Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hình 1.15: Mô hình mạch cầu H đơn giản

Hình 1.15: Mô hình mạch cầu H đơn giản

Tải bản đầy đủ - 0trang

Báo cáo đồ án môn học



Chương I: Cơ sở lý thuyết



Một trường hợp thứ 3 xảy ra khi đóng đồng thời 2 khóa ở cùng một bên (L1 và L2

hoặc R1 và R2) hoặc thậm chí đóng cả 4 khóa, khi đó chúng ta có hiện tượng “ngắn

mạch”, V và GND gần như nối trực tiếp với nhau dẫn đến ắc qui sẽ bị hỏng hoặc nguy

hiểm hơn là cháy nổ mạch xảy ra. Đây là trường hợp không mong muốn trong quá trình

sử dụng mạch cầu H. Để tránh việc này xảy ra, người ta thường dùng thêm các mạch

logic để kích cầu H.

Trường hợp cuối cùng là 2 trường hợp các khóa ở phần dưới hoặc phần trên cùng

đóng (ví dụ L1 và R1 cùng đóng, L2 và R2 cùng mở). Với trường hợp này, cả 2 đầu A, B

của “đối tượng” cùng nối với một mức điện áp và sẽ khơng có dòng điện nào chạy qua,

mạch cầu H khơng hoạt động. Đây có thể coi là một cách “thắng” động cơ (tuy nhiên

không phải lúc nào cũng có tác dụng). Nói chung, đây cũng là trường hợp nên tránh, nếu

muốn mạch cầu khơng hoạt động thì nên mở tất cả các khóa thay vì dùng trường hợp này.

Trên đây chỉ là cơ cấu làm việc cơ bản của mơ hình mạch cầu H, trên thực tế mạch

cầu H có thiết kế phức tạp hơn rất nhiều với các cơ cấu kích cầu và bảo vệ.

Như đã trình bày trong phần trước, thành phần chính của mạch cầu H chính là các

“khóa”, việc chọn linh kiện để làm các khóa này phụ thuộc vào mục đích sử dụng mạch

cầu, loại đối tượng cần điều khiển, công suất tiêu thụ của đối tượng và cả hiểu biết, điều

kiện của người thiết kế. Nhìn chung, các khóa của mạch cầu H thường được chế tạo bằng

Relay, BJT (Bipolar Junction Transistor) hay MOSFET (Metal Oxide Semiconductor

Field-Effect Transistor). Từ đó, các loại mạch cầu H về cơ bản cũng được phân loại dựa

trên phương thức cấu tạo của chúng.

Trong bài tập, nhóm sử dụng IC L-293D, đây là IC mạch cầu H sử dụng các khoá là

Transistor. Trong phần Xây Dựng Phần Cứng ở phía sau, báo cáo sẽ nói rõ thêm về IC

này. Bây giờ, báo cáo sẽ đi sâu vào phân tích mạch cầu H sử dụng các khố Transistor.

1.4.2. IC cầu H L293D.

IC cầu H thực hiện chức năng như một cầu H có 4 khóa, mà các khóa này là các

khóa điều khiển bằng điện, có cấu tạo là các chuy ển mạch bằng transistor MOSFET.



Hình 1.17: IC cầu H L293D

Trong IC này, có 2 đầu vào điện áp là:

 VCC1: 4.5 – 7V



Báo cáo đồ án môn học



Chương I: Cơ sở lý thuyết



 VCC2: VCC1 - 36V

Trong đó VCC1 là điện áp cung cấp cho IC hoạt động, VCC2 là điện áp đưa ra các

đầu ra động cơ. Nếu VCC2 có giá trị càng lớn thì động cơ quay càng mạnh.



