Thiết kế hệ thống giàn phơi tự động dùng vi điều khiển

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HĨA

--------

THIẾT BỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÀN PHƠI TỰ ĐỘNG
DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: Hoàng Văn Vinh
SVTH:
Nguyễn Tấn Lực - 2032181062
Bùi Thanh Hiền - 2032181031

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2021


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HĨA
--------

THIẾT BỊ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÀN PHƠI TỰ ĐỘNG
DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN

GVHD: Hoàng Văn Vinh
SVTH:

Nguyễn Tấn Lực - 2032181062
Bùi Thanh Hiền - 2032181031

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 7 năm 2021


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA

TP. HCM, ngày 21 .tháng 7 năm 2021.

NHẬN XÉT BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN
CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đồ án:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG DÀN PHƠI TỰ ĐỘNG DÙNG VI ĐIỀU KHIỂN
Sinh viên thực hiện:

Giảng viên hướng dẫn:

Nguyễn Tấn Lực

Hoàng Văn Vinh

Bùi Thanh Hiền
Đánh giá Đồ án
1. Về cuốn báo cáo:
Số trang

_______

Số chương

_______

Số bảng số liệu

_______

Số hình vẽ

_______

Số tài liệu tham khảo

_______

Sản phẩm

_______

Một số nhận xét về hình thức cuốn báo cáo:

2. Về nội dung đồ án:

3. Về tính ứng dụng:

4. Về thái độ làm việc của sinh viên:

Đánh giá chung:

Người nhận xét
(Ký tên và ghi rõ họ tên)


BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ
Sau khi nhận được đề tài từ thầy Hồng Văn Vinh thì nhóm em hội ý và đưa ra những
công việc như sau:

Họ và tên

Nhiệm vụ

 Tìm kiếm và chọn lọc tài liệu tham
khảo về bộ điều khiển, cảm biến và
các cơ cấu chấp hành.
 Thiết kế sơ đồ khối
Nguyễn Tấn Lực
 Vẽ lưu đồ giải thuật, viết chương
trình điều khiển
 Tổng hợp và hồn thiện nội dung
báo cáo.
 Tìm kiếm và chọn lọc tài liệu tham

khảo về động cơ, module điều
khiển động cơ và công tắc hành
trình
Bùi Thanh Hiền
 Thiết kế mạch điều khiển
 Đóng góp ý kiến hồn thiện nội
dung báo cáo.

Đánh giá

Hồn thành tốt (10/10)

Hồn thành tốt (10/10)

Tuy là khơng được gặp mặt làm việc trực tiếp, nhưng các thành viên cùng nhau làm
việc vui vẻ, hỗ trợ hết mình để bài báo cáo đạt được kết quả tốt nhất. Xin cảm ơn!


LỜI CẢM ƠN
Sau những ngày tháng học tập trên trường cũng như học online, chúng em đã
được hiểu rõ hơn và tiếp thu những kiến thức vơ cùng bổ ích về lĩnh vực Thiết bị và
hệ thống tự động. Vì vậy, qua bài báo cáo cuối kì này, em xin gửi lời cảm ơn chân
thành đến thầy Hoàng Văn Vinh đã nhiệt tình giúp đỡ và chỉ bảo tận tình trong thời
gian qua. Chính nhờ thầy đã cho em thấy được nhiều khía cạnh quan trọng trong
lĩnh vực Thiết bị và hệ thống tự động đối với cuộc sống hiện nay. Bên cạnh đó, em
cũng xin gởi lời cảm ơn đến khoa Điện – Điện tử của Trường Đại học Cơng nghiệp
thực phẩm Tp.Hồ Chí Minh đã tạo ra một mơi trường chất lượng tốt để em có thể
học tập và rèn luyện trong thời gian qua.
Trong quá trình làm bài báo cáo bài tập lớn cuối kì khó tránh khỏi những sai
sót, rất mong q thầy cơ bỏ qua. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp thầy cơ,

để em có thể học tập thêm nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn ở bài báo cáo
tốt nghiệp sắp tới.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 7 năm 2021


