Tự động hóa quá trình đo độ rơ vô lăng trong quy trình đăng kiểm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
Tên đề tài

TỰ ĐỘNG HĨA Q TRÌNH ĐO ĐỘ RƠ VƠ LĂNG
TRONG QUY TRÌNH ĐĂNG KIỂM

SVTH: NGUYỄN VĂN HIỆP
MSSV: 14145086
SVTH: PHAN NGYỄN HƯNG
MSSV: 14145106
GVHD: ThS. LÊ QUANG VŨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2018


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KĨ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp. Hồ Chí Minh,ngày 23 tháng 10 năm 2017

MẪU NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Họ tên sinh viên:

1. Nguyễn Văn Hiệp

MSSV: 14145086

2. Phan Nguyễn Hưng

MSSV: 14145106

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Mã hệ đào tạo: 1

Khóa 14

Lớp 141453

1. Tên đề tài
Tự động hóa q trình đo độ rơ vơ lăng trong quy trình đăng kiểm
2. Nhiệm vụ đề tài





Tìm hiểu khâu đo độ rơ vơ lăng trong qui trình đăng kiểm
Đề xuất phương án đo độ rơ vô lăng tự động

Thiết kế hệ thống đo độ rơ vơ lăng tự động
Lập trình thử nghiệm trên xe thực tế

3. Sản phẩm đề tài
 Một tập thuyết minh, file Word, PowerPoint và PDF
 Một hệ thống đo độ rơ vơ lăng hồn thiện
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 23/10/2017
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/1/2018
TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KĨ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: Tự động hóa q trình đo độ rơ vơ lăng trong quy trình đăng kiểm
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Hiệp
Phan Nguyễn Hưng

MSSV: 14145086
MSSV: 14145106

Ngành Công nghệ kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày và tính hợp lý của cấu trúc đề tài
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH BỔ SUNG
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không):...........................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):.............................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày... tháng... năm 2018
Giáo viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KĨ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: Tự động hóa q trình đo độ rơ vơ lăng trong quy trình đăng kiểm
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Hiệp
Phan Nguyễn Hưng

MSSV: 14145086
MSSV: 14145106

Ngành Công nghệ kỹ thuật ơ tơ

I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày và tính hợp lý của cấu trúc đề tài
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH BỔ SUNG
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không):...........................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):.............................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày... tháng... năm 2018
Giáo viên phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KĨ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Tự động hóa q trình đo độ rơ vơ lăng trong quy trình đăng kiểm
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Hiệp
Phan Nguyễn Hưng

MSSV: 14145086
MSSV: 14145106

Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã hoàn chỉnh đúng theo
yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng: ............................................................................................................
Giáo viên hướng dẫn:.........................................................................................................
Giáo viên phản biện:..........................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày... tháng... năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ
nhiệt tình từ phía các thầy cơ, các bạn sinh viên. Qua đây chúng em xin chân thành gửi
lời cảm ơn đến:


Q thầy cơ Khoa Cơ khí Động lực Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố
Hồ Chí Minh đã giảng dạy, truyền thụ và giúp chúng em thực hiện đề tài.



Đặc biệt, chúng em gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy giáo ThS Lê Quang Vũ,
cảm ơn thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ chúng em xuyên suốt quá trình thực hiện đề
tài.

Xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT
Đồ án nghiên cứu về chế tạo hệ thống đo độ rơ vơ lăng tự động trong quy trình
đăng kiểm. Đề tài thực hiện bằng cách tìm hiểu về khâu đo độ rơ vơ lăng trong quy trình
đăng kiểm, sau đó đưa ra các phương pháp đo độ rơ vô lăng tự động, tiến hành mô phỏng
trên SolidWorks và Proteus, cuối cùng là chế tạo cơ cấu và lập trình đo thực nghiệm trên
xe ơ tơ. Kết quả đạt được bước đầu đo được độ rơ vô lăng trên ô tô, nhưng sai số hệ
thống còn lớn nên đề tài sẽ được tiếp tục nghiên cứu và phát triển để được ứng dụng thực
tế tại trạm đăng kiểm.