Báo cáo đồ án môn học



Chương II: Q trình thiết kế



CHƯƠNG II: Q TRÌNH THIẾT KẾ

2.1. Sơ đồ khối hệ thống

Với những kiến thức đã có được sau khi nghiên cứu đề bài, đồng thời dựa trên định

hướng thực hiện bài tập, nhóm đã thảo luận và xây dựng sơ đồ hệ thống ô tô gồm các khối

thành phần như hình sau:



Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống

Trong sơ đồ trên, hai khối nguồn là nguồn pin cung cấp năng lượng cho các thiết bị

trên ô tơ. Trong đó, Nguồn 1 cung cấp năng lượng cho: Kit CPLD (CoolRunner II), VĐK

Arduino, các cảm biến siêu âm và bộ thu sóng RF; Nguồn 2 cung cấp năng lượng cho:

mạch cầu H và các mô tơ. Sử dụng 2 nguồn riêng biệt nhằm cung cấp nguồn ổn định cho

các mơ tơ.

Trong thiết kế, nhóm sử dụng thêm VĐK Arduino do yếu tố chủ yếu dưới đây:

 Nhóm đã cố gắng để lập trình VHDL cho cảm biến siêu âm SRF05 đo khoảng

cách trên kit CoolRunner II nhưng do mới làm quen với kit nên sau một thời

gian lập trình khơng thành phần đo khoảng cách với SRF05 nên nhóm chuyển

hướng là dùng Arduino để đo khoảng cách, và nếu khoảng cách đo được nhỏ

hơn 20cm thì suất ra một bit trên chân I/O, chân này sẽ kết nối với CPLD để kit

số xét và đưa ra lệnh sử lý thích hợp.

 Cái khó để lập trình VHDL cho SRF05 đo khoảng cách là, sau khi kích cho

SRF05 hoạt động bằng một xung độ rộng 10us thì chân Echo (chân cho độ rộng

xung tỷ lệ với khoảng cách ) của SRF05 tự động được đưa lên 1, do phần bộ

đếm trong CPLD thiết kế chưa được tốt hoặc là chưa xét được chân Echo lên 1

khi nào nên kết quả đo được chưa chính xác.



Báo cáo đồ án mơn học



Chương II: Quá trình thiết kế



2.2. Thiết kế phần cứng

2.2.1. Thiết kế phần khung xe

Trên cơ sở sơ đồ khối hệ thống, nhóm đã thực hiện thiết kế được phần cứng của ơ tơ

như hình sau:



Hình 2.2: Thiết kế phần cứng

Trong thiết kế này, 3 cảm biến siêu âm được bố trí cố định theo 3 hướng : trước, trái

và phải.

Phần sàn ơ tơ gồm 3 tầng, trong đó, tầng dưới cùng để đặt pin, tầng thứ 2 đặt kit

CoolRunner II, tầng trên cùng đặt bo mạch kết nối các module con trong hệ thống.

IC cầu H, L293D, được bố trí trên một bo mạch cùng với VĐK Arduino. Cầu H

được kết nối tới 2 mô tơ trái và phải, mỗi mô tơ thực hiện điều khiển 2 bánh: mô tơ trái

điều khiển hai bánh bên trái của ô tô, mô tơ phải thực hiện điều khiển hai bánh phải. Với

thiết kế phần cứng như trên, thì chỉ cần điều khiển mơ tơ trái và phải là có thể điều khiển

được ơ tơ đi một hướng bất kỳ nào đó.

Với mạch điều khiển RF, nhóm đã thiết kế một bảng điều khiển với 4 nút để dễ dàng

cho việc điều khiển, hơn là dùng ngay bộ điều khiển từ module mua sẵn sẽ khó bấm.

2.2.2. Thiết kế bộ chuyển đổi điện áp 3.3V

Tín hiệu mã hóa từ các chân của arduino có mức logic cao là 5V, vì v ậy, đ ể giao

tiếp được với kit Cool Runner II ta phải có mạch phân áp để chuyển mức logic cao

của TTL là 5V sang mức logic cao của CMOS là 3.3V. Có nhi ều phương pháp đ ể

chuyển đổi như dùng điện trở để phân áp, dùng IC chuẩn hoặc dùng diode zenner.

