là
một loại LCD thơng dụng.

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 không 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
Dải nhiệt đo được: -55 độ C đến 150 độ C

3.3.3. Khối hiển thị LCD
LCD 16x2A là loại 2 dòng, 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 board
arduino, dùng để điều khiển các loại động cơ DC, động cơ bước và động 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, dòng tối đa 600mA cho
mỗi kênh điều khiển.
THÔNG 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.
- 2 động cơ step motor loại đơn cực (unipolar) hoặc lưỡng cực (bipolar)
Mạch tích hợp điện trở nối GND giúp cho khơng 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:

Nhiệt độ môi
trường

Senser

Arduino

Hiện thị

LM35

Uno

LCD