Đồ án 5 xe lăn thông minh điều khiển bằng mắt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

Đinh Hoài Nam
Đặng Văn Hùng
Nguyễn Đình Hùng Phú

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE LĂN THÔNG MINH
ĐIỀU KHIỂN BẰNG MẮT PHỤC VỤ NGƯỜI TÀN TẬT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

1

NGHỆ AN - 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

Đinh Hoài Nam
Đặng Văn Hùng
Nguyễn Đình Hùng Phú

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE LĂN THÔNG MINH
ĐIỀU KHIỂN BẰNG MẮT PHỤC VỤ NGƯỜI TÀN TẬT

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
2

Ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Hồ Sỹ Phương

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE LĂN THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN
BẰNG MẮT PHỤC VỤ NGƯỜI TÀN TẬT
Tóm tắt đồ án:
Theo thời gian cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ những chiếc xe lăn
ngày càng trở nên phong phú và tiện ích hơn cho người sử dụng. Trước đây xe lăn chỉ
đơn thuần là những loại thô sơ, chủ yếu dùng sức của đôi tay để di chuyển như: xe lăn
tay khung cứng, sau đó để thuận tiện cho việc vận chuyển nhẹ nhàng đỡ cồng kềnh
người ta đã cho ra đời xe khung gấp. Rồi xe lăn có thể tự điều chỉnh tư thế nằm ngồi, xe
có ghế vệ sinh và ngày nay nó đã trở lên thuận tiện hơn với xe gắn động cơ giúp người
dùng không cần nhiều đến sức mạnh của đôi tay trong việc di chuyển nữa.Xe lăn hướng
tới những người bệnh mất hoặc bị giảm khả năng di chuyển. Tuy nhiên, trong một số
trường hợp người bệnh bị liệt toàn thân, việc di chuyển và điều khiển xe lăn bằng tay là
điều không thể. Từ đó, nhóm chúng em có ý tưởng chế tạo xe lăn điện điều khiển bằng
mắt để bệnh nhân bị liệt và có vấn đề khó khăn về di chuyển đều có thể tiếp cận được.
Chế độ điều khiển bằng con ngươi (mắt) của bệnh nhân, một camera được kết nối bởi
điện thoại thông minh sẽ tiếp nhận ảnh mắt sau đó đưa hình ảnh qua bộ xử lý trên phần
mềm Matlab và đưa ra hướng đi trái, phải, tiến, lùi theo tín hiệu mắt bệnh nhân. các
động cơ xe lăn sẽ được điều khiển qua bộ xử lý với hình ảnh từ điện thoại thông minh
như một phương tiện hỗ trợ điều khiển được.
Mô hình gồm một xe lăn thực tế, tính toán tải trọng cho người bình thường, xử
dụng các chương trình như Matlab và Arduino để thiết kế và xây dựng chương trình.
Đồ án cũng nghiên cứu kiến thức về mạch vi điều khiển Arduino Uno R3, mạch
cầu H 43A (IBT2) và một số cảm biến trong thiết kế, chế tạo và điều khiển xe lăn, từ đó,
lựa chọn các thiết bị phần cứng liên quan để làm xe lăn. Phương pháp nghiên cứu là dựa
trên cấu trúc phần cứng, sơ đồ khối của các module chuẩn hóa, đưa ra cách lắp mạch với
Arduino, cấp nguồn cho module, thực hiện giao tiếp. Giao tiếp Arduino UNO R3 với
3

module mạch cầu H 43A (IBT2) để điều khiển động cơ, thực hiện chức năng di chuyển
cho xe lăn. Giao tiếp Arduino UNO R3 với module Bluetooth và module giảm tốc để
điều khiển xe lăn rẽ theo hướng mong muốn.
Sau khi chế tạo, mô hình được mang ra thử nghiệm ở điều kiện thực tế. Những bài
kiểm tra điều khiển hướng di chuyển, vượt dốc, phát hiện nguy hiểm giúp ta kiểm tra,
phát hiện được những sai sót trong thiết kế và lập trình.

