Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
.2.1 Mạch vi điều khiển (Arduino)

.2.1 Mạch vi điều khiển (Arduino)

Tải bản đầy đủ - 0trang

Arduino là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác v ới các

thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thi ết b ị khác. Đ ặc đi ểm

nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với

một ngơn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng. Và hi ện nay, Arduino

được sử dụng khá phổ biến vì mức giá rất thấp và tính ch ất ngu ồn m ở từ ph ần

cứng đến phần mềm.



.2.1.1.



Thông số kỹ thuật của board Arduino UNO



Bảng 2.2: Các thông số kĩ thuật của board mạch Arduino UNO

Mô tả



Giá trị



Vi điều khiển



Atmega328



Điện áp cấp nguồn



5V



Tần số hoạt động



16 MHz



Dòng tiêu thụ



30 mA



Điện áp đầu vào (kiến

nghị)



7 – 12 V



Điện áp đầu vào (giới hạn)



6 – 20 V



Số chân Digital I/O



14 (có 6 chân điều chế độ rộng xung PWM)



Số chân Analog (Input)



6 (độ phân giải 10bit)



Dòng tối đa trên một chân



40 mA

16



I/O

Dòng ra tối đa (5V)



500 mA



Dòng ra tối đa (3,3V)



50 mA



Bộ nhớ flash



32 KB (Atmega328) với 0,5 KB dùng bởi

bootloader



SRAM



2 KB (ATmega328)



EEPROM



1 KB (Atmega328)



.2.1.2.



Sơ đồ chân Arduino UNO



Hình 2.3: Sơ đồ các khối thành phần của board mạch Arduino UNO

Sơ đồ các khối thành phần của board Aduino UNO được thể hiện ở hình 2.3.

Chức năng của các khối thành phần:

Cổng giao tiếp (1): Arduino sử dụng cáp USB để giao ti ếp với máy tính,

thơng qua cáp USB chúng ta có thể nạp chương trình cho Arduino hoạt đ ộng.

17



Ngồi ra, cổng USB còn là nguồn cung cấp nguồn cho Arduino và truy ền d ữ li ệu

từ vi điều khiển lên máy tính.

Năng lượng (2 và 3): khi không sử dụng USB làm ngu ồn thì chúng ta có th ể

sử dụng nguồn ngồi thơng qua jack cắm (2) hoặc có th ể sử dụng hai chân V in và

GND để cấp nguồn cho Arduino. Chân IOREF là chân để đo đi ện áp ho ạt đ ộng

của vi điều khiển trên board Arduino (5 V). Chân RESET là chân reset vi đi ều

khiển được nối với GND qua một điện trở 10 KΩ , chân này tương đương vơi nút

Reset (7) trên board Arduino. Chân 5 V và chân 3.3 V là các chân dùng đ ể l ấy

nguồn ra, nên không được cấp nguồn vào các chân này vì sẽ làm h ỏng board

Arduino.

Chân digital (5, 6): Arduino có 14 chân digital với chức năng input và output

sử dụng các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead() để đi ều khi ển.

Cũng trên 14 chân này còn có một số chức năng khác:

Serial: chân 0 (Rx), chân 1 (Tx), hai chân này đ ể truy ền (Tx) và nh ận (Rx)

dữ liệu nối tiếp TTL. Giao tiếp với cổng COM của một s ố thiết bị hoặc các linh

kiện có chuẩn giao tiếp nối tiếp.

PWM (pulse width modulation): Các chân 3, 5, 6, 9, 10, 11 trên board

mạch có dấu “~” là các chân PWM dùng để điều khi ển tốc độ động c ơ và đ ộ sáng

của đèn…

SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK), hỗ trợ giao tiếp theo chuẩn

SPI.

Chân Analog (4): Nhận các tín hiệu analog từ các thi ết bị với độ phân gi ải

10 bit. Đặc biệt chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ tr ợ giao ti ếp gi ữa Arduino và các

linh kiện có chuẩn giao tiếp I2C.

Reset (7): Dùng để reset board mạch Arduino.

.2.1.4.



Một số ứng dụng của board mạch Arduino

18



Arduino được ứng dụng rộng rãi trong điều khiển tự động đơn giản như

mạch cảm biến ánh sáng bật tắt đèn, mạch điều khi ển các loại đ ộng c ơ,…ho ặc

cao hơn là ứng dụng trong các sản phẩm như: máy in 3D, robot, khinh khí c ầu,

máy bay khơng người lái...

Arduino có thể cung cấp nhiều sự tương tác với mơi trường xung quanh

như:

Hệ thống cảm biến đa dạng (đo nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, v ận tốc,

cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng, phát hiện chuy ển động, kim loại,

khí độc…).

Các thiết bị hiển thị (đèn LED, màn hình LCD…).

