Đồ án cơ điện tử: Robot Dò Đường

Đồ án Môn Học

Đồ Án Cơ Điện Tử: Robot Dò Đường

Nhóm:Vũ Văn Thế
Vũ Văn Lượng
Nguyễn Văn Thoại
Lớp : Cơ điện tử 2 – Khóa 7
Trường : Đại học công nghiệp Hà Nội
Giáo viên hướng dẫn: Ngô Văn Tâm
1


Đồ án Môn Học

Chương 1.Giới thiệu chung
1.Lý do chọn đề tài
.
Con người đang phấn đấu thi đua sáng tạo ra các con robot có khả năng làm việc
thay cho con người, chúng ta thường bắt gặp các con robot trong các dây chuyền
công nghiệp sản xuất tự động hay robot giúp việc trong gia đình,robot có thể hoàn
thành những công việc đơn giản đến phức tạp với năng xuất cao.Tầm quan trọng
của robot với cuộc sống con người là rất lớn vì vậy con người đang hết sức cố gắng
phát triển lĩnh vực này cũng như tiến tới sự phát triển vượt bậc của ngành công
nghệ.
Cũng chính vì mục đích đó mà chúng em thực hiện đồ án điều khiển robot dò
đường.
Chúng em thực hiện đề tài này với mong muốn tiếp thu kinh nghiệm về sản
phẩm cơ điện tử, biết về ứng dụng của vi điều khiển và kiểm tra về khả năng của
bản thân.

2 Vấn đề cần làm trong đề tài.
Yêu cầu về chức năng:
Hệ thống có khả năng nhận được tín hiệu báo nhận đường đi.
Hệ thống phải có 1 bộ nguồn hoạt động ổn định trong khoảng 1 thời gian! Tầm 1h
đồng hồ trở lên..và bộ nguồn có thể thay thế dễ dàng hoặc có thể sạc
Hệ thống có khả năng điều khiển tốc độ của bánh xe robot.
Hệ thống phải có thiết bị cảm biến hoạt động tốt để robot di chuyển theo đường đi
đúng ý của người sử dụng
Yêu cầu về mặt kĩ thuật:
Độ chính xác cao
2


Đồ án Môn Học
Có khả năng chống nhiễu tốt
Dễ dàng tựu động hóa
Mềm dẻo trong việc thay đổi cấu trúc và tham số của hệ thống tự động.

3. Phương pháp nghiên cứu.
-Khảo sát thực thế: tìm hiểu tháo lắp những con robot dò line ngoài đời ,
được thiết kế bởi các anh chị đi trước học ngành cơ điện tử, từ đó tìm ra công đoạn
sản suất con robot và những ý tưởng cải tiến máy móc.
-Tìm hiểu qua các bài báo, bài viết liên quan.và qua internet đê nghiên cứu
mô hình phù hợp.
-Học hỏi kinh nghiệm từ thầy giáo hướng dẫn bộ môn đồ án cơ điện tử.
-Xem những video liên quan đến robot dò đường để rút ra tính toán cụ thể.
4. Ứng dụng của robot dò đường
-Được ứng dụng vào công nghệ dò đường di chuyển tự động trong vận
chuyển hàng hóa. Tuy còn sơ khai vê nguyên tắc điều khiển nhưng robot dò đường
đã tạo một bước ngoặc quan trọng trong công nghệ thiết kế và chế tạo robot, mở ra

một kỷ nguyên mới về nghành công nghệ kỹ thuật tự động hóa và đưa tự động hóa
vào sản xuất.
-Có thể dùng để thăm dò những nới mà con người khó di chuyển tới.

