Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Hệ thống cảm biến

2 Hệ thống cảm biến

Tải bản đầy đủ - 0trang

Trong đó: - Hình tròn màu vàng tượng trưng cho đèn led

Hình tròn màu đỏ tượng trưng cho cảm biến

Hình chữ nhật màu đen-trắng tượng trưng cho điôt để phân áp

Opamp sử dụng trong mạch là LM324

Mũi tên đen biểu thị cho tín hiệu vào khối

-



3.2.2 Các linh kiện cấu thành mạch

3.2.2.1 Led

Led trắng, xanh lam, vàng cho cường độ ánh sáng mạnh nhất dễ tác động lên cảm

biến, nhưng trong q trình làm thực tế thì nhóm chọn led vàng vì nó làm cho cảm biến

nhạy nhất với vạch đen và vạch trắng.



3.2.2.2. Quang trở

Khi không được chiếu sáng điện trở của quang trở khoảng 180 000 ohms. Khi

được chiếu sáng , điện trở này xuống rất thấp.



Đồ án thiết kế hệ thống Nhúng



Trang 12



Quang trở trong mạch được lắp theo sơ đồ như hình bên dưới để nhận biết vạch:



Hoạt động của quang trở trong mạch như sau:

Mắc các linh kiện như sơ đồ hình vẽ thì Up=12

U N = 12

Ta quy ước trên sơ đồ nguyên lý khi có đèn chiếu vào quang trở tương đương với khi

cảm biến ở ngoài vạch trắng ở mạch thật và khi khơng có đèn chiếu sáng ở sơ đồ ngun

lý tương đương với khi cảm biến ở trong vạch đen ở mạch thật.

+ Khi khơng có ánh sáng chiếu vào quang trở thì điện trở của quang trở vơ cùng lớn,

max có thể đạt 180 kΩ, làm cho UP
mức logic 0).

+ Khi có ánh sáng chiếu vào quang trở thì điện trở của quang trở giảm xuống rất nhỏ, có

thể xấp xỉ 0 Ω, làm cho UP >UN, làm điện áp đầu ra bằng

+Ura max = ~ 80%

*UV =0.8*5V= ~ 4V ( ứng với mức logic 1) .



Đồ án thiết kế hệ thống Nhúng



Trang 13



=> Hiểu một cách đơn giản thì khi có ánh sáng chiếu vào quang trở thì đầu ra của opamp

mang mức logic 1, còn khi khơng có ánh sáng chiếu vào quang trở thì đầu ra của opamp

mang mức logic 0.

3.2.2.3. Điện trở

Điện trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của

Điện trỏ . Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể

đó với cường độ dòng điện đi qua nó:



trong đó:

U: là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).

I: là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).

R: là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).

Trong mạch cảm biến này thì điện trở làm 2 nhiệm vụ hạn dòng và phân áp:

+ Điện trở hạn dòng cho Led và quang trở sử dụng trở 100 ohm.



+ Điện trở để phân áp dùng điện trở 510 ohm.



3.2.2.4. Opamp

Opamp , như tên gọi của nó, ban đầu được chế tạo ra để sử dụng cho các thao tác

tính tốn analog. Người ta gọi nó là mạch khuếch đại thuật tốn, và với kết cấu của nó,

chỉ bằng sự thay đổi các linh kiện bên ngồi, người ta có thể là được rất nhiều bài toán

khác nhau: cộng, trừ, nhân, chia, vi phân, tích phân, …

Những opamp đầu tiên được chế tạo bằng linh kiện rời, thành những khối độc lập,

với nguyên lý khác hẳn bây giờ, dùng mạch băm để biến đổi một chiều thành xoay chiều,

khuếch đại điện áp sau khi băm và cuối cùng đầu ra là mạch tách sóng nhạy pha. Sau này

khi kĩ thuật vi mạch hoàn thiện, người ta có được sự đồng nhất tương đối giữa các phần tử

Đồ án thiết kế hệ thống Nhúng



Trang 14



trên chíp, người ta khơng phải lo nghĩ nhiều về việc trôi điện áp, nên không cần thiết đến

kĩ thuật băm điện áp nữa.

Từ việc dùng cho mạch tính tốn trong các máy tính tương tự ngày xưa, người ta

phát hiện ra nó còn có thể ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nữa: Khuếch đại, so

sánh, chuyển đổi tín hiệu, ….

LM324 là bộ gồm 4 mạch khuếch đại thuật toán (operational amplifier, op amp,

opamp) độc lập giống hệt nhau được đặt trong cùng một vỏ bọc.



Thông thường một bộ khuếch đại thuật tốn (Op-Amp) thì cần phải có nguồn đơi.

Tức là phải có nguồn dương và nguồn âm. Chẳng hạn như Opamp 741.

Tuy nhiên các Opamp trong LM324 được thiết kế đặc biệt để sử dụng với nguồn

đơn. Tức là bạn chỉ cần Vcc và GND là đủ.

Một điều đặc biệt nữa là nguồn cung cấp của LM324 có thể hoạt động độc lập với

nguồn tín hiệu. Ví dụ nguồn cung cấp của LM324 là 5V nhưng nó có thể làm việc bình

thường với nguồn tín hiệu ở ngõ vào V+ và V- là 15V.

