Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

CHƯƠNG 2. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Tải bản đầy đủ - 0trang

Trang 9/33



2.1.2 Chức năng các khối

• Khối TX (transmitter): sử dụng tay cầm điều khiển phát dữ liệu qua RF cho bộ thu.

• Khối RX (receiver): nhận dữ liệu từ TX, nối với các chân vi điều khiển.

• Khối vi điều khiển: module Arduino, lập trình đọc tín hiệu từ RX, đọc và tính tốn

góc của cảm biến MPU6050, xuất tín hiệu điều khiển cho ESC.

• Khối nguồn (pin): dùng pin Lipo 11.1 V cấp nguồn cho ESC và Arduino.

• Khối ESC: nhận tín hiệu từ Arduino, sử dụng mạch động lực điều khiển động cơ

DC không chổi than 3 pha.

• Khối động cơ, cánh quạt: 4 động cơ-cánh quạt điều khiển qua 4 ESC, mơ hình máy

bay (quadcopter).

1.5 Tìm hiểu các thành phần, module

1.1.2 Vi điều khiển Arduino

• Đề tài sẽ sử dụng module Arduino Nano có thiết kế nhỏ gọn,nhẹ thích hợp để làm

mạch xử lý điều khiển chính cho tồn bộ mơ hình.

• Arduino Nano dùng chíp điều khiển chính là Atmega328 cho phép xử lý các dữ liệu

phức tạp, hỗ trợ ngơn ngữ lập trình C,C++ và ngơn ngữ chính thống của họ AT.



Hình 2-2 Aruino Nano [1]



Thiết kế máy bay điều khiển



Trang 10/33



1.1.3 Cảm biến MPU6050

• Cảm biến MPU6050 là cảm biến 6 trục tự do tích hợp gồm 3 trục cảm biến gia tốc

và 3 trục cảm biến vận tốc góc.

• MPU6050 cho phép phát hiện chuyển động, độ lệch so với điểm đặt trước đó, qua

đó có thể ứng dụng vào nhiều dự án về cân bằng như máy bay điều khiển, xe cân

bằng, con lắc, có thể ứng dụng việc theo dõi tình trạng sức khỏe, đo độ nghiêng.

• Cảm biến này cho phép xuất các dữ liệu thô về gia tốc và vận tốc góc, từ đó có thể

tính tốn dựa trên datasheet cho ra số liệu mong muốn.

• Cảm biến MPU6050 sử dụng chuẩn giao tiếp I2C kết nối vi điều khiển với tốc độ

nhanh chóng, cảm biến còn có bộ tính tốn chuyển động tín hiệu số (DMP) được

lập trình sẵn để tính tốn các dữ liệu, giảm bớt khối lượng xử lý cho vi điều khiển.

• Giao tiếp I2C (Inter-integrated Circuit): là một chuẩn giao tiếp ở phạm vi ngắn, tốc

độ truyền nhận cao, giao thức kiểu Multi-Master Multi-Slave, chỉ sử dụng hai dây

SCL và SDA để truyền nhận dữ liệu, tiết kiệm chân giao tiếp cho vi điều khiển và

có thể nối nhiều thiết bị trên cùng một bus I2C.

• Cảm biến kết nối với Arduino theo giao tiếp I2C, SCL nối với chân A5, SDA nối

với chân A4.



Hình 2-2 Cảm biến MPU6050 [2]



Thiết kế máy bay điều khiển



Trang 11/33



• Cảm biến MPU6050 gồm 8 chân nhưng đề tài chỉ dùng 4 chân: 2 chân nguồn với

mức điện áp 3-5 V, 2 chân truyền nhận dữ liệu SDA và SCL.

• Cảm biến vận tốc góc có thể trả về các trục X, Y, Z với scale ± 250, ± 500, ± 1000,

và ± 2.000 ° /giây. Cho phép lây mẫu đồng thời các trục.

• Cảm biến gia tốc trả về gia tốc của 3 trục với scale ± 2g, ± 4g, ± 8g và ± 16g. Cho

phép lấy mẫu đồng thời gia tốc.