3


Đồ án Môn Học
Chương 2 Tổng quan đề tài
1. Tổng quan về robot
1.1. Lịch sử
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, v.v... Vậy robot xuất hiện
từ khi nào? Năm 1921 nhà soạn kịch Karel Capek người Tiệp Khắc đã đưa lên sân
khấu vở kịch có tiêu đề “Romands Univesal Robot”. Theo tiếng Séc “Robot” nghĩa
là “Ngƣời tạp dịch”. Có thể nói đây là một gợi ý, một ý tưởng ban đầu về những
cỗ máy có khả năng thao tác như con người. Đến trước chiến tranh thế giới lần thứ
hai nhu cầu sử dụng những máy móc có khả năng thay thế con ngƣời ở những môi
trường làm việc độc hại đã trở thành một nhu cầu cấp thiết. Ban đầu cơ cấu máy
này hoạt động giống nhƣ tay máy của người vận hành. Cấu tạo của cơ cấu này bao
gồm các thanh và các khớp và hệ thống giây chằng. Người vận hành điều khiển tay
máy thông qua một cơ cấu khuyếch đại cơ khí.Trong chiến tranh thế giới lần thứ
hai (năm 1945), xuất hiện cơ cấu máy được điều khiển từ xa để cầm nắm chất
phóng xạ. Cho đến những năm 1950 cùng với sự ra đời của kỹ thuật điều khiển
chương trình số NC (Number Control) kỹ thuật tay máy lúc này đã kết hợp được cả
kỹ thuật điều khiển xa và điều khiển chương trình số. Sự kết hợp này đã tạo ra
những thế hệ máy điều khiển từ xa có khả năng mềm dẻo, khả năng tự động hoá

cao gọi tên là robot. Năm 1949, máy phay điều khiển số ra đời phục vụ sản xuất ở
Mỹ. Đến năm 1960 George Devol đưa ra mẫu Robot đầu tiên. Năm 1961 cũng tại
Mỹ Robot công nghiệp. (IR: Industrial Robot) đầu tiên đƣa ra thị trường: Robot
Unimat 1990 (Do trƣờng đại học MIT chế tạo) đây là Robot phản hồi lực nó được
ứng dụng vào công nghiệp sản xuất ô tô. Theo con số thống kê thì đến năm 1990
toàn thế giới đã triển khai và ứng dụng khoảng 300.000 IR. Do sự phát triển mạnh
mẽ của kỹ thuật Vi xử lý và Tin học mà số lượng IR tăng nhanh chóng và tính năng
cũng có nhiều bước đột phá, giá thành trên một đơn vị IR giảm dần. Đó là về lịch
sử, còn ngày nay, robot đã có mặt ở khắp nơi, ngay cả trong gia đình chúng ta,
chúng ta cùng điểm qua những con robot mà cả thế giới biết đến
4


Đồ án Môn Học
Tại Việt Nam
Tại Việt Nam quốc đã thực hiện các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng về
robot như: Trung tâm Tự động hoá-Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện Điện tử -Tin
học, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Viện Cơ
học, Viện Công nghệ thông tin thuộc Viện KHCNVN…
Bên cạnh đó, còn phải kể đến Công ty Cổ phần Robot TOSY doanh nghiệp thiết kế
và chế tạo Robot Việt Nam có nhiều sản phẩm ấn tượng trên trường quốc tế.
Các nghiên cứu về động học và động lực học robot được các khoa cơ khí, chế tạo
máy ở các trường đại học và các viện nghiên cứu quan tâm. Ngoài việc tìm các
phương pháp giải các bài toán liên quan đến cơ học của các loại robot nối tiếp,
song song, di động, thì các chương trình mô phỏng kết cấu và chuyển động 3D
được áp dụng và phát triển để minh họa cũng như phục vụ cho phân tích, thiết kế
robot.
Lĩnh vực điều khiển robot rất phong phú, từ các phương pháp điều khiển truyền
thống như PID, phương pháp tính mô men, phương pháp điều khiển trượt đến các
phương pháp điều khiển thông minh như: điều khiển sử dụng mạng nơ ron, logic

mờ, thuật gen và các phương pháp điều khiển tự thích nghi, các phương pháp học
cho robot, các hệ visual servoing.
1.2.Robot trong đời sống và sản xuất
1.2.1.Robot đi xe đạp

