Luận Văn Thiết kế và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim loại điều khiển bằng điện thoại
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.05 MB, 138 trang )
TR
NG H SPKT TP. H CHÍ MINH
C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
KHOA I N- I N T
B
MÔN I N T
CL P-T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
DO - H NH PHÚC
----o0o----
Tp. HCM, ngày 3 tháng 7 n m 2019
NHI M V
H tên sinh viên:
Chuyên ngành:
Nguy n H u Ph
ÁN T T NGHI P
c
Võ Thanh Phong
MSSV: 15141242
K thu t i n - i n t
Mã ngành:
141
Mã h :
1
L p:
1514DT2C
H đƠo t o:
i h c chính quy
Khóa:
2015
I. TểN
MSSV: 15141254
TÀI: THI T K VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE ROBOT DÒ TÌM KIM
LO I I U KHI N B NG I N THO I.
II. NHI M V
1. Các s li u ban đ u:
Mô hình xe đi u khi n t xa b ng ng d ng đi n tho i Adroid.
Xe ch y ti n, ch y lùi, xoay trái, xoay ph i, đi u ch nh thay đ i t c đ di chuy n.
Xe dò tìm, phát hi n các v t kim lo i, khi phát hi n kim lo i thì phát ra âm thanh
c nh báo.
S d ng các module có s n trên th tr
ng đ ph c v thi công đ tài.
2. N i dung th c hi n:
Tìm hi u cách th c ho t đ ng c a các mô hình xe robot.
Tìm hi u v m ch dò kim lo i.
Tìm hi u chu n truy n thông UART.
Tìm hi u v cách đi u ch đ r ng xung PWM.
Tìm hi u v m ch công su t đi u khi n đ ng c DC.
Tìm hi u v Arduino Uno R3, module wifi ESP8266.
Tìm hi u v
ng d ng MIT App Inventor vi t ph n m m Android.
Thi t k và thi công mô hình xe.
Thi t k giao di n đ đi u khi n: App android.
Vi t ch
ng trình đi u khi n cho Arduino và ESP8266, n p code và ch y th nghi m
s n ph m, ch nh s a và hoàn thi n h th ng.
Th c hi n vi t lu n v n báo cáo.
Ti n hƠnh báo cáo đ tài t t nghi p.
III. NGÀY GIAO NHI M V :
25/02/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 04/07/2019
V. H VÀ TÊN CÁN B H
CÁN B H
NG D N
NG D N:
Th y Hà A Th i
BM. I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
TR
B
NG H SPKT TP. H CHÍ MINH
C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
C L P - T DO - H NH PHÚC
KHOA I N- I N T
----o0o---MÔN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Tp. HCM, ngƠy 5 tháng 3 n m 2019
L CH TRÌNH TH C HI N
H tên sinh viên 1: Nguy n H u Ph
ÁN T T NGHI P
c
L p: 1514DT2C
MSSV: 15141254
H tên sinh viên 2: Võ Thanh Phong
L p: 1514DT2C
MSSV: 15141242
Tên đ tài: Thi t k và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim lo i đi u khi n b ng
đi n tho i.
Tu n/ngày
Tu n 1
(25/2 ậ3/3)
Tu n 2
(4/3 ậ 10/3)
Tu n 3
(11/3 ậ 17/3)
Tu n 4
(18/3 ậ 24/3)
N i dung
- G p GVHD đ nghe ph bi n yêu c u lƠm đ án, ti n
hành ch n đ án.
- GVHD ti n hành xét duy t đ tài.
- Vi t đ c
ng
- Vi t l ch trình lƠm đ tài
-Tìm hi u c s lý thuy t liên quan v i đ tài: Arduino
Uno R3, ESP8266 NodeMCU, đ ng c DC gi m t c,
m ch c u H L298N, các chu n giao ti p, m ch dò tìm
kim lo i...
-Tìm hi u c s lý thuy t liên quan v i đ tài: Arduino
Uno R3, ESP8266 NodeMCU, đ ng c DC gi m t c,
m ch c u H L298N, các chu n giao ti p, m ch dò tìm
kim lo i...
- Tìm hi u v giao ti p gi a các module và thi t b .
Tu n 5
(25/3 ậ 31/3)
- Ti n hành thi t k s đ kh i, gi i thích ch c n ng
các kh i.
- Tính toán thi t k kh i ngu n
Xác nh n
GVHD
Tu n 6
(1/4 ậ 7/4)
-K t n i t t c các kh i l i và thi t k s đ toàn m ch,
gi i thích nguyên lý ho t đ ng c a m ch.
- V PCB
Tu n 7
(8/4 ậ 14/4)
Tu n 8
(15/4 ậ 21/4)
Tu n 8
(15/4 ậ 21/4)
Tu n 9
(22/4 ậ28/4)
Tu n 10
(29/4 ậ 5/5)
Tu n 11
(6/5 ậ 12/6)
- L p trình cho vi đi u khi n và ti n hành thi công
m ch
- L p trình cho vi đi u khi n và ti n hành thi công
m ch
- L p trình cho vi đi u khi n và ti n hành thi công
m ch
- L p trình cho vi đi u khi n và ti n hành thi công
m ch
- Ki m tra m ch thi công.
- Vi t báo cáo nh ng n i dung đư lƠm.
- Hoàn thi n báo cáo và g i cho GVHD đ xem xét
góp ý l n cu i tr c khi in và báo cáo.
- N p quy n báo cáo.
Tu n 12
- LƠm slide báo cáo vƠ báo cáo đ tài.
(13/6 ậ 19/6)
GV H
NG D N
(Ký và ghi rõ h và tên)
L I CAM OAN
tài này là do tôi t th c hi n d a vào m t s tài li u tr
t tài li u hay công trình đư có tr
c đó vƠ không sao chép
c đó.