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................... i
TÓM TẮT.......................................................................................................................... ii
MỤC LỤC........................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU..........................................................vi
DANH MỤC CÁC HÌNH................................................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................................ix
Chương 1. TỔNG QUAN..................................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài..........................................................................................1
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu..................................................................1
1.3. Phương pháp nghiên cứu..............................................................................1
1.4. Phạm vi ứng dụng.........................................................................................2
Chương 2. SƠ LƯỢC VỀ CÁC LINH KIỆN VÀ Q TRÌNH ĐO ĐỘ RƠ VƠ LĂNG
TRONG QUY TRÌNH ĐĂNG KIỂM................................................................................3
2.1. Giới thiệu chung về Adruino........................................................................3
2.2. Giới thiệu về board Adruino Uno.................................................................3
2.3. Giới thiệu về board Arduino Nano...............................................................5
2.4. Giới thiệu module cầu H BTS7960..............................................................6

2.4.1. Mạch cầu H là gì ?.................................................................................6
2.4.2. Mạch cầu H sử dụng rờ le......................................................................7
2.4.3. Module cầu H BTS7960........................................................................9
2.5. Giới thiệu module thu phát RF...................................................................10
2.6. Giới thiệu module thu phát sóng vơ tuyến NRF24L01...............................11
2.7. Giới thiệu về cảm biến siêu âm US-015.....................................................12
2.8. Giới thiệu về LCD 16x2 và module I2C.....................................................14
2.9. Giới thiệu về incremental rotary encoder..................................................16


2.10. Giới thiệu module giảm áp DC LM2596..................................................17
2.11. Giới thiệu về động cơ điện một chiều.......................................................18
2.12. Giới thiệu về Arduino IDE và ngơn ngữ lập trình cho Arduino................19
2.13. Giới thiệu về quy trình kiểm định xe cơ giới............................................20
2.13.1. Giấy tờ cần thiết khi lập hồ sơ phương tiện và kiểm định.................21
2.13.1.1. Lập Hồ sơ phương tiện...............................................................21
2.13.1.2. Kiểm định...................................................................................21
2.13.2. Đơn vị đăng kiểm thực hiện kiểm định..............................................22
2.13.3. Thực hiện kiểm tra, đánh giá xe cơ giới.............................................22
2.13.4. Trình tự, cách thức thực hiện.............................................................23
2.13.4.1. Lập Hồ sơ phương tiện...............................................................23
2.13.4.2. Kiểm định tại Đơn vị đăng kiểm.................................................24
2.13.4.3. Kiểm định ngoài Đơn vị đăng kiểm............................................24
2.13.4.4. Ghi nhận bổ sung, sửa đổi Hồ sơ phương tiện khi xe cơ giới có
thay đổi thơng tin hành chính...............................................................................25
2.13.4.5. Ghi nhận bổ sung, sửa đổi Hồ sơ phương tiện khi xe cơ giới có
thay đổi thơng số kỹ thuật....................................................................................25
2.14. Giới thiệu thực hiện đo độ rơ vô lăng trong đăng kiểm xe cơ giới...........26
2.15. Nguyên lý của việc đo độ rơ vô lăng........................................................26
2.16. Kiểm tra và khắc phục độ rơ vơ lăng........................................................28

Chương 3. THIẾT KẾ, LẮP ĐẶT LẬP TRÌNH ĐO ĐỘ RƠ VÔ LĂNG........................30
3.1. Thiết kế cơ cấu cơ khí................................................................................30
3.1.1. Giới thiệu phần mềm thiết kế:.............................................................30
3.1.2. Thiết kế cơ cấu giá đỡ..........................................................................31
3.1.2.1. Vật liệu thiết kế:...........................................................................31
3.1.2.2. Thiết kế mô phỏng cơ cấu trên SolidWorks:.................................32