5


Đồ án Môn Học

Với chiều cao chỉ với 50cm, chú robot mang “quốc tịch” Nhật này được coi là
“vua” giữ thăng bằng. Vì dù là đạp hay đang dừng xe , khí cụ con quay sẽ luôn giữ
cho chú robot này đứng vững. Một số bộ phận đặc biệt khác cho phép Murataboy
xác định được chướng ngại vật trên đường và giảm xóc khi va phải chướng ngại
vật. Murataboy là ví dụ cho loại robot có khả năng di chuyển bằng 2 chân, đang là
một trong những thách thức lớn của việc nghiên cứu và sản xuất robot.
1.2.2 Robot làm việc nhà
Được nghiên cứu tại trường đại học Karlsruhe (Đức), lĩnh vực ưa thích nhất của nó
là vào bếp. Nhờ những cử động của đôi cánh tay giống hệt nhƣ người, Armar có
khả năng dọn bàn ăn, cho bát đĩa vào máy rửa bát và sắp xếp thực phẩm. Một chiếc
camera kỹ thuật số cho phép nó giúp việc này nhận diện được người đang ra lệnh
và tuân lệnh khi dò thấy những cử chỉ tay của người ấy.

6


Đồ án Môn Học

2 Giới thiệu về robot dò đường
Robot dò đường là 1 biến thể đặc biệt của robot hướng sáng.Sở dĩ nói như vậy là

do chúng có cùng nguyên tắc hoạt động là sử dụng cảm biến quang điện ( quang
trở hoặc diode hồng ngoại) để so sánh cường độ sáng từ đó điềuchỉnh hướng đi
thích hợp. Khi robot đi lệch vào vùng có vạch vẽ, ánh sáng phát ra từ robot không
phản xạ lại như bình thường mà bị đường kẻ hấp thụ 1 phần làm sai lệch độ sáng
giữa 2 cảm biến. Việc còn lại là thiết kế sao cho robot có hành vi khắc phục sự sai
lệch đó và ta có được loại robot đi theo đường vẽ.

Đường đi được vạch sẵn với chiều dài mặt cắt ngang xác định. Đường đi được đặt
trên nền có vật liệu khác loại. Nếu đường đi là vật liệu phản quang thì nền không
phản quang và ngược lại.
Robot sử dụng các LED phát chiếu xuống mặt đƣờng đi hoặc nền. Ánh sáng hồng
ngoại sẽ phản xạ lại khi gặp vật liệu phản quang. Sử dụng cảm biến quang Robot
xác định được trạng thái của mình trên mặt đường: lệch trái hoặc phải so với mặt
đường, còn hoặc không còn trên mặt đường,…; từ đó đưa ra quyết định điều khiển
tương ứng. Dựa trên yêu cầu của đề bài và bám sát với nội dung môn học, nhóm
chọn phương án thiết kế.
Robot vận hành có 3 bánh, 2 bánh sau chủ động, bánh trước xoay tròn định hướng
(bánh đa hướng).Robot dẫn động bằng 2 động cơ 1 chiều đặt ở hai bánh sau.Phần
7


Đồ án Môn Học
dò đường dùng 8 cặp cảm biến (8 led phát và 8 quang trở.), tín hiệu đưa về đi qua
khâu so sánh LM324 để đảm bảo mức điện áp đưa vào vi điều khiển.Phần xử lý
chọn vi điều khiển 89S52 của Atmel.
3.Tìm hiểu các sản phẩm có sẵn
3.1Xe AGV
Khái niệm xe tự hành AGV (Automated Guided Vehicle) là một khái niệm chung
chỉ tất cả các hệ thống có khả năng vận chuyển mà không cần người lái. Trong
công nghiệp AGV được hiểu là các xe chuyên chở tự động được áp dụng trong

các lĩnh vực:
-

Cung cấp sắp xếp linh kiện tại khu vực kho và sản xuất.

-

Chuyển hàng giữa các trạm sản xuất.

-

Phân phối, cung ứng sản phẩm, đặc biệt trong bán buôn.
-

Cung cấp, sắp xếp trong các lĩnh vực đặc biệt như bệnh viên, siêu thị, văn

phòng.
Qua tất cả các ứng dụng trên, AGV thể hiện rất rõ hiệu quả của mình như:
Giúp giảm thiệt hại trong kiểm kê, sắp xếp sản xuất linh hoạt hơn, giảm thiểu
nguồn nhân lực v.v...
AGV còn giúp giảm chi phí chế tạo, tăng hiệu quả sản xuất. Chúng có thể được
chế tạo để chuyển hàng, kéo hàng, nâng hoàng cấp phát cho một số vị trí làm việc
nhất định.