Ng
i th c hi n đ tài
Nguy n H u Ph
c
Võ Thanh Phong
L IC M
N
Sau khi đư hoƠn thƠnh đ tài, l i nói đ u tiên nhóm em xin g i l i c m n chơn thƠnh
đ n các quý Th y, Cô c a Tr
ng
đ c bi t là các Th y, Cô c a Khoa
i H c S Ph m K Thu t TP.H Chí Minh chung và
i n-
i n T nói riêng đư dƠnh h t tâm huy t gi ng
d y, truy n đ t nh ng kinh nghi m và nh ng ki n th c quý báu cho chúng em trong su t 4
n m h c v a qua, t o ti n đ đ th c hi n đ
c đ tài này và t o n n t ng cho t
ng lai sau
này c a chúng em.
Nhóm em xin c m n sơu s c và chân thành nh t t i Th y Hà A Th i đư tr c ti p
h
ng d n chúng em m t cách t n tình nh t trong su t quá trình lƠm đ tài, Th y luôn t o
đi u ki n và h tr chúng em h t s c mình, cung c p các thi t b vƠ đ a ra h
gi i quy t phù h p nh t đ chúng em v
ng đi, cách
t qua khó kh n. M t l n n a em xin chân thành
c m n Th y.
Cu i cùng chúng em xin g i l i c m n đ n gia đình, ng
i thân và b n bè đư giúp
đ v v t ch t l n tinh th n đ nhóm em có th hoƠn thƠnh đ tài này d dƠng h n. Xin c m
n m i ng
i.
Trong quá trình tìm hi u và th c hi n đ tài, vì th i gian và ki n th c c a chúng em
có gi i h n nên không th có nh ng thi u sót. Vì v y, nhóm chúng em mong r ng s nh n
nh ng đóng góp quý báu c a các Th y, Cô đ đ tài c a chúng em đ
Ng
c hoàn thi n h n.
i th c hi n đ tài
Nguy n H u Ph
c
Võ Thanh Phong
M CL C
NHI M V
ÁN T T NGHI P .....................................................................................i
L I CAM OAN ............................................................................................................... iii
L I C M N ......................................................................................................................vi
M C L C ......................................................................................................................... vii
DANH M C HÌNH NH .................................................................................................... x
DANH M C B NG .........................................................................................................xiv
TÓM T T........................................................................................................................... xv
Ch
ng 1. T NG QUAN..................................................................................................... 1
1.1.
TV N
........................................................................................................... 1
1.2. M C TIÊU ................................................................................................................ 1
1.3. N I DUNG NGHIÊN C U ..................................................................................... 2
1.4. GI I H N ................................................................................................................. 2
1.5. B C C .................................................................................................................... 2
Ch
ng 2. C S LÝ THUY T ......................................................................................... 4
2.1. T NG QUAN V M CH DÒ KIM LO I .............................................................. 4
2.1.1. L ch s phát tri n ................................................................................................ 4
2.1.2.
ng d ng ............................................................................................................ 5
2.1.3. Kho ng cách đ nh n d ng đ
2.1.4. Các ph
c kim lo i ......................................................... 6
ng pháp dò kim lo i............................................................................. 7
2.1.5. M t s s n ph m máy dò kim lo i có trên thi tr
2.2. I U KHI N T C
NG C S
ng hi n nay ........................ 11
D NG PWM .......................................... 12
2.2.1. Gi i thi u .......................................................................................................... 12
2.2.2. Nguyên lý đi u ch đ r ng xung PWM .......................................................... 12
2.2.3. Ph
2.2.4.
ng pháp đi u ch đ r ng xung PWM ..................................................... 14
ng d ng c a đi u ch đ r ng xung PWM trong đi u khi n ......................... 14
2.3. CHU N GIAO TI P UART................................................................................... 15
2.3.1. Khái ni m ......................................................................................................... 15
2.3.2. Các đ c đi m quan tr ng trong chu n truy n thông UART ............................. 16
2.3.3.
ng d ng .......................................................................................................... 18
2.3.4.
u vƠ nh
c đi m ............................................................................................ 18
2.4. CHU N GIAO TI P WI-FI ................................................................................... 18
2.4.1. Gi i thi u .......................................................................................................... 18
2.4.2. Nguyên t c ho t đ ng ....................................................................................... 19
2.4.3. M t s chu n k t n i ........................................................................................ 19
2.5. GI I THI U PH N C NG ................................................................................... 21
2.5.1. Arduino Uno R3 ............................................................................................... 21
2.5.2. Module Wifi ESP8266 NodeMCU ................................................................... 28
2.5.3. M ch c u H L298N .......................................................................................... 32
2.5.4.
