Điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều.
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.55 MB, 79 trang )
Với phương pháp này chúng ta có thể có hai cách để thực hiện đó là dùng “phần
cứng” hoặc “phần mềm” để tiến hành điều chế xung.
2.1. Sử dụng vi điều khiển.
Với phương pháp này ta sử dụng các chíp vi sử lý có tích hợp sẵn tính năng PWM,
hoặc nếu chíp không tích hợp sẵn ta có thể viết chương trình tạo ra các xung PWM. Cách
này rất phổ biến và được sử dụng rộng dãi bởi nó đơn giản và tính linh hoạt rất cao.
Vi điều khiển PIC 18F4431 là dòng vi điều khiển cao cấp chuyên điều khiển động
cơ với 4 kênh điều xung PWM chúng được đánh số từ 0 ->3, Modul PWM này có 8 ngõ
ra, được đánh số từ 0->7. Trong chế độ đối nghịch các pin chẵn –pin lẻ là 1 cặp. VD:
PWM0 đối nghịch với PWM1 ; PWM2 đối nghịch với PWM3….
3. Động cơ RC SERVO
RC servo là hệ thống gồm động cơ DC, hộp số và vi mạch điều khiển. Tùy theo tín hiệu
mà nó nhận được, RC servo sẽ quay trục động cơ đến một góc xác định trong khoảng từ
00-1800.
Hình ảnh động cơ RC Servo
Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu ra của động
cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp
về mạch điều khiển này. Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động
cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều
khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.
a. Cấu tạo:
1. Động cơ
2. Bảng điện tử
3. Dây điện dương( đỏ)
4. Dây tín hiệu ( vàng hoặc
trắng)
5. Dây nối mát
6.
b. Nguyên tắc hoạt động
Động cơ servo được thiết kế để quay có giới hạn chứ không phải quay liên tục như động
cơ DC hay động cơ bước. Mặc dù ta có thể chỉnh động cơ servo R/C quay liên tục (sẽ
trình bày sau) nhưng công dụng chính của động cơ servo là đạt được góc quay chính xác
trong khoảng từ 90o – 180o. Việc điều khiển này có thể ứng dụng để lái robot, di chuyển
các tay máy lên xuống, quay một cảm biến để quét khắp phòng…
Trục của động cơ servo R/C được định vị nhờ vào kỹ thuật gọi là điều biến độ rộng xung
(PWM). Trong hệ thống này, servo là đáp ứng của một dãy các xung số ổn định. Cụ thể
hơn, mạch điều khiển là đáp ứng của một tín hiệu số có các xung biến đổi từ 1 – 2 ms.
Các xung này được gởi đi 50 lần/giây. Chú ý rằng không phải số xung trong một giây
điều khiển servo mà là chiều dài của các xung. Servo đòi hỏi khoảng 30 – 60 xung/giây.
Nếu số này qua thấp, độ chính xác và công suất để duy trì servo sẽ giảm. Với độ dài xung
1 ms, servo được điều khiển quay theo một chiều (giả sử là chiều kim đồng hồ như Hình
sau)
Điều khiển vị trí của trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung
Với độ dài xung xung 2 ms, servo quay theo chiều ngược lại. Kỹ thuật này còn được gọi
là tỉ lệ số - chuyển động của servo tỉ lệ với tín hiệu số điều khiển. Công suất cung cấp cho
động cơ bên trong servo cũng tỉ lệ với độ lệch giữa vị trí hiện tại của trục ra với vị trí nó
cần đến. Nếu servo ở gần vị trí đích, động cơ được truyền động với tốc độ thấp. Điều này
đảm bảo rằng động cơ không vượt quá điểm định đến. Nhưng nếu servo ở xa vị trí đích
nó sẽ được truyền động với vận tốc tối đa để đến đích càng nhanh càng tốt. Khi trục ra
đến vị trí mong muốn, động cơ giảm tốc. Quá trình tưởng chừng như phức tạp này diễn ra
trong khoảng thời gian rất ngắn - một servo trung bình có thể quay 60 o trong vòng ¼ - ½
giây.