8


Đồ án Môn Học

3.2 Xe mcr

- Thường được xuất hiện trong các cuộc thi lập trình điều khiển xe robot tự
vận hành dành cho các bạn sinh viên, học sinh phổ thông.
Xe mcr cũng được gọi là 1 con robot dò line bám vach với thiết kế cảm biến
dò line. Giúp xe tự di chuyển theo 1 đường được vạch ra.

9


Đồ án Môn Học
4 Tổng quan về vi điều khiển 8051.
4.1.Giới thiệu
4.1.1. Giới thiệu chung
MCS-51 là họ vi điều khiển của hãng Intel. Vi mạch tổng quát của họ MCS-51 là
chip 8051.
Chip 8051 có một số đặc trưng cơ bản sau:
– Bộ nhớ chương trình bên trong: 4 KB (ROM).
– Bộ nhớ dữ liệu bên trong: 128 byte (RAM).
– Bộ nhớ chương trình bên ngoài: 64 KB (ROM).
– Bộ nhớ dữ liệu bên ngoài: 64 KB (RAM).
– 4 port xuất nhập (I/O port) 8 bit.
– 2 bộ định thời 16 bit.
– Mạch giao tiếp nối tiếp.
– Bộ xử lý bit (thao tác trên các bit riêng lẻ).
– 210 vị trí nhớ được định địa chỉ, mỗi vị trí 1 bit
. – Nhân / Chia trong 4 µs. Ngoài ra, trong họ MCS
-51 còn có một số chip vi điều khiển khác có cấu trúc tương đương như sau

10

Đồ án Môn Học

5. Giới thiệu về cảm biến
5.1.Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại
lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng có thể đo và xử lý được.
Các đại lượng đo (M) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất, trọng
lượng…) tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện
như (như điện tích, điện áp, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho
phép xác định giá trị của đại lượng đó.
Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (M)
S = F(M)
Người ta gọi (S) là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến. (M) là đại lượng
đầu vào hay kích thích ( có nguồn gốc đại lượng cần đo). Thông qua đo đạc (S) cho
phép nhận biết giá trị (M)
11


Đồ án Môn Học

5.2. Phân loại cảm biến:
*Theo nguyên lý chuyển đổi giữa đáp ứng kích thích
Hiện tượng

Chuyển đổi và đáp ứng kích thích

Vật lý

- Nhiệt điện; - Quang điện; - Quang từ
- Điện từ; - Quang đàn hồi; - Từ điện
- Nhiệt từ....

Hoá học

- Biến đổi hoá học ; - Biến đổi điện hoá
- Phân tích phổ…..

Sinh Học

- Biến đổi sinh hoá; - Biến đổi vật lý.
- Hiệu ứng trên cơ thể sống

*Theo dạng kích thích.
Âm thanh - Biên pha, phân cực - Phổ - Tốc độ truyền sóng
- Điện tích, dòng điện - Điện thế, điện áp - Điện trường (biên, pha, phân
Điện
cực, phổ) - Điện dẫn, hằng số điện môi ...
- Từ trường (biên, pha, phân cực, phổ) - Từ thông, cường độ từ trường Từ
Độ từ thẩm
- Biên, pha, phân cực, phổ - Tốc độ truyền - Hệ số phát xạ, khúc xạ - Hệ
Quang
số hấp thụ, hệ số bức xạ
- Vị trí - Lực, áp suất - Gia tốc, vận tốc - Ứng suất, độ cứng - Mô men Cơ
Khối lượng, tỉ trọng - Vận tốc chất lưu, độ nhớt
Nhiệt
- Nhiệt độ - Thông lượng - Nhiệt dung, tỉ nhiệt
Bức xạ - Kiểu - Năng lượng - Cường độ ...