ng c DC gi m t c ....................................................................................... 35
2.5.5. Gi i thi u IC 555 và m ch t o dao đ ng b ng IC 555. .................................... 41
2.5.6. Gi i thi u vi đi u khi n PIC 16F690 ............................................................... 44
2.5.7. Ngu n pin ......................................................................................................... 45
Ch
ng 3. TệNH TOÁN VẨ THI T K ........................................................................... 47
3.1. GI I THI U ............................................................................................................ 47
3.2. TÍNH TOÁN VÀ THI T K H TH NG ............................................................ 47
3.2.1. Thi t k s đ kh i h th ng ............................................................................ 47
3.2.2. Tính toán và thi t k ......................................................................................... 48
Ch
ng 4. THI CỌNG H TH NG .................................................................................. 67
4.1. GI I THI U ............................................................................................................ 67
4.2. THI CÔNG H TH NG ......................................................................................... 67
4.2.1. Thi công board m ch ........................................................................................ 67
4.2.2. L p ráp và ki m tra ........................................................................................... 71
4.3. ÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ................................................................ 74
4.4. L P TRÌNH H TH NG ....................................................................................... 78
4.4.1. L u đ gi i thu t............................................................................................... 78
4.4.2. Giao di n đi u khi n ......................................................................................... 87
4.4.3. Gi i thi u các ph n l p trình vi đi u khi n ...................................................... 90
4.4.4. Ph n m m l p trình cho đi n tho i ................................................................... 92
4.5. VI T TÀI LI U H
4.5.1. Vi t tài li u h
NG D N S
D NG, THAO TÁC .................................... 95
ng d n s d ng ....................................................................... 95
4.5.2. Quy trình thao tác ............................................................................................. 97
Ch
ng 5. K T QU _NH N XÉT_ ÁNH GIÁ ............................................................. 99
5.1. K T QU
T
C .......................................................................................... 99
5.1.1. T ng quát k t qu đ t đ
c .............................................................................. 99
5.1.2. K t qu m ch dò kim lo i ............................................................................... 100
5.1.3. K t qu m ch đi u khi n trung tâm ................................................................ 102
5.1.4. Mô hình xe hoàn ch nh ................................................................................... 103
5.1.5. K t qu
ng d ng đi u khi n.......................................................................... 104
5.2. NH N XÉT, ÁNH GIÁ ..................................................................................... 106
Ch
ng 6. K T LU N VÀ H
NG PHÁT TRI N...................................................... 108
6.1. K T LU N ........................................................................................................... 108
6.2. H
NG PHÁT TRI N ........................................................................................ 108
TÀI LI U THAM KH O ................................................................................................ 110
PH L C ......................................................................................................................... 112
DANH M C HÌNH NH
Hình 2.1. Máy dò kim lo i.................................................................................................... 4
Hình 2.2. Các anh b đ i đang rƠ phá bom mìn. .................................................................. 5
Hình 2.3. M t s máy dò kim lo i s d ng trong ngƠnh may m c. ..................................... 6
Hình 2.4. Ph
ng pháp BFO. ............................................................................................... 8
Hình 2.5. Ph
ng pháp VLF. ............................................................................................... 9
Hình 2.6. Máy dò kim lo i Super Scanner Garrett-1165180.............................................. 11
Hình 2.7. Máy Dò Kim Lo i MD5008. .............................................................................. 12
Hình 2.8. M t s d ng sóng đi u ch đ r ng xung. .......................................................... 13
Hình 2.9. M t s d ng sóng đi u ch đ r ng xung vƠ đi n áp trung bình t
ng ng. ..... 14
Hình 2.10. K t n i UART gi a hai vi đi u khi n. ............................................................. 16
Hình 2.11. Các thành ph n c a m t khung d li u. ........................................................... 16
Hình 2.12. K t n i Wifi gi a các thi t b . .......................................................................... 19
Hình 2.13. Các chu n k t n i Wifi. .................................................................................... 20
Hình 2.14. M t s lo i Arduino.......................................................................................... 22
Hình 2.15. Hình nh th c t Arduino Uno R3. .................................................................. 23
Hình 2.16. Robot. ............................................................................................................... 27
Hình 2.17. Drone. ............................................................................................................... 27
Hình 2.18. Máy in 3D. ........................................................................................................ 28
Hình 2.19. S đ chân chip ESP8266EX. .......................................................................... 29
Hình 2.20. Hình nh module wifi ESP8266 nodeMCU ngoài th c t . .............................. 31
Hình 2.21. S đ chân c a ESP8266. ................................................................................. 32
Hình 2.22. M ch c u L298N. ............................................................................................. 33
Hình 2.23. M ch nguyên lý m ch c u H L298N................................................................ 34
Hình 2.24. C u t o c a m t đ ng c gi m t c. .................................................................. 35
Hình 2.25. C u t o đ ng c DC. ........................................................................................ 36
Hình 2.26. nh th c t c a stato. ....................................................................................... 37
Hình 2.27. nh th c t c a rôto. ........................................................................................ 38
Hình 2.28. C u t o h p gi m t c. ....................................................................................... 40
Hình 2.29.
ng c gi m t c DC. ...................................................................................... 41
Hình 2.30. Các d ng hình dáng chân c a IC 555 trong th c t .......................................... 42
Hình 2.31. S đ chơn vƠ s đ kh i IC 555. ..................................................................... 42
Hình 3.8. M ch dao đ ng s d ng IC 555. ........................................................................ 44
Hình 2.32. Vi đi u khi n PIC 16F690. ............................................................................... 45
Hình 3.1. S đ h th ng. ................................................................................................... 47
Hình 3.2. Module Arduino UNO R3. ................................................................................. 49
Hình 3.3. K t n i Arduino UNO R3 v i module ESP8266 NodeMCU............................. 51
Hình 3.4.