4


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, thiết kế mô hình xe lăn thông
minh hai chế độ phục vụ người tàn tật” là công trình nghiên cứu của nhóm dưới sự
hướng dẫn của ThS. Hồ Sỹ Phương. Các tài liệu được sử dụng đều có nguồn gốc rõ ràng
và được ghi trong mục tài liệu tham khảo. Nếu sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và
các hình thức kỷ luật của nhà trường.

Nghệ An, ngày

tháng

năm 2018

Sinh viên thực hiện

Đinh Hoài Nam
Đặng Văn Hùng
Nguyễn Đình Hùng Phú

5


CHƯƠNG 1. TÌM HIỂU TỔNG QUAN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ MÔ HÌNH XE LĂN

1.1. Tìm hiều tổng quan về xe lăn trên thị trường
1.1.1. Khảo sát thị trường xe lăn
Khi tiến hành tính toán thiết kế một sản phẩm mới thì thông thường chúng ta sẽ
khảo sát các sản phẩm tương tự nhằm tận dụng ưu điểm của sản phẩm đó, rút ngắn thời
gian nghiên cứu tính toán thiết kế. Ở đây để thiết kế một xe lăn mới, trước hết tác giả
khảo sát một số xe lăn cùng loại của các nhà sản xuất như Trung Quốc, Mỹ và các nhà
sản xuất nội địa có sẵn trên thị trường…
Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại xe của nhiều nhà sản xuất khác nhau:
trong nước, nước ngoài. Do đó mà giá thành, kiểu giáng, giá thành cũng như chất lượng
của các loại xe lăn cũng khác nhau (giá thành trên thị trường hiện giao động từ 1 triệu
đến hàng chục triệu đồng, có thể là khung nhôm, sắt hoặc inox).
Mặt khác xe lăn là một mặt hàng hầu như không có thị trường, cơ sở phân phối do
đó các cơ sở sản xuất đa phần chỉ sản xuất theo đơn đặt hàng của các tổ chức nhân đạo
phi chính phủ để trợ cấp cho người tàn tật hoặc nhà nước ta hỗ trợ cho các thương bệnh
binh hoặc con em của người bị ảnh hưởng của chiến tranh, chỉ một phần rất nhỏ được
bán ra ngoài với mục đích thương mại.
Chính vì vậy mà điều kiện để phát triển và sản xuất của các loại xe này gặp nhiều
khó khăn, do đó các cơ sở sản xuất của ta được trợ cấp một số tiền để có thể duy trì sản
xuất và hoạt động. Hơn nữa xe lăn là một mặt hàng không bị đánh thuế cũng tạo điều
kiện phát triển. Tuy nhiên do cơ sở sản xuất còn lạc hậu, sản xuất nhỏ lẻ đơn chiếc nên
đã đẩy giá thành của sản phẩm lên cao, độ chính xác khi gia công thấp.
Trong khi đó thị trường nước ngoài lại ngập tràn xe Trung Quốc vs giá thành rẻ
hơn. Tuy nhiên giá cả này vẫn cao với những người có nhu cầu sử dụng xe lăn do các
loại xe nhập vào nước ta chủ yếu là xe nhập lậu, không có thương hiệu rõ ràng, chưa qua
6