MỤC LỤC
MỤC LỤC...............................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH..................................................................................... iv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ............................................................. 1
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................ 1
1.2 Một số sản phẩm giàn phơi thơng minh đã có trên thị trường .................................... 1
1.3 Phương pháp nghiên cứu đề tài................................................................................. 4
1.4 Ưu điểm của đề tài ................................................................................................... 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................... 5
2.1 Lý thuyết về cơ cấu chấp hành.................................................................................. 5
2.1.1

Động cơ DC một pha nam châm vĩnh cửu ........................................................ 5

2.1.2

Module điều khiển động cơ L298..................................................................... 7

2.1.3

Cơng tắc hành trình........................................................................................ 10

2.2 Lý thuyết về vi điều khiển và cảm biến................................................................... 13
2.2.1

Vi điều khiển (Arduino) ................................................................................. 13

2.2.2

Cảm biến ánh sáng dùng quang trở ................................................................ 19

2.2.3

Cảm biến mưa................................................................................................ 20

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ THỰC HIỆN .................................................................... 22
3.1 Sơ đồ khối .............................................................................................................. 22
3.2 Chức năng mỗi khối ............................................................................................... 22
3.2.1

Khối nguồn .................................................................................................... 22

3.2.2

Khối cảm biến ............................................................................................... 23

3.2.3

Khối vi xử lý.................................................................................................. 24

3.2.4

Khối chấp hành .............................................................................................. 28

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MẠCH, CHƯƠNG TRÌNH ...................................... 30
4.1 Sơ đồ nguyên lý ..................................................................................................... 30
4.2 Lưu đồ thuật toán ................................................................................................... 31
i


4.3 Thiết kế mạch điều khiển........................................................................................ 32
4.4 Viết chương trình ................................................................................................... 32

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ TÀI ................................... 33
5.1 Kết quả đạt được .................................................................................................... 33
5.2 Hạn chế .................................................................................................................. 33
5.3 Hướng phát triển của đề tài..................................................................................... 33

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 34
PHỤ LỤC ............................................................................................................. 35

ii


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng chức năng các chân IC L298........................................................... 9
Bảng 2.2: Bảng thông số arduino nano .................................................................. 18
Bảng 2.3: Bảng chức năng các chân của arduino nano ........................................... 19
Bảng 3.1: Cấu hình của Atmega328P .................................................................... 25

iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Giàn phơi thơng minh gắn trên tường inox ............................................... 2
Hình 1.2: Giàn phơi thơng minh gắn trên tường kéo ra thu vào................................ 2
Hình 1.3:Giàn phơi thơng minh gắn trên trần inox ................................................... 3
Hình 1.4: Giàn phơi thơng minh gắn trên trần khung nhơm ..................................... 3
Hình 1.5: Giàn phơi thông minh điều khiển từ xa .................................................... 4
Hình 2.1: Cấu tạo cơ bản của động cơ DC nam châm vĩnh cửu................................ 5
Hình 2.2: Hoạt động của pha 1 ................................................................................ 6
Hình 2.3: Hoạt động của pha 2 ................................................................................ 6
Hình 2.4: Hoạt động của pha 3 ................................................................................ 6
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý L298 .............................................................................. 8
Hình 2.6: Sơ đồ chân module L298 ......................................................................... 8
Hình 2.7: Sơ đồ chân IC L298 ................................................................................. 9
Hình 2.8: Một số loại cơng tắc hành trình .............................................................. 11
Hình 2.9: Cấu tạo cơng tắc hành trình .................................................................... 11
Hình 2.10: Ngun lý hoạt động của cơng tắc hành trình ....................................... 12
Hình 2.11: Các dịng arduino ................................................................................. 13
Hình 2.12: Arduino sử dụng làm robot .................................................................. 16
Hình 2.13: Arduino sử dụng làm hệ thống tưới cây................................................ 16
Hình 2.14: Điều khiển các thiết bị cảm biến ánh sáng âm thanh............................. 16
Hình 2.15: Mạch arduino nano thực tế ................................................................... 17
Hình 2.16: Sơ đồ chân Arduino nano ..................................................................... 17
Hình 2.17: Quang trở ............................................................................................. 20
Hình 2.18: Cảm biến mưa ...................................................................................... 21
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển giàn phơi tự động.................................. 22
Hình 3.2: Sơ đồ khối nguồn ................................................................................... 22
Hình 3.3: Cảm biến quang trở ................................................................................ 23
Hình 3.4: Module cảm biến mưa............................................................................ 24
Hình 3.5: Atmega328P thực tế............................................................................... 25