ng c gi m t c DC. ........................................................................................ 51
Hình 3.5. S đ k t n i gi a Arduino vƠ module L298N. ................................................. 54
Hình 3.6. K t n i gi a đ ng c DC vƠ module L298. ....................................................... 55
Hình 3.7. S đ kh i m ch c m bi n phát hi n kim lo i. .................................................. 56
Hình 3.9. S đ nguyên lý m ch dao đ ng. ....................................................................... 57
Hình 3.10. S đ c u trúc m ch m ch dao đ ng. ............................................................... 58
Hình 3.11. S đ m ch kh i vi đi u khiên PIC16F690. ..................................................... 60
Hình 3.12. S đ m ch ngu n cung c p cho kh i c m bi n phát hi n kim lo i. ............... 61
Hình 3.13. M ch nguyên lý kh i c m bi n phát hi n kim lo i. ......................................... 61
Hình 3.14. Buzzer. .............................................................................................................. 62
Hình 3.15. Transistor C1815. ............................................................................................. 63
Hình 3.16. M ch báo đ ng phát hi n kim lo i. .................................................................. 63
Hình 3.17. Ngu n pin cung c p cho mô hình. .................................................................... 65
Hình 3.18. M ch nguyên lý hoàn ch nh. ............................................................................ 66
Hình 4.1. B trí link ki n m ch đi u khi n trung tâm. ....................................................... 67
Hình 4.2. M ch in m ch đi u khi n trung tâm. .................................................................. 68
Hình 4.3. B trí linh ki n m ch dò kim lo i. ...................................................................... 69
Hình 4.4. M ch in m ch dò kim lo i. ................................................................................. 70
Hình 4.5. M t tr
c m ch đi u khi n trung tâm. ............................................................... 72
Hình 4.6. M t sau m ch đi u khi n trung tâm. .................................................................. 73
Hình 4.7. M t tr
c m ch dò kim lo i. .............................................................................. 73
Hình 4.8. M t sau m ch dò kim lo i. ................................................................................. 74
Hình 4.9. B trí các b ph n trên khung xe. ....................................................................... 75
Hình 4.10. Khung xe robot bán trên th tr
ng. ................................................................. 76
Hình 4.11. Mô hình hoàn ch nh ch p ngang. ..................................................................... 76
Hình 4.12. B trí các b ph n c a xe. ................................................................................ 77
Hình 4.13. L u đ gi i thu t c a Arduino UNO R3. ......................................................... 78
Hình 4.14. B trí v trí các đ ng c trên khung xe. ............................................................ 79
Hình 4.15. L u đ gi i thu t khi xe ch y th ng. ................................................................ 80
Hình 4.16. L u đ gi i thu t khi xe ch y lùi. ..................................................................... 80
Hình 4.17. L u đ gi i thu t khi xe r trái. ........................................................................ 81
Hình 4.18. L u đ gi i thu t khi xe r ph i........................................................................ 81
Hình 4.19. L u đ gi i thu t khi xe d ng l i. .................................................................... 82
Hình 4.20. L u đ gi i thu t c a ESP8266 NodeMCU. .................................................... 83
Hình 4.21. L u đ gi i thu t chính c a PIC 16F690.......................................................... 84
Hình 4.22. L u đ gi i thu t ng t ngoài c a PIC 16F690. ................................................. 85
Hình 4.23. L u đ gi i thu t ng t Timer1 c a PIC 16F690. .............................................. 86
Hình 4.24. Giao di n thi t k giao di n ng d ng.............................................................. 88
Hình 4.25. Giao di n l p trình cho giao di n ng d ng. .................................................... 88
Hình 4.26. Bi u t
ng ng d ng và ng d ng đi u khi n mô hình. .................................. 89
Hình 4.27. Các đ i t
ng có trong ng d ng đi u khi n. .................................................. 90
Hình 4.28. Giao di n ph n m m Arduino IDE. .................................................................. 91
Hình 4.29. Giao di n ph n m m PIC C Compiler. ............................................................. 92
Hình 4.30. Giao di n qu n lý c a project. .......................................................................... 93
Hình 4.31. Giao di n thi t k .............................................................................................. 94
Hình 4.32. Giao di n l p trình. ........................................................................................... 94
Hình 4.33. V trí công t c ngu n và nút nh n đ t l i t n s so sánh. ................................. 95
Hình 4.34. K t n i đi n tho i v i Wifi ắWiFi_ESP8266_NODEMCU”. .......................... 96
Hình 4.35. Icon ng d ng đi u khi n trên đi n tho i. ........................................................ 96
Hình 4.36. Giao di n ng d ng đi u khi n. ....................................................................... 97
Hình 4.37. Quy trình thao tác s d ng. .............................................................................. 98
Hình 5.2. Cu n dò m ch dò kim lo i................................................................................ 100
Hình 5.3. Cu n dò kim lo i và v t th kim lo i. .............................................................. 101
Hình 5.5. D li u nh n đ
c khi đi n tho i g i t i ESP8266.......................................... 102
Hình 5.9.
ng d ng khi không phát hi n th y kim lo i. .................................................. 105
Hình 5.10.
ng d ng khi không phát hi n th y kim lo i. ................................................ 106
DANH M C B NG
B ng 2.1. So sánh thông s các chu n wifi. ....................................................................... 21
B ng 3.1. K t n i Arduino UNO R3 v i module ESP8266 NodeMCU. ........................... 50
B ng 3.2. K t n i Arduino UNO R3 v i module L298N. ................................................. 52
B ng 3.3. Dòng đi n vƠ đi n áp làm vi c c a các linh ki n. .............................................. 60
B ng 3.4. Danh sách giá tr dòng đi n vƠ đi n áp c a các linh ki n chính có trong m ch.
............................................................................................................................................ 64
B ng 4.1. Danh sách linh ki n s d ng trong m ch đi u khi n trung tâm......................... 68
B ng 4.2. Danh sách linh ki n s d ng trong m ch dò kim lo i........................................ 70
B ng 5.1. K t qu th c nghi m đo kho ng cách phát hi n c a m ch dò ......................... 101
B ng 5.2. K t qu đ t đ
c .............................................................................................. 103
TÓM T T
Có th th y th gi i đang trong th i kì thay đ i ngƠy cƠng v n minh vƠ hi n đ i h n
m t cách không ng ng. Vì v y, đ i s ng càng hi n đ i càng không th thiêú s hi n di n
c a các thi t b đi n t . Các thi t b này xu t hi n
con ng
kh p m i n i ph c v cho l i ích c a
i, t sinh ho t cho đ n s n xu t. M i thi t b đi n t lúc b y gi t p trung vào s
chính xác, t c đ nhanh là trong nh ng th mƠ ng
trong nh ng s đó n n công ngh đang đ
i tiêu dùng c n thi t khi s d ng. Và
c phát tri n vƠ a chu ng trong lúc b y gi đó
là công ngh đi u khi n t xa. Nó đư góp ph n r t l n trong vi c đi u khi n các thi t b mà
con ng
i ta ch c n ng i t i ch mà không c n ph i đ n tr c ti p thi t b v n hành. Hi n
nay ng d ng l n nh t c a ngƠnh đi n t đi u khi n t xa này là thi t k nh ng ngôi nhà
thông minh, ng d ng nƠy d
ng nh ngƠy nay đư khá là ph bi n.