Trong mạch này nhóm sử dụng phương pháp là dùng diode zenner với UD = 3.3V để

phân áp qua một điện trở 330 Ohm nối với 5V. Tín hiệu sẽ được lấy ra tại đi ểm

giữa của điện trở 330 Ohm và Cathode của zenner như trong hình dưới đây:



Báo cáo đồ án mơn học



Chương II: Q trình thiết kế



1

2

3

4

5



OUT_3v3



IN_JP3V3

5

4

3

2

1

JP5



330



JP5



D3V3_1



GND



Hình 2.3: Mạch phân áp 3.3V

2.3. Thiết kế phần mềm

Sơ đồ các đường tín hiệu kết nối trong hệ thống ơ tơ được thể hiện như hình dưới.



Hình 2.4: Sơ đồ kết nối tồn hệ thống

Trong đó phần xử lý trong Arduino bao gồm: lập trình đo khoảng cách cho 3 cảm

biến siêu âm, xét các tín hiệu ở bộ thu RF, sau đó mã hóa các bit khoảng cách và các

trạng thái của bộ thu RF thành 5 đường bit trên 5 chân I/O.

Kit CoolRunner II kết nối với Arduino qua 5 đường, được thể hiện như sơ đồ

sau:



Báo cáo đồ án mơn học



Chương II: Q trình thiết kế



Phần lập trình cho CoolRunner bao gồm hai phần chính:

+ Phần thứ nhất là chế độ điều khiển ô tô bằng RF đi theo các hướng: tiến, lùi, quay

trái, quay phải, tiến chếch trái, tiến chếch phải và phát hiện vật cản phía trước mặt để

tránh va chạm vào vật cản. Thuật toán xử lý được thể hiện qua sơ đồ sau:



Hình 2.5: Lưu đồ thuật tốn hệ thống

Như trên sơ đồ ta có thể thấy, tất các các dữ liệu đo được từ cảm biến siêu âm ở cả 3

hướng sẽ được vi điều khiển arduino xử lý, sau đó dữ liệu sẽ được mã hóa ra dưới dạng 5

bit để chuyển đến kit CRII, kit CRII sẽ nhận được mã và xuất các tín hiệu điều khiển ơ tô

đi đúng hướng.

+ Phần thứ hai là phần ô tô ở chế độ tự động ơ tơ được kích hoạt chế độ tự động từ

RF, khi gặp vật cản sẽ xét khoảng cách 3 hướng và quyết định hướng nào thống nhất để

di chuyển



Báo cáo đồ án mơn học



Kết luận



Kết luận

1. Kết quả đạt được.

Sau quá trình lỗ lực để hồn thiện bài tập, nhóm đã đạt được các kết quả tốt như sau:

 Nhóm đã thiết kế thành cơng ô tô thực hiện đầy đủ các chức năng mà đề bài đặt ra.

 Biết được một hệ thống số là như thế nào, và đã thiết kế được một hệ thống số đơn

giản.s

 Hiểu biết về điều khiển vô tuyến và lĩnh vực điều khiển tự động

2. Những tồn tại và hướng phát triển của đề tài.

 Những tồn tại







Module RF chỉ điều khiển 1 chiều và khoảng cách khơng q xa

Chưa lập trình VHDL cho SRF05 đo khoảng cách nên vẫn phải dùng thêm

một vi điều khiển để xử lý.



 Biện pháp khắc phục và hướng phát triển





Sử dụng module thu phát sóng RF có khoảng cách xa hơn, và có thể thu

phát sóng hai chiều để truyền thông tin qua lại.







Sử dụng thêm cảm biến gia tốc ở bộ điều khiển.







Tiếp tục phân tích để lập trình VHDL đo khoảng cách với SRF05.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hình 1.15: Mô hình mạch cầu H đơn giản

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×