CHƯƠNG 3. MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO ROBOT
1.Thiết kế mạch tổng quát điều khiển Rôbôt
Mạch nguyên lý:
Sơ đồ mạch tổng quát điều khiển Rôbôt
Sơ đồ bord mạch tổng quát
* Nguyên lý hoạt động:Chíp Vi Điều Khiển nhận tín hiệu từ mạch cảm biến ngoài,mạch
cảm biến gồm 8 cảm biến đưa tín hiệu qua 8 bộ so sánh sử dụng bộ khếch đại thuật toán
IC LM324 mắc theo kiểu so sánh điện áp giữa 2 cực “ + ” và “ - ” qua Triger Smith IC
7414 tác dụng sửa xung, tạo tín hiệu xung chuẩn đưa vào Vi Điều Khiển.
- Các Port A và Port E được sử dụng để nhận tín hiệu vào cảm biến ( từ chân RA1 đến
RA5 và từ RE0 đến RE2 ).
- Các biến trở tinh chính 103 đặt vào cực “ + ” tác dụng đặt 1 điện áp lên cực “ + ” để so
sánh với điện áp cực “-” do cảm biến đưa về để đưa ra tín hiệu 0 hoặc 1 vào Vi Điều
Khiển xử lý.
- Vi Điều Khiển nhận các tín hiệu vào xử lý và đưa ra các thuật toán điều khiển động cơ
phát động và động cơ bẻ lái RC Servo bẻ lái góc thích hợp để Rôbôt có thể bảm đường tốt
và phát tốc tối đa trên đường đua để có thể nhanh nhất và đích.
2.Thiết kế mạch điện tử cụ thể cho từng môdul
* Modul mạch cảm biến
Sơ đồ board mạch cảm biến
*Nguyên lý hoạt động:Mạch cảm biến sử dụng 8 cảm biến ta sử dụng cảm biến quang và
quang trở. Quang trở mắc theo kiểu phân áp dựa vào độ phản xạ của LED phát quang sẽ
định ra mức điện áp đặt lên cực “-” của bộ so sánh khếch đại thuật toán.
-Quang trở và LED phát quang được khử nhiễu bằng cách bắt thêm chụp cảm biến tránh
LED phát phát nhiễu sang những con khác và phát ra ngoài nhiều.
* Modul nguồn:
Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Sơ đồ board mạch nguồn
*Nguyên lý hoạt động: Mạch nguồn cung cấp điện áp hoạt độngcho toàn mạch, mạch
nguồn tốt ổn định mạch sẽ chạy tốt và ổn định.
-MẠch nguồn của bọn em sử dụng 3 nguồn nối song song lấy nguồn từ ắc qui đưa vào,
hai nguồn 5V một nguồn sử dụng cho Vi Điều Khiển, một nguồn riêng cung cấp cho
động cơ RC SERVO do động cơ SERVO tránh nhiễu cho Vi Điều Khiển.
*Modul cảm biến đưa vào mạch điều khiển
Nguyên lý hoạt động: mạch cảm biến gồm 8 cảm biến đưa tín hiệu qua 8 bộ so sánh sử
dụng bộ khếch đại thuật toán IC LM324 mắc theo kiểu so sánh điện áp giữa 2 cực “ + ”
và “ - ” qua Triger Smith IC 7414 tác dụng sửa xung, tạo tín hiệu xung chuẩn đưa vào Vi
Điều Khiển.
- Các Port A và Port E được sử dụng để nhận tín hiệu vào cảm biến ( từ chân RA1 đến
RA5 và từ RE0 đến RE2 ).
- Các biến trở tinh chính 103 đặt vào cực “ + ” tác dụng đặt 1 điện áp lên cực “ + ” để so
sánh với điện áp cực “-” do cảm biến đưa về để đưa ra tín hiệu 0 hoặc 1 vào Vi Điều
Khiển xử lý.
*Modul động lực điều khiển động cơ