Ngoài vi c t o ra các thi t b s n ph m đ ph c v cho cu c s ng sinh ho t và s n
xu t, mà hi n nay nhi u lo i s n ph m Robot thông minh đư đ
đa d ng
c sáng l p ra r t nhi u và
trên th gi i, và vi c t o ra nh ng s n ph m Robot này nh m m c đính chính lƠ
nghiên c u vƠ lƠm thay con ng
i nh ng đi u mƠ con ng
i không th lƠm đ
cv it c
đ làm vi c nhanh v i đ chính xác cao.
Trong quá trình tìm hi u, nghiên c u các ng d ng xung quanh đ i s ng nhóm đư
xem xét và th y r ng nh ng m ch dò kim lo i th i nay th
d ng,
ng đ
c tr c ti p con ng
nh ng n i nguy hi m ho c nh ng đ a hình khó ti p c n mƠ con ng
is
i không th
tr c ti p làm vi c, vì v y nhóm đư quy t đ nh ch n đ tƠi ắThi t k và thi công mô hình
xe Robot dò tìm kim lo i đi u khi n b ng đi n tho iẰ đ t o ti n đ xa h n trong vi c
dò kim lo i sau nƠy trong t
ng lai.
N i dung chính trong đ tài:
Thi t k ra m t m ch dò kim lo i.
S d ng Arduino UNO R3, Module ESP8266 NodeMCU làm kh i đi u khi n
trung tâm.
Thi t k giao di n di n khi n trên đi n tho i Android.
S d ng module L298N đi u khi n đ ng c .
T NG QUAN
Ch
ng 1. T NG QUAN
1.1.
TV N
Robot hi n nay đư xu t hi n kh p m i n i vƠ đư lƠ n n công ngh c a th gi i v i
nhi u kh n ng tích c c. Các lo i Robot tham gia vào quy trình s n xu t c ng nh đ i s ng
sinh ho t c a con ng
i, nh m nơng cao n ng su t lao đ ng c a dây chuy n công ngh ,
gi m giá thành s n ph m, nâng cao ch t l
t o ra. Robot có th thay th con ng
ng c ng nh kh n ng c nh tranh c a s n ph m
i làm vi c m t cách n đ nh b ng các thao tác đ n
gi n và h p lý, đ ng th i có kh n ng thay đ i công vi c đ thích nghi v i s thay đ i c a
công ngh . S thay th h p lý c a Robot còn góp ph n gi m giá thành s n ph m, ti t ki m
nhân công. T t nhiên ngu n n ng l
ng c a Robot là r t l n chính vì v y n u có nhu c u
t ng su t thì ph i c n có s h tr c a chúng m i thay th đ
Chúng có th thay con ng
hay nguy hi m,
c s c lao đ ng c a con ng
i làm vi c nh ng môi tr
ng đ c h i, m
i.
t, b i b m
nh ng nhà máy hóa ch t, các nhà máy phóng x , trong lòng đ i d
ng,
hay các hƠnh tinh khácầ Nhìn vào th c t hi n nay thì các máy dò kim lo i ph n l n là do
ng
i dùng c m n m tr c ti p trên tay đ s d ng, đ i v i nh ng n i ki m tra an ninh hay
nh ng nhà máy thì có th áp d ng đ
c m t cách d dƠng, nh ng đ i v i nh ng khu v c
nguy hi m nh có ch a boom, mìn, các kim lo i nhi m khu n, ch t phóng x , ch t đ c
h iầ N u con ng
i tr c ti p tham gia vào vi c dò tìm kim lo i thì s r t nguy hi m. Vì
nh ng lí do trên mƠ nhóm đư quy t đ nh l a ch n đ tài ắThi t k và thi công mô hình xe
Robot dò tìm kim lo i đi u khi n b ng đi n tho i” v i m c đích là làm ra m t mô hình
xe có th đi u khi n t xa đ dò tìm kim lo i, t đó có th
con ng
ng d ng, phát tri n ph c v cho
i.
1.2. M C TIÊU
Thi t k và thi công mô hình xe Robot dò kim lo i đi u khi n t xa d a trên ng
d ng đi n tho i Android thông qua m ng wifi. Robot s đ
c ng
i dùng đi u khi n ti n,
lùi, r trái, r ph i, t ng gi m t c đ theo nhu c u. Khi phát hi n kim lo i thì trên đi n tho i
s phát ra âm thanh và hi n th dòng ch phát hi n kim lo i lên trên mƠn hình.
B
MÔN I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
ng th i
Trang 1
T NG QUAN
mô hình xe c ng s báo đ ng b ng buzzer và d ng trong m t kho ng th i gian r i sau đó
m i có th ti p t c đi u khi n.
1.3. N I DUNG NGHIÊN C U
N i dung nghiên c u c a nhóm đ
c chia ra các n i dung chính sau:
N I DUNG 1: Tìm hi u v m ch dò kim lo i: l ch s phát tri n, ng d ng, các
ph
ng pháp dò tìm, t đó ng d ng th c hi n cho đ tài.
N I DUNG 2: Nghiên c u v các lý thuy t và cách s d ng các lo i vi đi u
khi n và các mudule c n thi t trong mô hình.
N I DUNG 3:
ra các gi i pháp thi t kê mô hình, l a ch n các thi t b linh
ki n trong vi c thi t k mô hình.