3.1.3. Thiết kế cơ cấu gá vào vô lăng............................................................32
3.1.3.1. Vật liệu thiết kế.............................................................................33
3.1.3.2. Thiết kế mô phỏng cơ cấu gá trên SolidWorks.............................33
3.1.4. Thiết kế giá đỡ động cơ.......................................................................34
3.1.4.1. Vật liệu thiết kế.............................................................................34
3.1.4.2. Thiết kế mô phỏng giá đỡ động cơ bằng SolidWorks...................34
3.1.5. Thiết kế giá đỡ cảm biến......................................................................36
3.1.6. Cơ cấu cơ khí hồn chỉnh của mơ hình đơ độ rơ vô lăng tự động trên
xe cơ giới và phương chiều chuyên động của các bộ phận.......................................36
3.1.6.1. Cơ cấu cơ khí hồn chỉnh.............................................................37
3.1.7. Tiến hành chế tạo mơ hình thực tế cơ cấu đo độ rơ vô lăng.................38
3.2. Mô phỏng mạch trên Proteus......................................................................41
3.3. Lắp đặt và lập trình độ rơ vơ lăng thực tế...................................................44
3.3.1. Kiểm tra hoạt động của các linh kiện...................................................44
3.3.2. Q trình đo độ rơ vơ lăng thực tế.......................................................48
3.3.3. Dùng module thu phát không giây NRF24L01....................................53
Chương 4. KẾT LUẬN....................................................................................................58


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
DIY

Do it yourself

I/O

Input/Output

DC

Direct Current

MOSFET

Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor

BJT

Bipolar junction transistor

I2C

Inter-Intergrated Circuit


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1 Board Adruino Uno.............................................................................................5
Hình 2.2 Board Adruino Nano...........................................................................................5
Hình 2.3 Mạch cầu H.........................................................................................................6
Hình 2.4 Nguyên lý cơ bản mạch cầu H.............................................................................7
Hình 2.5 Cấu tạo của rờ le..................................................................................................7
Hình 2.6 Mạch cầu H sử dụng rờ le...................................................................................8

Hình 2.7 Module cầu H BTS7960......................................................................................9
Hình 2.8 Sơ đồ chân module cầu H BTS7960..................................................................10
Hình 2.9 Module MX-FS-03V và MX-05V.....................................................................10
Hình 2.10 Module thu phát sóng vơ tuyến NRF24L01.....................................................11
Hình 2.11 Cảm biến siêu âm US-015...............................................................................13
Hình 2.12 Màn hình LCD 16x2........................................................................................14
Hình 2.13 Module I2C.....................................................................................................15
Hình 2.14 Các IC giao tiếp với nhau qua chuẩn I2C........................................................16
Hình 2.15 Sau khi hàn các chân của module LCD với module I2C.................................16
Hình 2.16 Incremental rotary encoder và đĩa quay...........................................................16
Hình 2.17 Nguyên lý hoạt động của incremental rotary encoder.....................................17
Hình 2.18 Tín hiệu incremental rotary encoder xuất ra....................................................17
Hình 2.19 Module LM2596.............................................................................................18
Hình 2.20 Cấu tạo cơ bản của động cơ điện một chiều....................................................19
Hình 2.21 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều...........................................19
Hình 2.22 Giao diện người dùng của Arduino IDE..........................................................20
Hình 2.23 Nguyên lý đo độ rơ vơ lăng.............................................................................26
Hình 2.24 Sơ đồ khối hệ thống.........................................................................................28
Hình 3.1 Mơi trường giao tiếp của SolidWorks................................................................31
Hình 3.2 Hình chiếu 3 mặt của giá đỡ..............................................................................32
Hình 3.3 Cơ cấu giá đỡ mơ phỏng....................................................................................32
Hình 3.4 Hình chiếu 3 mặt của cơ cấu gá.........................................................................33
Hình 3.5 Cơ cấu gá vơ lăng mơ phỏng.............................................................................34
Hình 3.6 Hình chiếu 3 mặt giá đỡ động cơ điện...............................................................35


Hình 3.7 Cơ cấu giá đỡ động cơ điện mơ phỏng..............................................................35
Hình 3.8 Hình chiếu 3 mặt giá đỡ cảm biến.....................................................................36
Hình 3.9 Cơ cấu giá đỡ cảm biến.....................................................................................36
Hình 3.10 Mơ hình cơ cấu đo độ rơ vơ lăng hồn chỉnh..................................................37