1.1.4 ESC (Electronic Speed Control)

• ESC là một mạch điều khiển tốc độ động cơ. Đề tài sử dụng ESC dùng cho động cơ

Brushless 3 pha.

• ESC là mạch động lực gồm nhiều FET hay IGBT, có cơng suất lớn, hoạt động trên

ngun lý điều khiển động cơ ba pha.



Hình 2-3 ESC [3]



• ESC gồm 2 chân lấy nguồn từ pin, 3 chân kết nối với động cơ, 1 chân tín hiệu nhận

xung điều khiển từ vi điều khiển, chân nguồn 5 V và GND.

1.1.5 Động cơ Brushless



Thiết kế máy bay điều khiển



Trang 12/33



Hình 2-4 Động cơ brushless [4]



• Động cơ brushless là một loại động cơ DC khơng chổi than ba pha, có cơng suất

lớn, được điều khiển bằng mạch động lực ba pha.

• Cấu tạo động cơ brushless DC:

-



Stator: gồm lõi sắt và dây quấn được quấn dây khác so với các loại động cơ



-



thơng thường.

Rotor: gồm nhiều nam châm vĩnh cửu có từ trường lớn.

Cảm biến Hall: cảm biến xác định vị trí của từ trường rotor so với các pha



của cuộn dây.

• Điều khiển động cơ brushless DC thì cần mạch động lực có các khóa đóng ngắt để

cấp dòng điện vào cuộn dây stator theo tín hiệu cảm biến Hall trả về, cụ thể là dùng

ESC.

• Trong thời điểm bất kỳ, động cơ chỉ có hai pha dẫn điện, mỗi pha dẫn có dòng điện

một chiều và sức điện động một chiều, các pha thay nhau dẫn để tạo tốc độ cho

động cơ.

• Tốc độ động cơ chỉ hoạt động ở 1-2 ms. Ta sẽ cấp một xung có độ rộng từ 1-2 ms từ

vi điều khiển để thay đổi tốc độ động cơ.

• Đề tài sẽ sử dụng loại động cơ 2212-1000 KV, có dòng tải tối đa là 12A, tốc độ là

1000 vòng/1V/phút. Mỗi loại động cơ sẽ sử dụng kích thước cánh quạt khác nhau,

do dùng động cơ 2212-1000 KV nên đề tài sử dụng cánh có kích thước 10×4.5.



Thiết kế máy bay điều khiển



Trang 13/33



1.1.6 Nguồn cung cấp



Hình 2.6 Pin lipo 11.1 V [4]





Do động cơ có cơng suất lớn nên cần một nguồn đủ lớn để máy bay có thể trên

khơng được một thời gian. Đề tài sử dụng pin lipo 3s 11.1 V dung lượng 2200 mAh

với dòng xả 25C.







Dòng xả tối đa tại một thời điểm của pin là 2.2×25=55 A > 48 A của 4 động cơ nên

đáp ứng được cho mô hình.



Thiết kế máy bay điều khiển



Trang 14/33



CHƯƠNG 3.



KẾT QUẢ THỰC HIỆN



1.6 Mơ hình đề tài

• u cầu: đọc dữ liệu từ bộ thu phát RF, tính tốn dữ liệu cảm biến trả về góc xác

định, lập trình chương trình tối ưu có khả năng cân bằng cho máy bay.

• Mục đích: hiểu được nguyên lý làm việc của máy bay điều khiển, tính tốn các giá

trị cảm biến, bộ thu sóng, lắp ráp hồn thiện mơ hình máy bay.

1.7 Ngun lí hoạt động

1.1.7 Sơ đồ ngun lí



Hình 3-5 Sơ đồ nguyên lí [8]



1.1.8



Thiết kế máy bay điều khiển



Trang 15/33



Lưu đồ giải thuật



Bắt đầu



Tính tốn giá trị cảm biến



Đọc dữ liệu từ RX



Hiệu chỉnh tín hiệu RX

và giá trị cảm biến



Hiệu chỉnh

PID



Xuất tín hiệu điều khiển



ESC



Động cơ

Hình 3-6 Lưu đồ giải thuật



Thiết kế máy bay điều khiển



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2. THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×