N I DUNG 4: Tìm hi u, s d ng vƠ cƠi đ t các ph n m m l p trình cho vi đi u
khi n c ng nh ph n m m dùng đ thi t k giao di n đi u khi n.
N I DUNG 5: Vi t ch
ng trình đi u khi n, thi công h th ng và ki m tra k t
qu .
1.4. GI I H N
Mô hình xe ch ch y trên đ a hình b ng ph ng d ch y.
i u khi n thông qua m ng m ng wifi nên ch có th đi u khi n
nh t đ nh n u v
t quá thì s không ho t đ ng đ
m t ph m vi
c.
Ngu n ho t đ ng chính c a m ch là pin nên do đó có h n ch v th i gian s
d ng
M ch dò kim lo i phát hi n v t kim lo i
m t kho ng cách nh t đ nh và còn
ph thu c v v t li u tìm ki m.
Mô hình thi công có kích th
c kho ng 35cm x 15cm.
Tính b o m t c a ng d ng đi u khi n không cao.
1.5. B
C C
N i d ng đ tài ph n b các ch
Ch
B
ng sau:
ng 1: T ng Quan
MÔN I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Trang 2
T NG QUAN
Trong ch
m ts
ng nƠy trình bƠy v nh ng v n đ t ng quan c a ngƠnh đi n t hi n nay,
ng d ng c a robot trong đ i s ng. T đó, lý lu n d n đ n vi c làm rõ ràng m c
tiêu l a ch n, n i dung nghiên c u, gi i h n đ tài và b c c c a đ tài.
Ch
ng 2: C S Lý Thuy t
Ch
ng nƠy trình bƠy v c s lý thuy t liên quan đ n đ tài bao g m c s lý thuy t
v m ch dò kim lo i, các chu n giao ti p.
Trình bƠy c s lý thuy t v các thi t b s d ng trong mô hình nh : Vi đi u khi n
các module, thi t b và ph n m m thi t k giao di n.
Ch
ng 3: Tính Toán VƠ Thi t K
Trong ch
ng nƠy trình bƠy v thi t k , tính toán nh ng ph n nh : thi t k s đ
kh i h th ng, s đ nguyên lí t ng kh i, s đ nguyên lí toàn m ch, tính toán thi t k
m ch.
Ch
ng 4: Thi Công H Th ng
Trong ch
ng nƠy trình bƠy v v m ch in, hàn g n linh ki n lên board m ch, đo đ t
ki m tra, l p ráp mô hình. Thi t k giao di n đi u khi n. V l u đ gi i thu t, vi t ch
trình cho h th ng. H
Ch
ng
ng d n quy trình s d ng cho h th ng.
ng 5: K t Qu Nh n Xét ánh Giá
Ch
ng nƠy trình bƠy v các k t qu đ t đ
c, nh ng h n ch , t nh ng k t qu đó
đ a ra đánh giá v mô hình vƠ đánh giá quá trình th c hi n.
Ch
ng 6: K t Lu n VƠ H
Ch
ng nƠy trình bƠy v nh ng th nh qu đ t đ
rút ra k t lu n vƠ h
B
ng Phát Tri n
MÔN I N T
ng phát tri n trong t
c trong su t th i gian th c hi n,
ng lai đ đ tài hoàn thi n h n.
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Trang 3
C
S
LÝ THUY T
Ch
ng 2. C
S
LÝ THUY T
2.1. T NG QUAN V M CH DÒ KIM LO I
2.1.1. L ch s phát tri n
Cu i th k 19, nhi u nhƠ khoa h c vƠ k s c g ng, n l c đ t o ra m t c máy
xác đ nh chính xác kim lo i. Vi c s d ng m t thi t b nh v y đ tìm đá ch a qu ng s
mang l i l i th r t l n cho b t k ng
thô s , s d ng nhi u n ng l
i khai thác nƠo s d ng nó. Thi t b dò ban đ u r t
ng pin vƠ ch ho t đ ng
m c đ r t h n ch .
H̀nh 2.1. Máy dò kim lo i.
N m 1874, nhà phát minh ng
tay đ
i
đ nh v các v t kim lo i nh
c Gustave Trouvé đư phát tri n m t thi t b c m
đ n t
ng
i b nh nhơn. L y c m h ng t
Trouvé, Alexander Graham Bell c ng đư phát tri n m t thi t b t
ng t đ c g ng xác
đ nh v trí viên đ n g m vƠo ng c c a T ng th ng M James Garfield n m 1881. Máy dò
kim lo i ho t đ ng chính xác nh ng n l c xác đ nh v trí viên đ n đư không thƠnh công vì
gi
ng t ng th ng James Garfield đang n m có lò xo kim lo i làm máy dò nh m l n, khi
đó m i ng
i đư không phát hi n ra đi u nƠy.
Trong nh ng n m 1950 vƠ 1960, v i s phát minh vƠ phát tri n c a bóng bán d n,
các nhƠ s n xu t vƠ thi t k máy dò kim lo i đư t o ra nh ng chi c máy dò nh h n v i
m ch đi n c i ti n, ch y b ng nh ng viên pin nh h n. So v i m t th p k tr
dò nh h n, tìm ki m sơu h n, s d ng ít n ng l
c, các máy
ng pin h n vƠ phơn lo i các lo i kim lo i
t t h n.
B
MÔN I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Trang 4
C
S
2.1.2.
LÝ THUY T
ng d ng
NgƠy nay, máy dò kim lo i đ
c ng d ng trong r t nhi u các l nh v c khác nhau:
an ninh, khai thác khoáng s n, kh o c , th c ph mầ
ng d ng c a máy dò kim lo i trong ngƠnh an ninh:
tránh m i s xơm nh p b t h p pháp ho c trái phép c a các v t kim lo i,
bom, dao, súng trong túi hƠnh lý c a ng
i mang chúng
nh ng n i công
c ng nh nhƠ hát, trung tơm mua s m, công viên, sơn bay, khách s n, nhƠ ga.