*Theo tính năng của bộ cảm biến:
- Độ nhạy - Độ chính xác - Độ phân
giải - Độ chọn lọc - Độ tuyến tính -

- Khả năng quá tải - Tốc độ đáp ứng - Độ ổn
định - Tuổi thọ - Điều kiện môi trường - Kích
12


Đồ án Môn Học
Công suất tiêu thụ - Dải tần

thước, trọng lượng- Độ trễ

*Phân loại theo phạm vi sử dụng
Công nghiệp
- Nghiên cứu khoa học
- Môi trường, khí tượng
- Thông tin, viễn thông
- Nông nghiệp
- Dân dụng
- Giao thông
- Vũ trụ
- Quân sự
*Phân loại theo thong số mô hình.
-Cảm biến tích cực đầu ra là nguồn áp, nguồn dòng (NPN, PNP…)
-Cảm biến thụ động được đặc trưng bởi thông số R, L, C, M…..tuyến tính hoặc phi
tuyến
-Đường cong chuẩn của cảm biến là đường cong được biểu diễn sự phụ thuộc vào
đại lượng điện (S) ở đầu ra của cảm biến vào giá trị của đại lượng đo (m) ở đầu
vào.

6 Động cơ DC

6.1.lý thuyết
Động cơ DC cũng là một cơ cấu chấp hành cơ-điện, biến năng lượng điện
thành các chuyển động cơ học.
Động cơ DC hoạt động được dựa trên 2 định luật Loren và Faraday. Cấu tạo
của động cơ DC gồm phần ứng, phần kích từ, chổi than và cổ góp. Có 5 loại động
13


Đồ án Môn Học
cơ DC là : động cơ kích từ nối tiếp, động cơ kích từ song song, động cơ kích từ
hỗn hợp, động cơ kích từ độc lập và động cơ nam châm vĩnh cửu.

Hình 2.26: Cấu tạo động cơ DC
Các trạng hoạt động của động cơ DC khá đơn giản, phân tích dựa trên đường
đặc tính cơ của động cơ. Gồm các trạng thái khởi động và trạng thái hãm. Do
đường đặc tính cơ là một đường thẳng, nên việc phân tích sự phụ thuộc của momen
và vận tốc của động cơ ở các trạng thái đơn giản.
w

w0

wdm

M
Mdm

Mnm

Hình 2.27: Đường đặc tính cơ động cơ DC
14

Đồ án Môn Học
6.2 Điều khiển tốc độ động cơ DC
Có nhiều phương pháp được sử dụng để điề khiển tốc độ cho động cơ điện
một chiều .
Điều khiển motor sử dụng mạch công suất tương tự: Bộ mạch công suất là
khâu kết nối giữa bộ điều khiển và động cơ. Bộ mạch công suất tương tự là mạch
khuyếch đại dòng điện hoặc điện áp. Mạch công suất sử dụng các transistor công
suất, FET, Transistor Darlington, IC khuyếch đại. Thường các bộ khuyếch đại là
khuyếch đại dòng điện.
Điều khiển động cơ một chiều sử dụng điều chế độ rộng xung (PWM): tín hiệu
vào mạch công suất có thể nhận trực tiếp từ vi xử lý của bộ điều khiển ( Không
phải qua bộ chuyển đổi DAC ). Đó là một dãy xung có biên độ không đổi và độ
rộng thay đổi.

Hình 2.28: Giản đồ xung phương pháp PWM
Điều khiển động cơ một chiều sử dụng mạch chỉnh lưu: Được áp dụng đối với
loại động cơ công suất lớn, sử dụng nguồn cấp là mạch xoay chiều được chỉnh lưu
thành mạch một chiều. Có thể thay đổi giá trị điện áp một chiều nhờ thay đổi góc
mở của các thiết bị chỉnh lưu. Thiết bị mạch công suất thường sử dụng là các con
thyristor. Đóng mở các van công suất này sẽ thay đổi được giá trị điện áp. Quá
trình phát xung để điều khiển tốc độ động cơ:

15


Đồ án Môn Học
UA
t

UB
t
t
Udk

Urc
UD

t

UE
UF
t
Xdk

t
Ud
t

t1

t2

t3

t4

t5

Hình 2.29: Giản đồ phát xung mạch chỉnh lưu
Trong đề tài, với động cơ công suất tương đối nhỏ nên nhóm sử dụng phương
pháp điều chế độ rộng xung PWM để điều khiển các động cơ của robot.