 Vấn đề cần quan tâm khi thiết kế mạch với IC LM324:

- Điện áp cung cấp: Nguồn cung cấp cho LM324 tầm từ 5V~32V.

- Áp tối đa ngõ vào: từ 0~32V đối với nguồn đơn và cộng trừ 15V đối với nguồn đôi.

- Công suất của Lm324 loại chân cắm (Dip): khoảng 1W

Đồ án thiết kế hệ thống Nhúng



Trang 15



- Điện áp ngõ ra: từ 0 ~ (Vcc - 1,5V).

+Dòng ngõ ra khi mắc theo kiểu đẩy dòng (dòng Sink): dòng đẩy tối đa đạt

được 20mA.

+Dòng ngõ ra khi mắc theo kiểu hút dòng (dòng Souce): dòng hút tối đa có thể lên

đến 40mA.

- Tần số hoạt động của LM324: 1MHz

- Độ lợi khuếch đại điện áp DC của LM324 tối đa khoảng 100 dB.





3.2.2.5. Khối phân áp:

Điốt Zener, còn gọi là "điốt đánh thủng" hay "điốt ổn áp" là loại điốt được chế tạo tối

ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng. Khi sử dụng điốt này mắc ngược chiều lại,

nếu điện áp tại mạch lớn hơn điện áp định mức của điốt thì điốt sẽ cho dòng điện đi qua

(và ngắn mạch xuống đất bảo vệ mạch điện cần ổn áp) và đến khi điện áp mạch mắc bằng

điện áp định mức của điốt - Đây là cốt lõi của mạch ổn áp.

Ta có kít arm cortex hiểu mức logic 0 ( 0v -0.8v), mức logic 1 (0.8v-3v). Như trên đã

phân tích thì đầu ra mức cao của opamp so sánh là 4v, với mức điện áp này thì khơng thể

giao tiếp được với kít ( hay nói cách khác là khơng tương thích TTL) do đó ta phải sử

dụng diode zener 3,3v để phân áp lấy điện áp từ điện áp đầu ra của opamp so sánh để tạo

mức điện áp phù hợp giao tiếp với kít.



3.2.2.6 Jump



Đồ án thiết kế hệ thống Nhúng



Trang 16



3.2.2.7 . Tụ lọc nguồn

Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết bị

điện tử, tụ điện là một linh kiện không thể thiếu đươc, mỗi mạch điện tụ đều có một cơng

dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu , lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động ..vv... Và

trong mạch này tụ được sử dụng chủ yếu với chức năng lọc nguồn để tạo điện áp một

chiều phẳng cung cấp cho tải tiêu thụ, tụ điện có điện dung càng lớn thì điện áp DC càng

phẳng.



Hình 3.1 Điện áp đầu ra không được lọc nguồn bằng tụ



Đồ án thiết kế hệ thống Nhúng



Trang 17



Hình 3.2 Điện áp đầu ra được lọc nguồn bằng tụ 1000 micro



Hình 3.3 Điện áp đầu ra được lọc nguồn bằng tụ 2200 micro

3.3 Khối điều khiển động cơ



Out1



Out2



Đ



Đ

L298



In1



In2

Nguồn cung cấp



Đồ án thiết kế hệ thống Nhúng



Trang 18



Trong đó: Hinh chữ nhật màu xanh lam tượng trưng cho điện trở hạn dòng

Hình chữ nhật màu đen-trắng tượng trưng cho diode bảo vệ L298

Mũi tên màu đỏ tượng trưng cho tín hiệu ra từ mạch điều khiển động cơ

Mũi tên màu vàng tượng trưng cho tín hiệu vào mạch điều khiển động cơ

Nguyên lý hoạt động của mạch như sau

Tín hiệu điều khiển động cơ từ khối “ xử lý và điều khiển” được gửi xuống 4 chân

tín hiệu vào thuộc In1, In2. Tùy thuộc vào trạng thái lệnh được gửi xuống từ vi xử lý nó

mà cầu H sẽ đóng -mở các transistor hợp lý xuất tín hiệu ra 2 đầu OUT1,OUT2 để điều

khiển động cơ quay tiến hay quay lùi.

3.3.1



IC L298



IC L298 là mạch tích hợp đơn chíp có kiểu vỏ cơng suất 15 chân. Là IC cầu đơi có

khả năng hoạt động ở điện thế cao, dòng cao. Nó được thiết kế để tương thích chuẩn TTL

và lái tải cảm kháng như relay, cuộn solenoid, động cơ DC và động cơ bước. Nó có 2

chân enable ( cho phép) hoặc không cho phép IC hoạt động, độc lập với các chân tín hiệu

vào. Cực phát (emitter) của transistor dưới của mỗi mạch cầu được nối với nhau và nối ra

chân ngồi để nối với điện trở cảm ứng dòng khi cản. Nó có thêm 1 chân cấp nguồn giúp

mạch logic có thể hoạt động ở điện thế thấp hơn BLOCK DIAGRAM.



Đồ án thiết kế hệ thống Nhúng



Trang 19



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Hệ thống cảm biến

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×