Dò tìm bom mìn còn sót l i sau các cu c chi n tranh.
H̀nh 2.2. Các anh b đ i đang rà phá bom mìn.
Ng n ch n các hƠnh vi ph m t i, đ m b o an toƠn cho ng
i dơn.
ng d ng trong ngƠnh kh o c h c
Nghiên c u, phát hi n nh ng di tích hƠng ngƠn n m l ch s .
Phát hi n, tìm ki m các m kim lo i, vƠng, b cầ
ng d ng trong ngƠnh xơy d ng
Xác đ nh các thanh gia c trong các công trình.
Xác đinh v trí c a các v t kim lo i d
Ki m tra c t thép trong bê tông đ
i m t đ t.
c chôn trong các b c t
ng d ng trong ngƠnh may m c
S d ng sau khi hoƠn t t các công đo n ho c tr
B
ng nhƠ
MÔN I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
c khi đóng gói s n ph m.
Trang 5
C
S
LÝ THUY T
Ki m tra các d v t kim lo i trong s n ph m may m c.
H̀nh 2.3. M t s máy dò kim lo i s d ng trong ngành may m c.
ng d ng trong ngƠnh ch bi n th c ph m
Ki m tra, phát hi n nh ng v t th kim lo i tr n l n trong th c ph m.
Máy dò kim lo i cho phép rƠ soát mƠ không ti p xúc vƠ không phá h ng th c
ph m
Trong công nghi p th c ph m, s n xu t thu c, hóa ch t, d t may, y t , tái ch
ph li u, x lý rác, nghƠnh ch bi n g ,ầ vƠ đóng gói s n ph m không kim
lo i, thì vi c đ l t m nh v n kim lo i vƠo s n ph m lƠ đi u r c r i. Vì th
máy dò kim lo i th
ng đ t
dơy chuy n tr
c khi đóng gói các s n ph m
đ ki m tra. Các s n ph m đóng gói v i bao bì không có kim lo i thì có th
ki m tra
thƠnh ph m.
2.1.3. Kho ng cách đ nh n d ng đ
c kim lo i
Kho ng cách nƠy r t khó đ xác đ nh đ
Công ngh , ph
Kích th
th
ng pháp đ
c b i vì nó ph thu c vƠo các y u t sau:
c s d ng đ phát hi n kim lo i trong các máy dò.
c, hình d ng v t th kim lo i b chôn vùi: nh ng v t có hình d ng, kích
c l n d dƠng phát hi n h n so v i nh ng v t có hình d ng, kích th
Ch t li u c a v t th kim lo i: nh ng v t th có t tr
h n nh ng v t th có t tr
B
MÔN I N T
c nh .
ng m nh thì d phát hi n
ng y u. Ví d nh s t lƠ v t li u có t tính r t m nh.
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Trang 6
C
S
LÝ THUY T
Tu i th c a v t th : nh ng th đư b chôn vùi trong m t th i gian dƠi có nhi u
kh n ng b oxy hóa ho c b n mòn, khi n chúng khó tìm th y h n.
Tính ch t c a đ t ho c cát xung quanh chúng ta đang tìm ki m.
nh h
ng c a các v t th khác không mong mu n nh : đ
ng ng ng m, dơy
cáp ng m...
Nói chung, máy dò kim lo i ho t đ ng
2.1.4. Các ph
a. Ph
đ sơu t i đa kho ng 20 đ n 50cm.
ng pháp dò kim lo i
ng pháp BFO (Beat-frequency oscillator)
Cách c b n nh t đ phát hi n kim lo i là s d ng ph
ng pháp BFO. Ph
ng pháp
BFO s d ng 2 b dao đ ng, trong đó b dao đ ng đ u tiên có cu n dơy lƠm đ u dò đ
c
đ t trong đ u tìm ki m. B dao đ ng th hai lƠm b dao đ ng chu n. Hai b dao đ ng nƠy
đ
c đ t cách xa nhau đ tránh nh h
dao đ ng b ng nhau.
đ
ng l n nhau. VƠ đ c bi t ph i đ t t n s c a 2 b
u ra 2 b dao đ ng đ
c đ a t i m t b tr n, sau đó qua b l c vƠ
c khu ch đ i lên đ a ra loa. Khi không có kim lo i thì tín hi u qua b tr n s b ng 0
nên loa không kêu.
N u cu n dơy đ t trong đ u tìm ki m (search head) đi qua m t v t kim lo i thì v t
kim lo i đó s
nh h
ng đ n t n s dao đ ng c a b dao đ ng ch a cu n dơy dò nƠy. S
thay đ i t n s nƠy đ
c so sánh v i t n s chu n
khi n. S sai khác t n s
b dao đ ng chu n đ t trong h p đi u
đ u ra hai b dao đ ng đi b tr n s đ
c khu ch đ i đ báo có
kim lo i.
B
MÔN I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Trang 7
C
S
LÝ THUY T
H̀nh 2.4. Ph
b. Ph
ng pháp BạO.
ng pháp VLF (Very Low Frequency)
Very low frequency (VLF) là công ngh máy dò khá ph bi n đ
c dùng ngày nay.
Trong máy dò VLF, có 2 cu n dây riêng bi t:
Cu n phát: đây là cu n dơy vòng ngoƠi. Nó đ n gi n ch là 1 cu n dây d n. Dòng
đi n đ
c đ a d c theo s dơy, ban đ u theo 1 h
ng và sau đó theo h
ng ng
c l i, l p
đi l p l i hàng ngàn l n m i giây. S l n mƠ dòng đi n đ i chi u m i giây t o nên t n s c a
thi t b .