Các module chức năng hỗ trợ kết nối có dây với các thi ết bị khác ho ặc

các kết nối không dây thông dụng (3G, GPRS, wifi, Bluetooth…).

Định vi GPS, nhắn tin GPRS.



.2.2.

Rơ-le

.2.2.1.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động



19



1. Lõi sắt; 2. Cuộn dây; 3. Lò xo; 4. Đòn bẫy;

Hình 2.5: Cấu tạo của rơ-le

Cấu tạo của rơ-le gồm các bộ phận chính được thể hiện ở hình 2.5a, có m ột

cuộn dây quấn quanh một lõi sắt, đòn bẫy được nối với các ti ếp đi ểm c ủa r ơ-le

và một lò xo kéo đòn bẫy.

Nguyên lý hoạt động của rơ-le điều khiển: khi dòng đi ện vào cu ộn dây c ảm

ứng, lúc đó lực từ xuất hiện, lực này sẽ hút lõi sắt trên đó có g ắn các ti ếp đi ểm.

Lúc này, cặp tiếp điểm thường hở được đóng lại, cặp tiếp đi ểm thường đóng sẽ

được ngắt, rơ-le thực hiện đóng ngắt thiết bị điện.



[1]. Chân kích; [2]. Nối mát; [3][4]. Cặp tiếp điểm th ường h ở;

[3][5]. Cặp tiếp điểm thường đóng;

Hình 2.6 : Sơ đồ chân của rơ-le

.2.2.2.



Ứng dụng của rơ-le



Rơ-le là một loại linh kiện điện tử thụ động rất hay gặp trong các ứng

dụng thực tế. Rơ-le được sử dụng trong các trường hợp cần công su ất và đ ộ ổn

định cao, có thể dễ dàng bảo trì. Thực hiện việc đóng ngắt đi ện th ế cao AC ho ặc

DC, các thiết bị tiêu thụ dòng lớn…

.2.3.

Xy lanh khí nén

.2.3.1.

Cấu tạo của xy lanh



20



1. Phần vỏ xy lanh; 2. Cán xy lanh; 3. Piston; 4. Cổng cấp khí nén vào ra;

5. Bộ gioăng phớt làm kín xy lanh; 6. Bộ phận l ắp – ghép với các thi ết b ị khác;

Hình 2.6: Cấu tạo của xy lanh

Cấu tạo của xy lanh gồm các bộ phận chính được thể hiện ở hình 2.6, vỏ

xy lanh thường được làm bằng gang hoặc bằng nhôm. Trên vỏ xy lanh có cổng

lắp van tiết lưu cấp khí nén vào ra. Piston trượt trong xy lanh được nối với cán xy

lanh, có bộ gioăng phớt làm bằng cao su để làm kín xy lanh. Vỏ và cán xy lanh có

bộ phận lắp – ghép với các thiết bị khác.



.2.3.2.



Nguyên lý hoạt động của xy lanh



Áp suất khí nén dẫn vào xy lanh thông qua van ti ết lưu đi vào m ột đ ầu c ấp

khí nén sẽ đẩy cán xy lanh đi ra, và ngược lại, cấp khí nén vào đ ầu còn l ại cán xy

lanhh sẽ đi theo hướng ngược lạị. Độ nhanh chậm của cán xy lanh phụ thu ộc vào

áp suất khí nén đi vào đầu cấp khí nén, có th ể điều ch ỉnh áp su ất khí nén b ằng

van tiết lưa có chỉnh lưu.

Lực trong xy lanh

21



Áp suất P của khí nén tác dụng lực F lên bề mặt piston, lực này giúp xy

lanh làm việc.



Hình 2.7: Lực bề mặt piston

Lực này được tính theo cơng thức:

F = P.A (N)

Trong đó, P: là áp suất khí nén (Pa)

A: là diện tích bề mặt piston (m2 )

F: là tực tác dụng vng góc lên bề mặt piston (N)

Từ hình vẽ ta thấy các diện tích A1, A2 ở 2 bên bề mặt piston là khác nhau (A1

= A2 + A3), A3 là tiết diện của cần piston, nên các lực tác dụng cũng khác nhau

tại cùng một nguồn khí nén có áp suất P : F1 = P.A1, F2 = P.A2 và F1>F2

Tốc độ truyền động của xy lanh

Khi tải trọng của truyền động không đổi, tốc độ truyền động được xác định

theo quan hệ :

v (m/s)

Trong đó, v: Tốc độ truyền động của xy lanh (m/s)

Q : Lưu lượng khí nén (m3/s)

A: Diện tích bề mặt piston (m2)



22



Từ cơng thức ta thấy trong trường hợp dung tích hành trình của cơ cấu ch ấp

hành và trọng tải không đổi, tốc độ truyền động tỉ lệ với lưu lượng Q. Để thay

đổi tốc độ truyền của xy lanh ta thay đổi lưu l ượng khí nén đi vào xy lanh b ằng

van tiết lưu nhằm mục đích khống chế tốc độ của các cơ cấu chấp hành.