thẩm định về độ an toàn do đó độ an toàn thấp hơn., nhanh hỏng hơn nhưng lại có ưu
điểm là giá thành thấp hơn, mẫu mã phong phú và tính năng đa dạng hơn.
Đặc điểm chung của các loại xe ở nước ta hiện nay vẫn là xe thô sơ ( dùng cơ bắp
để di chuyển ) điều này do nhiều nguyên nhân mà việc lắp động cơ vào xe khó thực hiện
ví dụ như:
- Giá thành cao (tăng 5 -6 lần khi lắp động cơ) mà nhu cầu của người tàn tật chưa
thể đáp ứng ( nếu có thì một bộ phận rất nhỏ có khả năng chi trả ).
- Do đòi hỏi về mức độ an toàn giao thông ở nước ta: khi một phương tiện tham
gia giao thông thi người điều khiển phương tiện phải có giấy phép lái xe ( điều này phi
thực tế với người tàn tật ).
1.1.2. Phân loại xe và đối tượng sử dụng
Quá trình khảo sát và dựa vào những tính năng của các loại xe và do đặc thù của
người sử dụng, tính năng và các đoạn đường mà người đó di chuyển mà xe lăn được
chia làm nhiều loại khác nhau, mỗi loại được thiết kế theo các chuẩn mực hay mục đích
khác nhau sao cho thuận tiện với đối tượng sử dụng. Do đó ta có các cách phân loại xe
như sau:
- Phân loại theo khả năng của người sử dụng.
+ Xe dành cho người có khả năng sử dụng đôi tay.
+ Xe dành cho người bại não hay mất khả năng sử dụng đôi tay.
- Phân loại theo khoảng cách mà người đó di chuyển.
+ Xe dùng cho đoạn đường ngắn, nhỏ (di chuyển trong nhà, đi dạo).
+ Xe dùng để đi đường trường, tốc độ di chuyển cao hơn (tương đương với
xe đạp).
- Phân loại theo thiết kế.
+ Xe ráp (Cách chi tiết được ráp lại với nhau).
+ Xe cố định ( Các chi tiết gắn cứng với nhau).
7

- Phân loại theo mức độ hiện đại của các loại xe.
+ Xe thô sơ.
+ Xe điện.
- Phân loại theo cơ cấu điều khiển.
+ Xe dùng sức người.
+ Xe điện.
1.1.3. Đánh giá đặc điểm kết cấu các loại xe lăn
Trên thị trường hiện nay tồn tại nhiều loại xe lăn, tùy thuộc vào đối tượng, mục
đích sử dụng mà xe lăn có kết cấu và giá thành khác nhau sao cho phù hợp với thể trạng
mức độ của người sử dụng, hiện nay trên thế giới có 2 loại xe cơ bản:
+ Xe thô sơ (chuyển động nhờ sức người).
+ Xe điện (chuyển động nhờ động cơ điện).
- Xe thô sơ.
Các bộ phận điều khiển đề dựa vào sức người, với xe thô sơ chiếm khoảng 95%
thị trường trên toàn thế giới, nó tồn tại ở các dạng dùng cơ, hoặc dùng cơ cấu bẩy động
để di chuyển dễ dàng hơn

8


Hình 1.1: Xe lăn thô sơ có gắn bô vệ sinh

- Xe điện.

Hình 1.2: Hình ảnh xe lăn điện
Loại xe này đa dạng và phong phú hơn về kiểu dáng, mẫu mã, có nhiều tính năng
hơn. Loại xe này hiện nay đang phát triển ở một số nước có nền kinh tế phát triển như
Mỹ, Hà Lan, Pháp …
Xe dành cho người bại não ( liệt toàn thân) hay người mất khả năng sử dụng đôi

tay (tàn tật, hoặc có vấn đề về tay) của mình:
Do đặng điểm người sử dụng mất khả năng điều khiển cơ thể theo ý muốn hoặc
mất đi khả năng nhận thức (sống thực vật). Chính vì thế mà loại xe này được thiết kế với
độ an toàn cao hơn so với xe lăn bình thường, mặt khác các đối tượng này ít di chuyển
do đó kết cấu của nó phức tạp hơn (gắn động cơ, chạy điện), bên cạnh đó nếu có di
chuyển sẽ dùng các bộ phận khác để thực hiện điều khiển. Ví dụ như tín hiệu mắt, tín
hiệu sóng não, hay cử chỉ khuôn mặt. Các thành phần chính của loại này là:
+ Khung cứng xe.