Hình 3.11 Hệ dẫn động vơ lăng........................................................................................37
Hình 3.12 Sơ đồ đường truyền cơng suất đến vơ lăng......................................................38
Hình 3.13 Cơ cấu gá vơ lăng............................................................................................39
Hình 3.14 Giá đỡ động cơ điện........................................................................................39
Hình 3.15 Giá đỡ cảm biến..............................................................................................40
Hình 3.16 Giá đỡ cơ cấu dẫn động vơ lăng và hình ảnh tổng quát về cơ cấu đo độ rơ vơ
lăng được thực hiện..........................................................................................................40
Hình 3.17 Sơ đồ hệ thống mơ phỏng trên Proteus............................................................41
Hình 3.18 Các linh kiện sau khi kết nối với nhau.............................................................44
Hình 3.19 Hệ thống hoạt động khi cấp nguồn..................................................................45
Hình 3.20 Tín hiệu gửi về của cảm biến siêu âm..............................................................46
Hình 3.21 Tín hiệu cảm biến siêu âm khi bánh xe dẫn hướng dịch chuyển......................47
Hình 3.22 Lưu đồ thuật tốn tìm biên độ khoảng cách.....................................................47
Hình 3.23 Thử nghiệm hệ thống trên xe Vios...................................................................48
Hình 3.24 Gá cơ cấu dẫn động vào vơ lăng......................................................................49
Hình 3.25 Cơ cấu đỡ động cơ điện...................................................................................49
Hình 3.26 Đặt cảm biến siêu âm ở gần bánh xe dẫn hướng.............................................50
Hình 3.27 Kết quả đo độ rơ vơ lăng.................................................................................50
Hình 3.28 Sau khi kết nối module thu phát khơng dây.....................................................54
Hình 3.29 Sử module thu phát để gủi tín hiệu..................................................................56
Hình 3.30 Bộ xử lý trung tâm để nhận tín hiệu................................................................56


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Sơ đồ kết nối chân các linh kiện hệ thống.........................................................45
Bảng 3.2 Thống kê các lần đo độ rơ vô lăng xe Toyota Vios............................................52
Bảng 3.3 Sơ đồ kết nối chân module NRF24L1...............................................................53
Bảng 3.4 Thống kê các lần đo khi sử dụng module thu phát............................................56

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Lý do chọn đề tài
Tự động hóa là một nhân tố quan trọng trong q trình cơng nghiệp hóa và hiện
đại hóa. Nhờ có tự động hóa trong cơng nghiệp, các nhà máy đã và đang trở nên hiệu quả
hơn trong việc sử dụng năng lượng, nguyên vật liệu và nguồn nhân lực. Nghành công
nghiệp sản xuất ô tô cũng đã áp dụng dây truyền sản xuất tự động từ những năm 1947,
làm tăng sản lượng ô tô một cách nhanh chóng, cho đến nay ô tô đã trở thành phương tiện
di chuyển chủ yếu của con người. Nhận thấy vấn đề đó, mà q trình đăng kiểm ơ tơ ở
Việt Nam vẫn cịn thực hiện bằng thủ cơng và phụ thuộc hồn tồn vào đăng kiểm viên,
vấn đề này gây ra tình trạng thiếu minh bạch trong công tác đăng kiểm cũng như hiệu quả
công việc không cao, chúng em quyết định thực hiện đề tài: Tự động hóa q trình đo
độ rơ vơ lăng trong quy trình đăng kiểm với mục đích để giảm thiểu các yếu tố chủ
quan trên đồng thời giảm thời gian thực hiện hạng mục đăng kiểm này, tạo bước đệm nhỏ
trong tồn bộ q trình tự động hóa đăng kiểm, góp phần giảm chi phí nhân lực, tăng sự
chính xác trong quá trình đăng kiểm.
1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Trong quá trình học tập tại trường, với những kiến thức đã được học về hệ thống
lái, lập trình AVR và adruino, chúng em áp dụng những kiến thức đó để nghiên cứu vào
những vấn đề sau:
 Thiết kế hệ thống tự động hóa q trình đo đợ rơ vơ lăng trong quy trình
đăng kiểm.
 Thực hiện chế tạo hệ thống đo độ rơ vô lăng tự động.
Phạm vi nghiên cứu: do không điều kiện nên chúng em chỉ sử dụng được những
linh kiện trung quốc, cho nên các thông số kĩ thuật thực tế không giống với lý thuyết,
cũng như việc chế tạo cơ khí khơng chính xác gây ra sai số cho toàn hệ thống.
1.3. Phương pháp nghiên cứu
Chúng em dùng hai phương pháp chính để nghiên cứu là:
 Nghiên cứu bằng tài liệu để biết được cơ sở của vấn đề đặt ra.
 Nghiên cứu bằng thực nghiệm để biết được hệ thống có hoạt động chính
xác hay khơng.