.2.3.3.



Thông số kỹ thuật của các xy lanh khí nén sử dụng trong đề



tài



Hình 2.8: Xy lanh khí nén Parker GDC-40*300

Bảng 2.3: Thơng số kỹ thuật của xy lanh khí nén Parker GDC-40*300

Đặc điểm kỹ thuật



Thơng số



Đường kính vỏ xy lanh



28 mm



Đường kính cán xy lanh



9 mm



Hành trình xy lanh



125 mm



Áp suất chịu đựng



1, 5 MPa



Thang nhiệt độ



5-60 0C



Hình 2.9: Xy lanh xoay SMC CRB2BWU10



23



Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật xy lanh xoay SMC CRB2BWU10

Đặc điểm kỹ thuật



Thơng số



Đường kính vỏ xy lanh



34 mm



Đường kính trục quay



5 mm



Góc quay của trục



0-900



Phạm vi nhiệt độ



10 – 60 0C



Hình 2.10: Xy lanh có cơ cấu tay gắp MHZ2-10D

Bảng 2.5: Thơng số kỹ thuật xy lanh có cơ cấu tay gắp MHZ2-10D

Đặc điểm kỹ thuật



Thơng số



Đường kính cán xy lanh



8 mm



Khoảng di chuyển của tay gắp



10 mm



Phạm vi nhiệt độ



10 - 60 0 C



.2.3.4.



Phương pháp điều khiển xy lanh khí nén



Để điều khiển xy lanh cần điều khiển lượng khí nén ra vào hai c ầu c ấp

khí nén. Dùng van đảo chiều để điều khiển nguồn khí nén vào ra hai đ ầu c ủa xy

lanh. Van đảo chiều hoạt động trên nguyên lý đi ện từ. Van sẽ nh ận tín hi ệu đi ện

và điều khiển dòng khí nén vào ra xy lanh.

.2.3.5.



Ứng dụng của xy lanh khí nén

24



Xy lanh khí nén được sử dụng trong các loại máy móc đi ều khi ển b ằng

năng lượng khí nén như hệ thống phân phối sản phẩm, hệ thống nạp phôi và gia

công chi tiết, máy khoan tự động… Ngồi ra, xy lanh khí nén còn được ứng d ụng

trong chế tạo Robot.

.2.4.



Van tiết lưu



Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng khí nén tức là đi ều ch ỉnh v ận

tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành. Ngoài ra, van ti ết l ưu còn có

nhiệm vụ điều chỉnh thời gian chuyển đổi vị trí của van đảo chiều.

.2.4.1.



Cấu tạo của van tiết lưu



1. Phần vỏ van; 2. Phần vít vặn;

Hình 2.11: Cấu tạo van tiết lưu

Cấu tạo van tiết lưu gồm hai phần chính như hình 2.11. Phần vỏ van (1)

được gắn vào xy lanh, một đầu được nối với nguồn cấp khí nén qua ống dẫn khí.

Phần vít vặn (2) để điều chỉnh lượng khí nén đi vào ra xy lanh.



.2.4.2.



Nguyên lý hoạt động của van tiết lưu



Khi điều chỉnh vít vặn của van tiết lưu, phần ti ết di ện r ỗng mà khí nén đi

qua được sẽ thay đổi dẫn đến áp suất khí nén đặt lên bề mặt piston thay đổi, t ốc

độ truyền động của xy lanh cũng thay đổi theo.

.2.5.



Van điện từ



25



Van điện từ là một thiết bị điện được sử dụng để ki ểm sốt dòng chảy chất

lỏng hay khí nén.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van điện từ

Cấu tạo van điện từ

.2.5.1.



1. Thân van; 2. Cổng vào; 3. Cổng ra; 4. Cu ộn; 5. Cu ộn dây;

6. Dây dẫn diện; 7. Lõi sắt; 8. Lò xo; 9. C ửa van;

Hình 2.12: Cấu tạo van điện từ

Cấu tạo của van điện từ gồm các bộ phận chính được thể hiện ở hình 2.12



Nguyên lý hoạt động của van điện từ

Van điện từ hoạt động dựa trên nguyên lý điện trường. Bình thường

khơng có điện thì lò xo ép vào lõi sắt để đóng van. Khi đ ưa đi ện vào, cu ộn dây

sinh ra từ trường hút lõi sắt ra, từ trường này đủ mạnh th ắng đ ược lò xo, khi đó

van mở ra.

.2.5.2.



Van đảo chiều 5/2



26



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

.2.1 Mạch vi điều khiển (Arduino)

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×