9


+ Một số bộ phận an toàn được lắp them như: dây đeo an toàn, bô vệ sinh ở
đệm ghế ngồi…
+ Động cơ truyền động
+ Nguồn chạy động cơ
+ Bộ điều khiển
+ Cảm biến và bộ nhận tín hiệu
1.2. Thiết kế sơ bộ mô hình xe lăn
1.2.1. Thiết kế chức năng
Hướng đến đối tượng là những người mất khả năng sử dụng đôi chân và đôi tay
như những người bệnh thông thường. Mô hình được tích hợp camera thu tín hiệu, bộ
điều khiền và module giảm tốc giúp người sử dụng chỉ cần ngồi và điều khiển hướng đi
của xe một cách dễ dàng bằng tín hiệu mắt. Có thể điều khiển hướng di chuyển của xe
lăn.
Quá trình điều khiển bộ điều khiển xử lý sẽ thu nhận tín hiệu từ mắt trích từ camera
cả điện thoại thông minh. Lúc này, cảm biến siêu âm được tích hợp trên xe lăn sẽ phát
hiện và tín hiệu điều khiển sẽ truyền về Arduino xử lý và lúc này xe sẽ điều hướng phù
hợp theo ý ngời điều khiển.
1.2.2. Tính và lựa chọn thông số kĩ thuật cho xe

- Tính và lựa chọn thông số kĩ thuật cho xe đa dụng.
Khi tính toán thiết kế xe lăn, các thông số của xe phụ thuộc rất nhiều vào cơ thể của
người sử dụng. Các thông số cơ bản là: chiều rộng, chiều dài, chiều cao và tải trọng cho
phép.
Với chiều cao trung bình của người Việt Nam là 165cm thì bề rộng của ghế từ 400
–500 mm, chiều ngang (tính từ điểm dựa lưng đến đầu gối) khoảng 350 – 450 mm.
10


Chọn bề rộng x bề ngang = 500 x 550 mm.
Chiều cao của xe dao động trong khoảng 800 – 1000 mm.
Thiết kế khung xe:
Chọn kích thước: Khi thiết kế xe lăn, các kích thước được lấy dựa theo kích thước
trung bình của cơ thể con người, do đó nhất thiết phải đảm bảo các điều kiện sau:
- Bề rộng ( Nhìn thẳng từ mặt người sử dụng ).
- Bề ngang ( Nhìn từ bên hông người sử dụng ).
- Chiều cao ( Từ đất đến sàn, từ sàn đến tỳ tay, từ mặt sàn đến phần dựa lưng).

Hình 1.3: Quy định kích thước xe lăn
Nhất thiết các kích thước bề ngang, bề rộng, chiều cao phải lớn hơn kích thước cơ
thể lúc ngồi xuống và tuân theo các kích thước về không gian sử dụng xe (tựa lưng, ghế
ngồi, nâng, hạ, dựa lưng, tỳ chân) dễ điều khiển, người dùng ngồi cảm thấy thoải mái
nhất
11


Không gian tối thiểu: Là khoảng không gian tối thiểu mà người sử dụng có thể điều
khiển được xe lăn mà không cần có quá nhiều động tác đảo ngượi chuyển động. Việc
xác định được không gian tối thiểu của xe giúp cho việc thiết kế và quy hoạch nhà ở hay
nhưng địa chỉ của người tàn tật được thuận tiện hơn ( nhà vệ sinh, cửa ra vào...)

Hình 1.4: Quy định không gian hoạt động tối thiểu của xe lăn
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO MÔ HÌNH XE LĂN
2.1. Tính toán chọn động cơ cho xe
Xe lăn có thiết kế 4 bánh với 2 bánh sau được gắn với 2 động cơ riêng biệt, trọng
lực của xe sẽ được trải đều trên 4 bánh. Dựa vào các thông số đầu vào giả thiết như tốc
độ xe, khối lượng, ta có thể tính được mô men xoắn tác dụng lên các bánh xe.

12


Hình 2.1: Mô phỏng bài toán trên hệ tọa độ
Bài toán: Tính toán lựa chọn động cơ.
Mô men xoắn = lực tác dụng * đường kính bánh
Công thức tính vận tốc của xe lăn.
Vận tốc = (gia tốc * thời gian)/2 + vận tốc ban đầu.
Bây giờ chúng ta giả sử bài toán cho xe lăn với các điều kiện sau:
Khối lượng vật nặng và xe : M =30+60= 90 kg.
Tốc độ tối đa: v = 50m/phút.
Độ dốc tối đa : .
Gia tốc : .
Bán kính vòng lip truyền động: r = 15 cm = 0.15m.
fw là lực đẩy tác dụng lên bánh xe.
fg là lực kéo xe lăn xuống dốc do trọng lực.
Ta có:
Mô men xoắn: T= fw*r.
Trong vật lý các lực phải cân bằng.
13