1.4. Phạm vi ứng dụng
Ứng dụng việc tự động hóa đo độ rơ vô lăng ở trạm đăng kiểm, đề tài cũng là cơ
sở cho các bạn khóa sau tự động hóa các q trình khác trong đăng kiểm ơ tô ở Việt Nam.


Chương 2. SƠ LƯỢC VỀ CÁC LINH KIỆN VÀ QUÁ TRÌNH ĐO ĐỘ RƠ VƠ
LĂNG TRONG QUY TRÌNH ĐĂNG KIỂM
2.1. Giới thiệu chung về Adruino
Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những người
tự chế ra sản phẩm của mình) trên tồn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với
những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động, số lượng người dùng cực lớn
và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả
những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến. Arduino là gì mà có thể
khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại cảc trường đại học danh tiếng như
MIT, Staniord, Camegie Mellon phải sử dụng; hoặc ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ
khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng để phát triển các ứng dụng Android tương
tác với cảm biến và các thiết bị khác?
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các
thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật
của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngơn ngữ lập
trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập
trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn
mở từ phần cứng tới phần mềm. Chỉ với khoảng $30, người dùng đã có thể sở hữu một
board Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị.
Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào
thế kỷ thứ 9 là King Arđuin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005
như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Ranzi, là một
trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design Instistute Ivrea

(IDII). Mặc dù hầu như khơng được tiếp thị gì cả, tín tức về Arduino vẫn lan truyền với
tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên.
Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi
đã sản sinh ra Arduino.
2.2. Giới thiệu về board Adruino Uno
Arduino Uno là một bo mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điểu khiển AVR
Atmega328. cấu tạo chính của Ardno Uno bao gồm các phần sau:


 Cổng USB: đây là loại cổng giao tiếp để ta upload code từ PC lên vi điều khiển.
Đồng thời nó cũng là giao tiếp serial để truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và máy
tính.
 Jack nguồn: để chạy Arduino thỉ có thể lấy nguồn từ cổng USB ở trên, nhưng
khơng phải lúc nào cũng có thể cắm với máy tính được. Lúc đó ta cần một nguồn
từ 9V đến 12V.
 Có 14 chân vào/ra số đánh số thứ tự từ 0 đến 13, ngồi ra có một chân nối đất
(GND) và một chân điện áp tham chiếu (AREF).
 Vi điều khiển AVR: đây là bộ xử lí trung tâm của toàn bo mạch. Với mỗi mẫu
Arduino khác nhau thì con chip là khác nhau. Ở con Arduino Uno này thì sử dụng
ATMega328.
Các thơng số chi tiết của Arduino Uno:
Vi xử lý:

Atmega328

Điện áp hoạt động:

5V

Điện áp đầu vào:

7-12V

Điện áp đầu vào (Giới hạn):

6-20V

Chân vào/ra kĩ thuật số:

14 ( 6 chân có thể cho đầu ra PWM)

Chân vào tương tự:

6

Dịng điện trong mỗi chân I/O:

40mA

Dòng điện chân nguồn 3.3V:

50mA

Bộ nhớ trong:

32 KB (ATmega328)

SRAM:

2 KB (ATmega328)

EEPROM:

1 KB (ATmega328)

Xung nhịp:

16MHz


Hình 2.1 Board Adruino Uno
2.3. Giới thiệu về board Arduino Nano
Board Arduino Nano có cấu tạo, số lượng chân vào ra là tương tự như board
Arduino Uno tuy nhiên đã được tối giản về kích thước cho tiện sử dụng hơn. Do được tối
giản rất nhiều về kích thước nên Adruino Nano chỉ được nạp code và cung cấp điện bằng
duy nhất 1 cổng mini USB.

Hình 2.2 Board Adruino Nano
Thơng số kĩ thuật chi tiết:
Vi xử lý
Điện áp hoạt động
Điện áp đầu vào (khuyến nghị)
Điện áp đầu vào (giới hạn)

Atmega328p
5V
7-12V
6-20V

Chân vào/ra số
Chân vào tương tự
Dòng điện mỗi chân
Bộ nhớ
SRAM
EEPROM
Xung nhịp
Kích thước

14 (6 chân xuất được PWM
8
40mA
16KB (Atmega168), 32KB (Atmega328)
1KB (Atmega168) hoặc 2KB (Atmega328)
512 bytes (Atmega168) hoặc 1KB (Atmega328)
16MHz
0.73” X 1.70”

2.4. Giới thiệu module cầu H BTS7960
2.4.1. Mạch cầu H là gì ?
Xét một cách tổng quát, mạch cầu H là một mạch gồm 4 "cơng tắc" được mắc theo
hình chữ H, giúp đảo chiều dòng điện qua một đối tượng, ở đây đối tượng được nói tới là
động cơ điện một chiều.