16


Đồ án Môn Học
Chương3:Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống
. 1.Cấu trúc cơ bản
Sơ đồ khối

Trong đó:
– Khối hiển thị: là 8 led hiển thị cho cảm biến dò đường vs 2 led báo lỗi
– Khối cảm biến: bao gồm các cảm biến nhận tín hiệu vạch trắng.
– Khối điều chỉnh: là khối giao tiếp giữa người điều khiển và Robot. Đó là các nút
nhấn chọn chương trình và các vi trở điều chỉnh độ nhạy của cảm biến.
17


Đồ án Môn Học
– Khối công tắc hành trình: các công tắc hành trình sử dụng cho việc xác định
trạng thái của cơ cấu chấp hành và trạng thái của robot
– Khối VĐK: quan trọng nhất là chip 89S52 điều khiển toàn bộ hoạt động của
Robot: nhận tín hiệu từ khối cảm biến,khối điều chỉnh, sau đó gửi tín hiệu qua khối
hiển thị và điều khiển khối cơ cấu chấp hành.
– Khối cơ cấu chấp hành: là mạch công suất dùng để điều khiển động cơ bánh xe,
và các động cơ của các cơ cấu chấp hành.

2.Xây dựng mô hình cơ khí.

Để xây dựng mo hình robot dò đường chúng em đã sử dụng phần mềm
solidworks, một trong những phần mềm vẽ cơ khí rất tiên tiến hiện nay.
(File trên máy tính)

Chương 4. Thiết kế robot dò đường.
1.Thiết kế cơ khí.
Từ yêu cầu của đề tài, nhóm quyết định thiết kế một khung cơ khí như mô hình
thiết kế mô phỏng. Quá trình thiết kế đảm bảo độ chính xác của các chi tiết. Độ
cứng vững trong quá trình di chuyển.
*Mô tả các chi tiết kết cấu cấu robot.

18


Đồ án Môn Học
STT

Tên chi tiết

Số lượng

1

Khung robot

1

2

Thanh cảm biến

1

3

Động cơ

2

4

Bánh sau

2

5

Bánh lái

1

6

Động cơ DC

2

7

Acquy 6v

1

1.1.Khung chính của robot dò đường.
Khung chính là nơi gá các bộ phận của robot như hệ thống bánh xe,các bảng
mạc, động cơ và gắn thanh cảm biến
Khung chính của robot được làm bằng nhựa mika tấm dày 3mm để đảm bảo
độ cứng vững của robot trong quá trình di chuyển. Khung được thiết kế có chiều
dọc khoảng 28cm,chiều rộng khoảng 21cm, cũng tương đối nhỏ gọn.

19


Đồ án Môn Học

1.2 Thanh cảm biến.
Cũng được thiết kế bằng nhựa mika có độ dày 3mm,Có chiều dài 210mm,
chiều rộng 130mm.Khá là nhỏ và gọn nhẹ dùng để gắn cảm biến và kết nối với
bánh lái giúp xe dễ dàng hoạt động khi dò đường

20


Đồ án Môn Học

1.3 Bánh và bánh lái
Bánh và bánh lái cơ được chế tạo bằng nhựa và được gia công tiện theo
đúng kích thước trên bản vẽ. Chúng được gắn lên trục động cơ và bắt lên thân
robot có nhiệm vụ dẫn và truyền chuyển động .


Bánh gắn với động cơ:
- Đường kính ngoài D=50mm
- Độ dày 25mm
- Đường kính lỗ bắt động cơ 4mm.
- Được làm băng nhự mika.

21


Đồ án Môn Học



Bánh lái gắn với puly dẫn động.
- Đường kính ngoài d=14mm
- Độ dày 10 mm
- Đường kính lỗ bắt lục 4mm và đệm pu ly.

2.Thiết kế khối.
2.1 Khối nguồn cấp cho robot

Sơ đồ mạch nguồn của robot
22


Đồ án Môn Học
Dùng nguồn 12V để cấp điện áp vào, sau đó thông qua khối lọc, hạ áp dùng 7805
ta lấy ra điện áp 5V ổn định để cung cấp cho các khối còn lại. Ngoài ra còn có một
số biện pháp bảo vệ như dùng cầu chi 2A, dùng diode chống ngược nguồn

2.2 Khối cảm biến dò đường
Cảm biến quang dò đường là thành phần quan trọng không thể thiếu trong điều
khiển lộ trình chạy của Robot một cách chính xác và đẹp mắt. Sơ đồ mạch được
lựa chọn là kiểu thông dụng do đơn giản nhưng để nâng cao khả năng nhận dạng
vạch trắng và phù hợp với việc dùng chung nguồn vi điều khiển +12V, ta sẽ nâng
cao điện áp cung cấp cho cảm biến, tăng số led phát ánh sáng trắng.