iv


Hình 3.6: Sơ đồ chân chức năng của ATmega328P ............................................... 26
Hình 3.7: Module điều khiển động cơ L298........................................................... 29
Hình 4.1: Sơ đồ thiết kế mạch điều khiển giàn phơi tự động .................................. 30
Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật .................................................................................... 31
Hình 4.3: Mạch in điều khiển giàn phơi tự động .................................................... 32
Hình 4.4: Vị trí các linh kiện trên mạch in ............................................................. 32

v


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1

Đặt vấn đề
Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu con người đòi hỏi

ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Trong đó có nhu cầu về cuộc
sống tiện nghi, thông minh. Điều này đã thúc đẩy những nhà thiết kế, chế tạo ra những
sản phẩm đáp ứng những tiện nghi, thơng minh đó. Một trong số đó cần kể tới là giàn
phơi thơng minh. Với các nước phát triển thì nó đã được sử dụng rộng rãi, phổ biến
còn ở các nước đang phát triển trong đó có Việt Nam thì nó đang là xu hướng mà
người tiêu dùng đang hướng tới. Cùng với sự phát triển hiện đại của các khu nhà hay
các khu chung cư với diện tích khơng lớn lắm thì đa số khơng gian cịn hạn chế. Chính
vì vậy mà các loại giàn phơi thông minh ra đời như một giải pháp hữu hiệu nhằm đáp
ứng nhu cầu thiết yếu của cuộc sống hiện đại, văn minh đồng thời gia tăng nét đẹp
thẩm mĩ cho ngôi nhà thân yêu.

Việc có một giàn phơi thơng minh sẽ khơng chiếm diện tích của ban cơng hoặc
những nơi có ban cơng nhỏ sẽ rất phù hợp cho việc có thể lắp đặt được giàn phơi để
phơi quần áo dễ dàng, tiện lợi, bảo vệ quần áo khỏi tác động của thời tiết. Với lý do
trên, em đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống giàn phơi tự động” để nghiên cứu. Nếu trời
có mưa thì giàn phơi sẽ tự động kéo vào. Nếu trời nắng thì giàn phơi sẽ tự động kéo
ra. Như vậy, người sử dụng sẽ không cần phải điều khiển mà vẫn sử dụng dàn phơi
thuận tiện cho cuộc sống.

1.2

Một số sản phẩm giàn phơi thơng minh đã có trên thị trường
Giàn phơi thông minh gắn tường: đây là loại giàn phơi thông minh gắn vào

tường nhà phù hợp với hộ gia đình có diện tích cực hẹp, cịn có tên gọi là giàn phơi
kéo ngang. (hình 1.1 và hình 1.2).

-

Ưu điểm chủ yếu của giàn phơi thơng minh là có nhiều thanh phơi, phơi

được lượng lớn quần áo cũng như các chăn, ga, gối, đệm. Đồng thời khoảng cách
giữa các thanh phơi đủ để quần áo nhanh khô mà vẫn cho trọng tải phơi lớn.

1


-

Nhược điểm: Lắp đặt cố định giàn phơi ở độ cao nhất định, không điều

chỉnh được thanh phơi lên cao, xuống thấp được.

Hình 1. 1: Giàn phơi thơng minh gắn trên tường inox

Hình 1. 2: Giàn phơi thơng minh gắn trên tường kéo ra thu vào

Giàn phơi thông minh gắn trần: Tương tự như loại gắn tường, giàn phơi gắn
trần làm bằng inox hoặc hợp kim nhôm cường lực chịu được trọng tải tới 60kg. Giàn
phơi gắn trần giúp quần áo nhanh khô, phơi được nhiều quần áo, là giải pháp cho nhà
mặt phố, biệt thự, hoặc chung cư có ban cơng diện tích đủ rộng (hình 1.3 và hình 1.4).