Hình 2.3 Mạch cầu H
Nguyên lý cơ bản của mạch cầu H: Để motor DC quay theo chiều thuận, ta đóng
cơng tắc 2 và 4, khi đó dịng điện đi từ cực dương ắc qui qua công tắc 2 đến motor DC rồi
qua công tắc 4 trở về cực âm ắc qui. Để motor DC quay ngược lại, ta đóng cơng tắc 1 và
3, khi đó dịng điện đi từ cực dương ắc qui qua công tắc 3 đến motor DC rồi qua công tắc
1 trở về cực âm ắc qui.

Hình 2.4 Nguyên lý cơ bản mạch cầu H
2.4.2. Mạch cầu H sử dụng rờ le
Rờ le là một dạng “công tắc” (switch) cơ điện. Gọi là công tắc cơ điện vì chúng
gồm các tiếp điểm cơ được điều khiển đóng mở bằng dịng điện. Với khả năng đóng mở
các tiếp điểm, rờ le đúng là một lựa chọn tốt để làm khóa cho mạch cầu H. Thêm nữa
chúng lại được điều khiển bằng tín hiệu điện, nghĩa là chúng ta có thể dùng Arduino (hay
bất kỳ chip điều khiển nào) để điều khiển rờ le, qua đó điều khiển mạch cầu H. Hãy quan
sát cấu tạo và hình dáng của một loại rờ le thơng dụng trong hình 2.5

Hình 2.5 Cấu tạo của rờ le
Hình 2.5 mơ tả cấu tạo của một rờ le 2 tiếp điểm. Có 3 cực trên rờ le này. Cực C
gọi là cực chung (Common), cực NC là tiếp điểm thường đóng (Normal Closed) và NO
là tiếp điểm thường mở (Normal Open). Trong điều kiện bình thường, khi rờ le khơng
hoạt động, do lực kéo của lò xo bên trái thanh nam châm sẽ tiếp xúc với tiếp điểm NC tạo
thành một kết nối giữa C và NC, chính vì thế NC được gọi là tiếp điểm thường đóng.
Khi một điện áp được áp vào cuộn dây của nam châm điện, nam châm điện tạo ra một lực
từ kéo thanh nam châm xuống, lúc này thanh nam châm không tiếp xúc với tiếp điểm NC
nữa mà chuyển sang tiếp xúc với tiếp điểm NO tạo thành một kết nối giữa C và NO. Hoạt
động này tương tự 1 công tắc chuyển được điều khiển bởi điện áp kích nam châm điện.


Một đặc điểm rất quan trọng trong cách hoạt động “đóng – mở” của rờ le là tính “cách
li”. Hai đường kích nam châm điện hồn tồn cách li với các tiếp điểm của rờ le, và vì thế
sẽ rất an tồn. Có 2 thơng số quan trọng cho một rờ le là điện áp kích nam châm điện và
dịng lớn nhất mà các điểm điểm chịu được. Điện áp kích nam châm điện thường là 5V,
12V hoặc 24V, việc kích nam châm điện chính là cơng việc của chip điều khiển. Vì tiếp
xúc giữa cực C và các tiếp điểm là dạng tiếp xúc tạm thời, không cố định nên rất dễ bị hở
mạch. Nếu dòng điện qua tiếp điểm quá lớn, nhiệt có thể sinh ra lớn và làm hở tiếp xúc.

Vì thế chúng ta cần tính tốn dịng điện tối đa trong ứng dụng của mình để chọn rờ le phù
hợp.