Sơ đồ cảm biến dò đường
Điện áp đặt lên các led siêu sáng trắng có điện áp khoảng 2V, dòng qua led từ 10
đến 15mA. Ta có thể chọn điện trở hạn dòng cho led siêu sáng:
Điện trở led =270 ôm

23


Đồ án Môn Học
Ở đây ta dùng LED siêu sáng và quang trở để cảm biến dò đường. Khi Led phát tín
hiệu và có tín phản lại thì quang trở sẽ thay đổi điện trở nó phát tín hiệu vào
LM324 để so sánh rồi đƣa vào vi điều khiển để vi điều khiển xử lý rồi đưa ra tín
hiệu để phát lệnh điều khiển động cơ.

Chức năng của khối:
– Tạo tín hiệu phản hồi về khối vi xử lý trung tâm để từ đó điều khiển động cơ.
– Nguyên lý hoạt động: Khi có ánh sáng thì điện trở của quang trở sẽ giảm và
ngược lại, điện trở của nó thay đổi cỡ từ 0.5k (khi có ánh sáng) đến 250k (không
có ánh sáng), ta sử dụng led phát làm nguồn sáng cho nó.
Khi gặp nền trắng, ánh sáng sẽ phản xạ lên quang trở làm điện trở nó giảm xuống
và khi gặp vạch đen (băng keo đen) thì ánh sáng sẽ khó phản xạ nên quang trở
nhận ít ánh sáng => trở nó tăng. Từ đó dựa vào 2 quang trở, robot có thể phân biệt
được vạch đen trên nền trắng (dưới sự hỗ trợ của opamp so sánh).

2.3. Khối động lực Loại động cơ ta sử dụng là 2 động cơ DC-4V, phục vụ cho việc
điều khiển xe tiến, lùi, tăng tốc, quay phải, quay trái, với các cấp tốc độ khác nhau

24


Đồ án Môn Học

Sơ đồ mạch động lực Nguyên lý làm việc:
– Khi rơle chưa được kích hoạt thì nam châm điện không hoạt động nên tiếp điểm
của cầu H giữ nguyên vị trí ban đầu. Tức là tiếp điểm 4 và 6 (cầu H) đƣợc nối với
nhau, tiếp điểm 13 và 11 (cầu H) được nối với nhau. Khi có xung kích vào PWM,
dòng điện chạy tới tiếp điểm 4 (cầu H), qua tiếp điểm 6 (cầu H) rồi qua động cơ về
tiếp điểm 11 (cầu H), qua tiếp điểm 13(cầu H) rồi về âm nguồn (nối đất). Do vậy,
động cơ quay theo chiều thuận. – Khi rơle được kích hoạt thì nam châm điện hoạt
động kéo tiếp điểm của cầu H làm tiếp điểm 4 và 8 (cầu H) đƣợc nối với nhau, tiếp
điểm 13 và 9 (cầu H) đƣợc nối với nhau. Khi có xung kích vào PWM, dòng điện
chạy tới tiếp điểm 4 (cầu H), qua tiếp điểm 8 (cầu H) rồi qua động cơ về tiếp điểm
9 (cầu H), qua tiếp điểm 13(cầu H) rồi về âm nguồn (nối đất). Do vậy, động cơ
quay theo chiều nghịch.
2.4 Khối xử lý trung tâm
*Bộ vi điều khiển AT89S52 từ ATMEL CORPOCATION
Đăc điểm và chức năng hoạt động của các Ic họ Msc -51 hoàn toàn tương tự như
nhau. Ở đây giới thiệu Ic 8951 là một họ vi điều khiển do hãng intel của mỹ sản
xuất. Chúng có các đặc điểm chung như sau:
Các đặc điểm của 89s52 được tóm tắt như sau:
4kb rom
4kb rom bên trong
128 byte ram nội.
4 Port xuất nhập I/0 8 Bit.

2 bộ định thời 16 bit.
Mạch giao tiếp nối tiếp.
25