- Ưu điểm: tiết kiệm diện tích tối đa cho căn nhà bạn, giá cả phải chăng, có
thể điều chỉnh thanh phơi lên cao, xuống thấp, kiểu dáng đa dạng, dễ dàng phơi quần
áo cũng như các loại chăn, ga, gối đệm,...

2


-

Nhược điểm: điều chỉnh thanh phơi lên cao xuống thấp theo nhu cầu cần

dùng tay quay, số lượng phơi đồ cũng ít hơn so với giàn phơi thơng minh gắn tường.

Hình 1. 3:Giàn phơi thơng minh gắn trên trần inox

Hình 1. 4: Giàn phơi thông minh gắn trên trần khung nhơm

Giàn phơi thơng minh điều khiển từ xa: Cịn có tên gọi là giàn phơi thông minh
tự động, đây là loại giàn phơi tốt nhất và cũng đắt nhất. Nó cho phép bạn điều khiển

giàn phơi bằng thiết bị điều khiển từ xa. Ngồi ra, loại giàn phơi này có thể được tích
hợp tia cực tím kháng khuẩn, quạt sấy khô quần áo. Giàn phơi thông minh điều khiển
từ xa là giải pháp phù hợp cho căn hộ có phịng phơi đồ khép kín (hình 1.5).
+ Ưu điểm: dễ dàng vận hành bằng cách nhấn nút lên xuống, dừng đơn giản,
không cần dùng sức như giàn phơi thông minh gắn trần; có đèn pha sáng, tích hợp
quạt gió, đèn UV diệt khuẩn giúp quần áo nhanh khô hơn. Kiểu dáng giàn phơi sang
trọng, thơng thường với 4 thanh phơi có thể phơi được nhiều đồ hơn.

3


+ Nhược điểm: do tích hợp nhiều chức năng nên giá thành của giàn phơi thông
minh điều khiển từ xa giá thành cao hơn giàn phơi thông minh khác. Nếu khơng lựa
chọn sản phẩm có chất lượng, sau q trình sử dụng có thể gặp một số trục trặc về lỗi
điện tử, đặc biệt với khí hậu nóng ẩm của nước ta.

Hình 1. 5: Giàn phơi thơng minh điều khiển từ xa

1.3

Phương pháp nghiên cứu đề tài
-

Tham khảo các đề tài liên quan tới đề tài của mình.

-

Tự thiết kế và viết code theo yêu cầu đặt ra (tự động đưa quần áo ra khi
trời không mưa hoặc trời sáng, thu quần áo vào khi trời tối hoặc mưa).

1.4

Ưu điểm của đề tài
-

Là một thiết bị tiêu dùng thông minh giúp giải quyết các vấn đề bất tiện
khi phơi quần áo, đặt biệt đối với những người ít có thời gian ở nhà thường
xuyên.

-

Thiết bị thiết kế ở hai chế độ hoạt động tạo sự tiện lợi và thoải mái cho
người sử dụng.

4


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1

Lý thuyết về cơ cấu chấp hành

2.1.1 Động cơ DC một pha nam châm vĩnh cửu
Động cơ điện một chiều là loại động cơ sử dụng dòng điện một chiều trong
các dây quấn phần cảm và phần ứng. Vận hành dựa trên quá trình cảm ứng điện từ.
Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại máy quan
trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn điện xoay
chiều thông dụng.
a) Cấu tạo hình dạng

Hình 2. 1: Cấu tạo cơ bản của động cơ DC nam châm vĩnh cửu

Stator (phần đứng yên) của động cơ điện 1 chiều thường là một hay nhiều cặp
nam châm vĩnh cửu, rotor (phần chuyển động) có các cuộn dây quấn và được nối với
nguồn điện một chiều, 1 phần quan trọng khác của động cơ điện 1 chiều là bộ phận
chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của
rotor là liên tục. Thông thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi
than tiếp xúc với cổ góp. Cường độ từ trường khơng thay đổi. Tốc độ động cơ chỉ có
thể điều khiển thơng qua điều khiển dịng rotor. Có thể đảo chiều động cơ bằng cách
đảo chiều của dòng điện đặt vào rotor.

5


b) Nguyên tắc hoạt động
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động
quay của rotor.

Hình 2. 2: Hoạt động của pha 1

Pha 2: Rotor tiếp tục quay.