Hình 2.6 Mạch cầu H sử dụng rờ le
Trên hình 1.6, các đường kích nam châm điện không được nối trực tiếp vào vi điều
khiển mà thông qua hai transitor Q1, Q2. Khi vi điều khiển kích điện áp cho Q1 dẫn làm
nam châm điện RL1 được nối cực âm, tạo ra lực từ hút tiếp điểm về vị trí thường mở,
dịng điện đi từ cực dương qua motor DC. Khi vi điều khiển kích điện áp cho Q2 dẫn làm
nam châm điện RL2 được nôi cực âm, tạo ra lực từ hút tiếp điểm về bị trí thưởng mở,
dịng điện đi từ cực dương qua motor DC theo chiều ngược lại. Mạch cầu H dùng rờ le có
ưu điểm là dễ chế tạo, chịu dịng cao, đặc biệt nếu thay rờ le bằng các linh kiện tương
đương như contactor, dịng điện tải có thể lên đến hàng trăm ampere. Tuy nhiên, do là
thiết bị “cơ khí” nên tốc độ đóng/mở của rờ le rất chậm, nếu đóng mở q nhanh có thể
dẫn đến hiện tượng “dính” tiếp điểm và hư hỏng.


2.4.3. Module cầu H BTS7960
Với ưu điểm của MOSFET là có cơng suất lớn hơn rất nhiều so với BJT, module
cầu H BTS7960 sử dụng hai chip BTS7960 tích hợp hai con MOSFET để điều khiển
động cơ, tích hợp IC chống quá nhiệt, quá dòng, quá áp, sụt áp và ngắn mạch, kết hợp với
điện trở đo dịng, tích hợp IC 74HC2440 để cách ly nguồn điều khiển một cách hiệu quả
làm module có thể chịu dịng lớn đến 43A.
Thơng số kĩ thuật:
• Nguồn động cơ điện: 6 ~ 27V.
• Dịng điện tải mach: 43A.
• Tín hiệu logic điều khiển: 3.3 ~ 5V.
• Tần số điều khiển tối đa: 25KHz.
• Tự động tắt khi điện áp thấp: để tránh điều khiển động cơ ở mức điện áp thấp
thiết bị sẽ tự tắt. 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 q nhiệt.
• Kích thước: 40 x 50 x12mm.

Hình 2.7 Module cầu H BTS7960


Hình 2.8 Sơ đồ chân module cầu H BTS7960
Các chân của module:
• VCC : Nguồn tạo mức logic điều khiển ( 5V - 3V3 )
• GND : Chân nối cực âm vi điều khiển
• R_EN = 0: Khơng cho nửa cầu H phải hoạt động. R_EN = 1: Cho phép nửa cầu
H phải hoạt động
• L_EN = 0: Khơng cho nửa cầu H trái hoạt động. L_EN = 1: Cho phép nửa cầu H
trái hoạt động.
• 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 : Mơ 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
2.5. Giới thiệu module thu phát RF
Sử dụng module MX-05V để phát sóng RF, module MX-FS-03V để thu sóng RF
được ứng dụng trong việc điều khiển công tắc, chống trộm, báo động, điều khiển các vật
dụng điện trong nhà...

Hình 2.9 Module MX-FS-03V và MX-05V


Thông số kĩ thuật:
Model: MX-05V







Điện áp hoạt động: 5V
Thu tần số: 433.92MHZ
Độ nhạy nhận:-105DB
Kích thước: 30 * 14 * 7mm
Có thể gắn thêm anten ngồi: dây đồng cuốn trịn dài 32CM

Model: MX-FS-03V







Có thể truyền từ 20 – 200m tùy theo điện áp cấp vào
Điện áp hoạt động: 3.5 – 12V
Kích thước: 19 * 19mm
Tốc độ truyền: 4KB/s
Công suất truyền: 10mW
Tần số truyền: 433.92MHZ

2.6. Giới thiệu module thu phát sóng vơ tuyến NRF24L01
Module nRF24L01 hoạt động ở tàn số sóng ngắn 2.4G nên module này khả năng
truyền dữ liệu tốc độ cao và truyền nhận dữ liệu trong điều kiện môi trường có vật cản,

module nRF24L01 có 126 kênh truyền, điều này giúp ta có thể truyền nhận dữ liệu trên
nhiều kênh khác nhau. Module khả năng thay đổi công suất phát bằng chương trình, điều
này giúp nó có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm năng lượng.

Hình 2.10 Module thu phát sóng vơ tuyến NRF24L01
Thơng số kĩ thuật:
 Radio:
+ Hoạt động ở giải tần 2.4G
+ Có 126 kênh
+ Truyền và nhận dữ liệu