Cu n thu: là cu n dây vòng trong. Cu n dơy nƠy đóng vai trò nh m t ng-ten đ
thu nh n và khu ch đ i các t n s nh n đ
c đ n t kim lo i trong lòng đ t.
V t kim lo i: đóng vai trò phát tín hi u cho cu n thu.
B
MÔN I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Trang 8
C
S
LÝ THUY T
H̀nh 2.5. Ph
ng pháp VLạ.
Dòng đi n di chuy n d c theo cu n phát t o ra m t tr
nh trong m t motor. C c tính c a t tr
chi u, c c tính c a t tr
ng tr c giao v i vòng dây. M i l n dòng đi n đ i
ng thay đ i. i u nƠy có ngh a lƠ n u cu n dây (hay m t ph ng
ch a vòng dây) song song v i m t đ t, t tr
đó ph n x tr l i (b đ y ng
Vì t tr
b tg pđ
ng đ
c đ y n đ nh xu ng lòng đ t và sau
c lên).
ng di chuy n lên và xu ng lòng đ t, nó t
c, làm cho chúng sinh ra m t tr
ng c a đ i t
ng ng
đ y xu ng thì t tr
c v i t tr
ng c a đ i t
Cu n thu hoƠn toƠn đ
không ng n cách v i t tr
v t th t o ra t tr
ng đi n t , đi u này gi ng
ng tác v i các v t th d n đi n
ng c m ng y u. C c tính c a tr
ng c a cu n phát. N u t tr
ng c m
ng c a cu n phát đ
c
ng l i đ y lên.
c ng n cách v i t tr
ng t o b i cu n phát. Tuy nhiên, nó
ng đ n t v t th trong lòng đ t. Vì v y, khi cu n thu đ a qua
ng, m t dòng đi n nh ch y trong cu n dây (cu n thu). Dòng đi n này
dao đ ng v i cùng t n s nh c a t tr
ng t o b i v t th . Cu n dây khu ch đ i tín hi u
này và g i nó đ n h p đi u khi n c a máy dò, n i các c m bi n s phân tích tín hi u.
Máy dò kim lo i có th xác đ nh x p x đ sâu c a v t th d
c
ng đ c a t tr
ng đ
c t o ra. V t th càng g n m t đ t thì t tr
m nh, vƠ dòng đi n sinh ra càng l n. Ng
y u. D
i m t đ sâu nh t đ nh nƠo đó, tr
nh n bi t đ
B
i lòng đ t d a trên
ng nh n đ
c l i, v t th càng xa m t đ t thì t tr
c càng
ng càng
ng c a v t th quá y u thì thi t b s không th
c.
MÔN I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Trang 9
C
S
LÝ THUY T
c. Ph
ng pháp PI (Pulse Induction)
M t d ng máy dò ít ph bi n h n d a trên c m ng xung (pulse induction ậ PI).
Không gi ng nh VLF, h th ng PI có th s d ng cùng 1 cu n dây cho ch c n ng b phát
và b thu, ho c ng
i ta có th s d ng 2 hay th m chi 3 cu n dơy đ ng th i. K thu t này
t o ra m t xung đi n m nh, ng n c a dòng đi n qua cu n dây. M i xung t o ra m t t
tr
ng ng n. Khi xung k t thúc, t tr
ng đ o c c tính và suy gi m t c thì, k t qu là t o
m t xung đi n nh n. Xung nh n này t n t i trong vài micro giây và t o nên m t dòng đi n
khác ch y trong cu n dơy. Dòng nƠy đ
c g i lƠ ắxung ph n x ” (reflect pulse) vƠ nó vô
cùng ng n, ch t n tài kho ng 30 micro giây. M t xung khác sau đó s ti p t c đ
c t o ra
b i máy dò và quá trình l p l i.
M t máy dò PI thông d ng t o ra kho ng 100 xung trong 1 giơy, nh ng s l
ng
này khác nhau r t nhi u tùy vào nhà s n xu t và m u thi t b , trong kho ng t 25 t i hàng
ngàn xung/giây.
N u máy dò đ
c đ trên m t v t kim lo i, xung đi n t o ra 1 t tr
trong v t th . Khi t tr
ng c a xung suy gi m, t o ra xung ph n x , t tr
ng đ i ng
c
ng c a v t th
kim lo i làm cho xung ph n x t n t i lơu h n. Quá trình nƠy di n ra gi ng nh khái ni m
ắti ng vang”. N u chúng ta hét l n trong m t c n phòng ch có vài b m t c ng, h u nh
chúng ta ch nghe đ
c ti ng vang r t ng n, ho c không nghe th y, nh ng n u trong m t
c n phòng v i nhi u b m t c ng, ti ng vang lơu h n. Trong m t máy dò PI, t tr
ng t
v t th kim lo i thêm ắti ng vang” vƠo xung ph n x , làm cho xung này t n t i lơu h n
tr
ng h p không có ắti ng vang”.
M t m ch l y m u trong máy dò đ
c s d ng đ giám sát đ dài c a xung ph n x .
B ng cách so sánh nó v i đ dài mong mu n, m ch này có th xác đ nh có ph i m t t
tr
ng khác đư lƠm cho xung ph n x suy gi m lâu h n không. N u s suy gi m c a xung
ph n x lơu h n vƠi micro giơy so v i thông th
ng, g n nh ch c ch c lƠ có đ i t
ng kim
lo i nƠo đó đư tác đ ng lên chúng.
M t m ch l y m u g i các tín hi u nh , y u mà nó b t đ
c đ n 1 thi t b g i là b
tích phân. B tích phơn đ c tính hi u t m ch l y m u, khu ch đ i và chuy n đ i chúng
B
MÔN I N T
CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Trang 10