∑lực=0.
Nếu xe lăn di chuyển với tốc độ không đổi tổng của tất cả các lực sẽ bằng không.
∑lực.
Chúng ta sẽ tập trung vào trạng thái tăng tốc cho xe lăn từ trạng thái đứng yên :
∑lực = ftổng = fw – fg = Ma
Fw = Ma + fg

Cuối cùng:
T= M(a + gsin θ)r
Với M = 5kg , r= 0.06m
Ta có :
T=90 0,15 m =
ở đây xe lăn chúng ta sử dụng gắn vs 2 động cơ nên :
Tmỗi bánh = 35 Nm
Từ các tính toán mô men xoắn cho mỗi bánh xe ta có các tính toán công mô men
xoắn và công suất động cơ.
Mô men xoắn mỗi bánh chính là mô men cần thiết cho mỗi động cơ.
Tiếp theo chúng ta sẽ xác định tốc độ quay cần thiết của động cơ (rpm).
Tốc độ 50m/phút đổi ra số vòng/ phút:
Ω = 53 rpm. Ta chọn Ω = 55 rpm
Vận tốc góc:

14


Cuối cùng ta sẽ xác định công suất động cơ cần thiết :
P= T* ω.
ω = vận tốc góc.
vận tốc góc tính bằng rad/s.
P= 35 Nm * 5,8 rad/s = 203 (w).

Vậy công suất cho mỗi động cơ:
Vậy để đáp ứng điều kiện bài toán ta cần động cơ có các thông số sau:
Pđộng cơ >= 203 (w)
Ω >= 55 (rpm)
Trên thực tế có rất nhiều loại động cơ khác nhau với các ưu điểm và áp dụng riêng
của từng loại. Nhìn vào đây chúng ta có thể lựa chọn được loại động cơ phù hợp với yêu
cầu của đề tài.
- Động cơ điện một chiều D
Tốc độ nhanh, động cơ xoay vòng liên tục. Được sử dụng cho các thiết kế cần phải
có một thiết bị quay với tốc độ RPM, ví dụ như trục bánh xe ô tô, cánh quạt máy bay,…
- Động cơ servo
Tốc độ nhanh, mô-đen xoắn cao, luân chuyển chính xác trong một góc giới hạn.
Nói chung, đây là một động cơ có hiệu suất cao để thay thế cho động cơ bước, nhưng có
thiết lập phức tạp hơn với PWM điều khiển. Động cơ này thích hợp để ứng dụng cho các
cánh tay, chân robot hoặc ứng dụng để điều khiển các loại bánh lái,vv...
- Động cơ bước
Tốc độ chậm nhưng xác định chính xác hướng khi xoay, dễ dàng thiết lập và kiểm
soát. Ưu điểm vượt trội của động cơ bước là ở khả năng kiểm soát vị trí chính xác.
Trong trường hợp động cơ trợ lực yêu cầu cần có một cơ chế xoay chiều và mạch dẫn
15


trong việc xác lập định vị vị trí, hướng hoạt động của động cơ, một động cơ bước hoàn
hảo có thể kiểm soát và giải quyết các yêu cầu này thông qua tính chất đặc trưng của
mình khi quay bởi các “bước” ngắt mạch thiết kế bên trong. Động cơ bước được ứng
dụng rộng rãi cho các máy in 3D và các thiết bị in ấn tương tự, hoặc các máy móc khác
hoạt động bằng việc cần xác định cơ bản vị trí đầu ra…
Từ những đặc điểm trên, ta sử dụng động cơ DC có hộp giảm tốc là động cơ yêu
cầu tốc độ không quá cao, có mômen xoắn lớn, chịu tải tốt, ngoài ra khả năng điều khiển
tốc độ chính xác. Dựa vào thực tế các động cơ có trên thị trường ta chọn động cơ có

thông số sau:
Điện áp: DC V=12(V)
Tốc độ không tải: 140(rpm)
P = 250W
Điện áp thích hợp : 5V – 15VDC (Tốc độ 50 -2700 vòng/ phút)
Trọng lượng : 1,5 kg.