Hình 2. 3: Hoạt động của pha 2

Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor
cùng dấu, trở lại pha 1.

Hình 2. 4: Hoạt động của pha 3

Nếu trục của một động cơ điện một chiều được kéo bằng 1 lực ngoài, động cơ

sẽ hoạt động như một máy phát điện một chiều, và tạo ra một sức điện động cảm ứng
Electromotive force (EMF). Khi vận hành bình thường, rotor khi quay sẽ phát ra một
điện áp gọi là sức phản điện động counter-EMF (CEMF) hoặc sức điện động đối
kháng, vì nó đối kháng lại điện áp bên ngoài đặt vào động cơ. Sức điện động này

6


tương tự như sức điện động phát ra khi động cơ được sử dụng như một máy phát điện
(như lúc ta nối một điện trở tải vào đầu ra của động cơ, và kéo trục động cơ bằng một
ngẫu lực bên ngoài). Như vậy điện áp đặt trên động cơ bao gồm 2 thành phần: sức
phản điện động, và điện áp giáng tạo ra do điện trở nội của các cuộn dây phần ứng.
Dòng điện chạy qua động cơ được tính theo biều thức sau:
I = (VNguồn − VPhần điện động ) / RPhần ứng
Công suất cơ mà động cơ đưa ra được, được tính bằng:
P = I * (VPhần điện động)
c) Cơ chế sinh lực quay của động cơ
Khi có một dịng điện chảy qua cuộn dây quấn xung quanh một lõi sắt non,
cạnh phía bên cực dương sẽ bị tác động bởi một lực hướng lên, trong khi cạnh đối
diện lại bị tác động bằng một lực hướng xuống theo nguyên lý bàn tay trái của
Fleming. Các lực này gây tác động quay lên cuộn dây, và làm cho rotor quay. Để làm
cho rô to quay liên tục và đúng chiều, một bộ cổ góp điện sẽ làm chuyển mạch dịng
điện sau mỗi vị trí ứng với 1/2 chu kỳ. Chỉ có vấn đề là khi mặt của cuộn dây song
song với các đường sức từ trường. Nghĩa là lực quay của động cơ bằng 0 khi cuộn
dây lệch 900 so với phương ban đầu của nó, khi đó rotor sẽ quay theo qn tính.
Trong các máy điện một chiều lớn, người ta có nhiều cuộn dây nối ra nhiều
phiến góp khác nhau trên cổ góp. Nhờ vậy dòng điện và lực quay được liên tục và
hầu như khơng bị thay đổi theo các vị trí khác nhau của rotor.

2.1.2 Module điều khiển động cơ L298

a) Giới thiệu về mạch cầu L298
IC L298 là một IC tích hợp nguyên khối gồm 2 mạch cầu H bên trong. Với
điện áp làm tăng công suất đầu ra từ 5V – 47V, dịng lên đến 4A, L298 rất thích hợp
trong những ứng dụng công suất nhỏ như động cơ DC loại vừa

7


Hình 2. 5: Sơ đồ nguyên lý L298

b) Module L298
-

Chi tiết các chân linh kiện
+ Bốn chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 được nối lần lượt với các chân
5, 7, 10, 12 của L298. Đây là các chân nhận tín hiệu điều khiển.
+ Bốn chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 tương ứng với các
chân INPUT được nối với các chân 2, 3, 13, 14 của L298. Các chân
này sẽ được nối với động cơ.
+ Hai chân ENA và ENB dung để điều khiển các mạch cầu H trong L298.
Nếu ở mức logic “1” nối với nguồn 5V thì cho phép mạch cầu H hoạt
động, nếu ở mức logic “0” thì mạch cầu H khơng hoạt động.

Hình 2. 6: Sơ đồ chân module L298

8


-

Cách điều khiển chiều quay với L298
+ Khi ENA = 0: Động cơ không quay với mọi đầu vào .
+

Khi ENA = 1:
 INT1 = 1; INT2 = 0: động cơ quay thuân. INT1 = 0; INT2 = 1: động
cơ quay nghịch.
 INT1 = INT2: động cơ dừng ngay tức thì, tương tự với các chân
ENB, INT3, INT4.

c) IC L298 và chức năng các chân

Hình 2. 7: Sơ đồ chân IC L298
Bảng 2. 1: Bảng chức năng các chân IC L298

MW.15

PowerSO

Tên

Chức
năng

1; 15

2; 19

Sense A;
Sense B

Nối chân này qua điện trở cảm ứng dòng
xuống GND để điều khiển dòng tải.