16


Hình 2.2: Động cơ 12V DC 250W

2.2. Mạch cầu H – IBT2_43A
Vì công suất động cơ tính toán lên đến 40A khi hoạt động nên ta sẽ chọn mạch cầu
H – IBT2_43A để điều khiển và đưa tín hiệu ra động cơ.

Hình 2.3: Mạch cầu H-IBT2_43A
Mạch cầu H-IBT2_43A dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển với driver tích hợp sẵn
trong IC với đầy đủ các tính năng current sense (kết hợp với điện trở đo dòng), tạo dead
time, chống quá nhiệt, quá áp, quá dòng, sụt áp và ngắn mạch.
Thông số kỹ thuật:
- Nguồn: 6 ~ 27V.
- Dòng điện tải mach: 43A (Tải trở) hoặc 15A (Tải cảm).
- Tín hiệu logic điều khiển: 3.3 ~ 5V.
- Tần số điều khiển tối đa: 25KHz.

17


- Tự động shutdown khi điện áp thấp: để tránh điều khiển động cơ ở mức điện áp

thấp thiết bị sẽ tự shutdown. Nếu điện áp < 5.5V, driver sẽ tự ngắt điện và sẽ mở lại
sau khi điện áp > 5.5V.
- Bảo vệ quá nhiệt: BTS7960 bảo vệ chống quá nhiệt bằng cảm biến nhiệt tích hợp
bên trong. Đầu ra sẽ bị ngắt khi có hiện tượng quá nhiệt.
- Kích thước: 40 x 50 x12mm.
Sơ đồ chân:
- VCC : Nguồn tạo mức logic điều khiển ( 5V - 3V3 )
- GND : Chân đất.
- R_EN = 0 Disable nửa cầu H phải. R_EN = 1 : Enable nửa cầu H phải.
- L_EN = 0 Disable nửa cầu H trái. L_EN = 1 : Enable nửa cầu H trái.
- RPWM và LPWM : chân điều khiển đảo chiều và tốc độ động cơ.
- RPWM = 1 và LPWM = 0 : Mô tơ quay thuận.
- RPWM = 0 và LPWM = 1 : Mô tơ quay nghịch
- RPWM = 1 và LPWM = 1 hoặc RPWM = 0 và LPWM = 0 : Dừng.
- R_IS và L_IS : kết hợp với điện trở để giới hạn dòng qua cầu H
Với ứng dụng bình thường RPWM,LPWM nối với GPIO (VD : chân digital 2,3) để
điều khiển chiều quay của động cơ.
Chân R_EN , L_EN nối chung lại rồi nối với PWM (VD chân digital 5) để điều khiển
tốc độ động cơ.
2.3. Module điều tốc, role và Camera
2.3.1. Module điều tốc
Để động cơ được điều khiển với tốc độ ổn định và nguồn cấp hợp lý, ta sử dụng
Module điều tốc, đảo chiều 40A với các thông số như sau:
- Điện áp vào: 10-50VDC
- Điện áp ra: tuyến tính dưới tải
- Dòng điện ra: 0-40A
18


- Công suất tối đa: 2000W

- Loại tốc độ: Có thể điều chỉnh
- Chế độ điều khiển tốc độ: Tuyến tính
- Tốc độ: 0-100%
- Tần số: 25KHz
- Trọng lượng sản phẩm: 178 gram
- Kích thước bo mạch chủ: 100mm * 76mm * 28mm

Hình 2.4: Bộ điều tốc động cơ 12VDC 2000w
2.3.2. Rơ le và Camera
Rơ le 4 kênh
Ta dùng rơ le để nhận tín hiệu đóng mở khởi động và dừng động cơ từ mạch điều
khiển Arduino Uno R3
- Tính hiệu vào điều khiển: 5V DC
- Mặc định điều khiển:
+ Bật 0, Tắt 1
- Thay đổi J1, J0 để thay đổi mức điều khiển
- Đầu ra:
+ Tiếp điểm relay 220V 10A (Lưu ý tiếp điểm , không phải điện áp ra)
+ NC : Thường đóng
+ NO: Thường mở
19