2; 3

4; 5

Out 1;
Out 2

Ngõ ra của cầu A. Dòng của tải mắc giữa hai
chân này được qui định bởi chân 1.

4

6

VS

Chân cấp nguồn cho tầng cơng suất. Cần có
một tụ điện không cảm kháng 100nF nối giữa
chân này và chân GND.

9


5; 7

7; 9

Input 1;
Input 2

Chân ngõ vào của cầu A, tương thích chuẩn
TTL.
Chân ngõ vào Enable cho phép tương thích
chuẩn TTL. Mức thấp ở chân này sẽ cấm
Disable ngõ ra cầu A đối với chân Enable A
hoặc cầu B đối với chân Enable B.

6; 11

8; 14

Enable A;
Enable B

8

1, 10, 11,
20

GND

9

12

VSS

10; 12

13; 15

Input 3;
Input 4

Các chân logic ngõ vào của cầu B.

13; 14

16; 17

Out 3;
Out 4

Ngõ ra của cầu B. Dòng của tải mắc giữa hai
chân này được quy định bởi chân 15.

-

3; 18

N.C

Không kết nối (bỏ trống).

Chân đất Ground.
Chân cấp nguồn cho khối logic. Cần có tụ điện

100nF nối giữa chân này với GND.

2.1.3 Cơng tắc hành trình
a) Khái niệm
Cơng tắc hành trình hay cịn gọi cơng tắc giới hạn hành trình là dạng cơng tắc
dùng để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động. Nó có cấu tạo như cơng
tắc điện bình thường nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động
tác động vào làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó. Cơng tắc hành trình
là loại khơng duy trì trạng thái, khi khơng cịn tác động sẽ trở về vị trí ban đầu. Cơng
tắc hành trình dùng để đóng cắt mạch dùng ở lưới điện hạ áp nó có tác dụng giống
như nút ấn động tác ấn bằng tay được thay thế bằng động tác va chạm của các bộ
phận cơ khí, làm cho q trình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện.

10


Hình 2. 8: Một số loại cơng tắc hành trình

b) Cấu tạo cơng tắc hành trình

Hình 2. 9: Cấu tạo cơng tắc hành trình

-

Bộ phận truyền động: Là một bộ phận của cơng tắc hành trình, nó tiếp xúc
trực tiếp với các thiết bị khác. Trong một sô công tắc, nó được gắn vào đầu
thao tác để mở hoặc đóng các tiếp điểm của công tắc.

-

Phần thân công tắc: là phần chứa cơ chế tiếp xúc điện

-

Ổ cắm/chân cắm: Là nơi chứa các đầu vít của tiếp điểm để kết nối với các
tiếp điểm với hệ thống dây điện

c) Nguyên lý hoạt động cơng tắc hành trình
Như hình 2.10, chúng ta có thể thấy cấu tạo vơ cùng đơn giản của cơng tắc
hành trình. Bao gồm có: cần tác động, chân COM, chân thường đóng (NC), chân
thường hở (NO). Nguyên lý hoạt động cơng tắc hành trình: ở điều kiện bình thường,
tiếp điểm giữa chân COM và chân NC sẽ được đấu với nhau. Khi có lực tác động lên
cần tác động thì tiếp điểm giữa chân COM + chân NC sẽ hở và chuyển qua chân
COM + chân NO

11


Cơng tắc hành trình là thiết bị giúp chuyển đổi chuyển động cơ thành tín hiệu
điện để phục vụ cho quá trình điều khiển và giám sát.