- Ký hiệu nguồn:
+ VCC, GND là nguồn chung với điều khiển
+ VSS+ , VSS- là nguồn của Relay
Nếu muốn cách ly thì sử dụng 2 nguồn riêng
Nếu dùng chung nguồn, cần Jump Chốt 2.54MM để nối VCC -- VSS+ ; GND -- VSS-

Hình 2.5: Rơ le 4 kênh

Camera
Camera ở đây ta sẽ sử dụng từ điện thợi thông minh lấy tín hiệu hình ảnh qua wifi
và qua phần mềm IP webcam để đáp ứng tính tiện lợi và phù hợp với nhu cầu hiện nay.
2.4. Mạch điều khiển Arduino Uno R3
2.4.1. Khái niệm
Arduino là một board mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết
bị phần cứng như động cơ, cảm biến…
Đăc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng 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, lập trình.
Là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các ứng dụng điện tử.
Arduino gồm có board mạch có thể lập trình được (thường gọi là vi điều khiển) và các
20


phần mềm hổ trợ phát triển tích hợp IDE (lntegrated Development Environment) dung
để soạn thảo, biên dịch code và nộp chương trình cho board.
Arduino ngày nay rất phổ biến cho những người mới bắt đầu tìm hiểu về điện tử
vì nó đơn giản, hiệu quả và dể tiếp cận. không giống như các loại vi điều khiển khác.
Arduino không cần phải có các công cụ chuyên biệt để phục vụ việc nộp code cho PLC
cần phải có Pic kit. Đối với Arduino rất đơn giản, ta có thể kết nối với máy tính bằng
cáp USB. Thêm vào đó việc lập trình Arduino rất dể dàng, trình biên dịch Arduino IDE
sử dụng phiên bản đơn giản hóa của ngôn ngữ C++.

Hình 2.6: Arduino Uno R3
2.4.2. Các loại Arduino

21

Hình 2.7: Arduino UNO

Hình 2.8:Arduino Leonado

Hình 2.9: Arduino Due

Hình 2.10: Arduino Yún

Hình 2.11: Arduino Tre

Hình 2.12: Arduino Micro

Hình 2.13: Arduino Robot

Hình 2.14: Arduino Esplora

22


Hình 2.15: Arduino Mega

Hình 2.17: Arduino Mini

Hình 2.19: Lilypad Arduino USB

Hình 2.16: Arduino Ethernet

Hình 2.18: Lilypad Arduino

Hình 2.20: Lilypad Arduino Simplesnap

23


Hình 2.21: Arduino Nano

Hình 2.22: Arduino Pro Mini

2.4.3. Arduino UNO
Mạch Arduino Uno là dòng mạch Arduino phổ biến, khi mới bắt đầu làm quen,
lập trình với Arduino thì mạch Arduino thường nói tới chính là dòng Arduino UNO.
Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (Mạch Arduino Uno R3).
Arduino Uno R3 là dòng cơ bản, linh hoạt, thường được sử dụng cho người mới
bắt đầu. Bạn có thể sử dụng các dòng Arduino khác như: Arduino Mega, Arduino Nano,
Arduino Micro… Nhưng với những ứng dụng cơ bản thì mạch Arduino Uno là lựa chọn
phù hợp nhất.

Hình 2.23:Mạch Arduino Uno R3
Cấu trúc phần cứng
24


Hình 2.24: Sơ đồ chân Arduino Uno
 Chân giao tiếp Digital (tín hiệu số):
- Có 14 chân, từ 0 đến 13
- Những chân có dấu ~ (3, 5, 6, 9, 10,11) là những chân có thể xuất ra xung có
thể thay đổi độ rộng, được ứng dụng để điều khiển tốc độ động cơ hoặc độ sáng
của đèn.
 Chân đọc tín hiệu Analog (tín hiệu tương tự):
- Có 6 chân, từ A0 đến A5

- Đọc tín hiệu Analog từ cảm biến để IC Atmega 328 xử lý.
 Chân cấp nguồn:
- Bao gồm các chân: GND (nối đất/âm), 5V, 3.3V

25