Hình 2. 10: Nguyên lý hoạt động của cơng tắc hành trình

d) Ưu, nhược điểm và ứng dụng của cơng tắc hành trình
-

Ưu điểm;
+ Có thể sử dụng hầu hết trong các ứng dụng công nghiệp
+ Đáp ứng tốt các điều kiện cần đến độ chính xác và có tính lặp lại
+ Tiêu thụ ít năng lượng điện

+ Có thể điều khiển nhiều tải

-

Nhược điểm
+ Hạn chế đối với những thiết bị có tốc độ chuyển động tương đối thấp
+ Phải tiếp xúc trực tiếp với thiết bị
+ Do phải tiếp xúc nên làm các bộ phận cơ khí bị mịn

-

Ứng dụng của cơng tắc hành trình
Chúng ta có thể bắt gặp các cơng tắc hành trình trong ứng dụng cơng nghiệp

cần sự an toàn hoặc phát hiện:
+ Phát hiện sự tiếp xúc của đối tượng
+ Đếm

12


+ Phát hiện phạm vi di chuyển
+ Phát hiện vị trí và giới hạn chuyển động

2.2

Lý thuyết về vi điều khiển và cảm biến

2.2.1 Vi điều khiển (Arduino)
a) Tổng quan về Arduino

Arduino là một bo mạch vi xử lý. Phần cứng bao gồm một bo mạch nguồn mở
được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8 bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những
model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14
chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều bo mở rộng khác nhau, cho phép người
dùng viết các chương trình cho Arduino bằng ngơn ngữ C hoặc C++.
Arduino là một nền tảng mà mọi thiết bị phần cứng đều được làm sẵn và chuẩn
hóa, người dùng chỉ việc chọn những thứ mình cần, ráp lại là có thể chạy được.
Arduino cung cấp cho bạn module điều khiển động cơ có sẵn, mạch điều khiển có sẵn,
mạch thu phát sóng khơng dây có sẵn. Arduino khơng phải lập trình từ A đến Z. Mỗi
thứ phần cứng gắn mác “Arduino” đều có những đoạn lệnh đã được viết sẵn (thư
viện) do cộng đồng người dùng Arduino cùng phát triển.

Hình 2. 11: Các dòng arduino

13


Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ
sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một khía cạnh
quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết
nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi
là shield. Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua các chân
khách nhau, nhưng nhiều shield được định địa chỉ thông qua serial bus I C-nhiều
shield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song. Arduino chính thức
thường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặc biệt là ATmega8, ATmega168,
ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560. Một vài các bộ vi xử lý khác cũng
được sử dụng bởi các mạch Aquino tương thích. Hầu hết các mạch gồm một bộ điều
chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHV hoặc bộ cộng hưởng ceramic
trong một vài biến thể, mặc dù một vài thiết kế như LilyPad chạy tại 8 MHV và bỏ
qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị.

Theo nguyên tắc, khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất cả các board
được lập trình thơng qua một kết nối RS-232, nhưng cách thức thực hiện lại tùy thuộc
vào đời phần cứng. Các board Serial Arduino có chứa một mạch chuyển đổi giữa
RS232 sang TTL. Các board Arduino hiện tại được lập trình thơng qua cổng USB,
thực hiện thông qua chip chuyển đổi USB-to-serial như là FTDI FT232. Vài biến thể,
như Arduino Mini và Boarduino khơng chính thức, sử dụng một board adapter hoặc
cáp nối USB-to-serial có thể tháo rời được, Bluetooth hoặc các phương thức khác.
Khi sử dụng một cơng cụ lập trình vi điều khiển truyền thống thay vì ArduinoIDE,
cơng cụ lập trình AVR ISP tiêu chuẩn sẽ được sử dụng.
Board Arduino sẽ đưa ra hầu hết các chân I/O của vi điều khiển để sử dụng
cho những mạch ngoài. Diecimila, Duemilanove, và bây giờ là Uno đưa ra 14 chân
I/O kỹ thuật số, 6 trong số đó có thể tạo xung PWM điều chế độ rộng xung và 6 chân
input analog, có thể được sử dụng như là 6 chân I/O số. Những chân này được thiết
kế nằm phía trên mặt board, thông qua các header cái 0.10-inch 2.5 mm㌳. Nhiều
shield ứng dụng plug-in cũng được thương mại hóa. Các board Arduino Nano, và
Arduino-compatible Bare Bones Board và Boarduino có thể cung cấp các chân header

14