Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Một số linh kiện sử dụng trong đề tài.

2 Một số linh kiện sử dụng trong đề tài.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Các thông số của Arduino Mega 2560:

Điện áp hoạt động:



7-12V.



Số chân vào/ra(I,O) dạng Digital: 54 (15 chân đầu ra PWM).

Số chân vào dạng tương tự: 16.

Dòng điện trong mỗi chân I/O: 40mA.

Bộ nhớ trong: 256kB.

Sram: 8kB.

Eeprom: 4kB.

Xung nhịp: 16MHz.

Arduino Mega 2560 là một bo mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điều

khiển AVR Atmega 2560.

Atmega 2560 có 256kB bộ nhớ flash để lưu trữ mã (trong đó có 8kB được sử dụng cho

bộ nạp khởi động), 8kB SRAM và 4kB EEPROM

2.2.2 Mạch công suất L298 (module L298).

Mạch công suất L298N sử dụng IC điều khiển L298N có thể điều khiển 2 động

cơ một chiều hoặc 1 động cơ bước 4 pha.

a)

b)

a) Mudule mạch công suất L298N.

b) Sơ đồ ngun lý mạch cơng suất

L298N.

Hình 2.6: Mạch cơng suất L298N.



Đặc điểm kỹ thuật:

Có 2 bộ cầu H cơng suất 25W.

Dùng IC cơng suất L298N.

Điện áp tín hiệu 5V/0mA - 36mA.

Điện áp hoạt động của động cơ 5V - 35V.

Dòng điều khiển động cơ 2A/1 mạch cầu H.

Kích thước 43x43x27mm.

7



Sơ đồ chân mạch công suất L298N:

Chân 12V: Cấp nguồn cho động cơ.

Chân GND: Chân mass.

Các chân IN1, IN2, IN3, IN4 nhận tín hiệu điều khiển.

Các chân OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 sẽ nối với động cơ.

Hai chân ENA, ENB: Dùng để điều khiển hai mạch cầu H trong L298N.

Mạch công suất có chức năng nhận tín hiệu điều khiển và điều khiển các động cơ

với điện áp và dòng lớn hơn. Mạch có chức năng đảo chiều dòng điện để điều khiển

chiều quay của động cơ.

Nguyên lý hoạt động:

Mạch công suất L298N sử dụng IC L298, IC L298 tích hợp 2 mạch cầu H bên

trong nên có thể điều khiển 2 động cơ cùng một lúc. Để điều khiển mạch cầu H trong

IC L298 chỉ cần cấp tín hiệu ở mức 0 (không hoạt động) và mức 1 (hoạt động) từ 2

chân ENA (điều khiển mạch cầu H thứ nhất) và chân ENB (điều khiển mạch cầu H thứ

hai). Các chân IN1, IN2, IN3, IN4 có chức năng nhận tín hiệu điều khiển chiều quay

của động cơ. Tín hiệu chân IN1 ở mức cao (HIGH) và chân IN2 ở mức thấp (LOW)

thì động cơ thứ nhất quay thuận (cùng chiều kim đồng hồ), ngược lại thì động cơ quay

ngược chiều. Tương tự như chân IN1, IN2 thì chân IN3, IN4 điều khiển chiều quay

động cơ thứ hai. Các chân OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 là chân tín hiệu ngõ ra kết nối

với động cơ để điều khiển.

Ứng dụng.

Hiện nay, Module L298 được sử dụng rộng rãi trong các mạch điều khiển động

cơ DC hoặc động cơ bước.

2.2.3 Động cơ DC.

Cấu tạo: Động cơ DC gồm có roto, starto, hệ thống chổi quét và các vành

khuyên. Starto được cấu tạo là nam châm vĩnh cửu, có hai cực nam và cực bắc được

đặt đối diện nhau nhằm để tạo ra từ trường. Roto được cấu tạo từ các lá thép kỹ thuật

có các rãnh để đặt các cuộn dây vào, điện áp DC được cung cấp vào cuộn dây nhờ vào

hệ thống chổi quét và vành khuyên.



8



Việc lựa chọn động cơ căn cứ vào các tiêu chí tốc độ, khả năng chịu tải, độ hãm,

dòng, áp.



Hình 2.7: Một số động cơ DC thường gặp.

Nguyên lý hoạt động.

Stator của động cơ điện một chiều thường là một hay nhiều cặp nam châm vĩnh

cửu, hay nam châm điện, rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một

chiều, một phần quan trọng khác của động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu, nó

có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục.

Thơng thường bộ phận này gồm có một bộ cổ góp và một bộ chổi than tiếp xúc với cổ

góp.



Pha 1



Pha 2



Pha 3



Hình 2.8: Nguyên lý hoạt động của động cơ DC.

Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động

quay.

9



Pha 2: Rotor tiếp tục quay.

Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng

dấu, trở lại pha 1.

Các phương pháp điều khiển động cơ.

Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung PWM:

Phương pháp điều chỉnh độ rộng PWM là phương pháp điều chỉnh điện áp ra

động cơ DC hay nói cách khác là phương pháp điều chỉnh dựa trên sự thay đổi độ rộng

của chuỗi xung vng dẫn đến sự thay đổi điện áp ra.



Hình 2.9: Đồ thị dạng xung điều chỉnh PWM.

Nguyên lý của PWM.

Đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn cho tải một

cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng ngắt.



a)

b)

a) Mạch nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung.

b) Biểu đồ xung.

Hình 2.10: Nguyên lý điều chỉnh độ rộng xung.

10



Trong khoảng thời gian 0 – t0 ta kích mức cao cho U1 mở, tồn bộ điện áp nguồn

Ud được đưa ra động cơ DC. Còn trong khoảng thời gian t0 - T ngừng kích mức cao

cho U1, ngắt nguồn cung cấp cho động cơ DC. Với t 0 thay đổi từ 0 cho đến T ta sẽ

cung cấp tồn bộ, một phần hay khóa hồn tồn điện áp cung cấp cho tải.

Cơng thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải :

Gọi t1 là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở) còn T là thời gian của cả sườn

âm và dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải.



U d  U max *



t1

T



(V ) hay U d  U max * D



với là hệ số điều chỉnh và được tính bằng % tức là PWM.

Như vậy, trên hình đồ thị dạng điều chế xung.

Điện áp trung bình trên tải sẽ là :

Ud = 12*30 % = 3,6 V (với D = 30%)

Ud = 12*60 % = 7,2 V (Với D = 60%)

Ud = 12*90% = 10,8V (Với D = 90%)



Phương pháp điều khiển tốc độ động cơ qua hộp giảm tốc:



A: Bánh răng bị động.



B: Bánh răng chủ động.



Hình 2.11: Nguyên lý truyền động của hộp giảm tốc.

11



Cấu tạo hộp giảm tốc gồm các cặp bánh răng lớn nhỏ ăn khớp với nhau. Thông

qua động tác truyền chuyển động giữa các cặp bánh răng, tốc độ cuối cùng mà hộp

giảm tốc cấp cho bộ phận làm việc của máy khác biệt so với tốc độ ban đầu của động

cơ khi đưa vào hộp giảm tốc. Sự khác biệt đó phụ thuộc vào tỉ số truyền giữa các cặp

bánh răng ăn khớp với nhau được chứa bên trong hộp giảm tốc. Cơng thức tính tỉ số

truyền:



i = n1/n2 = z2/z1

Trong đó:

i: Tỉ số truyền giữa 2 bánh răng.

n1 : Số vòng quay trục chủ động.

n2 :Số vòng quay trục bị động.

z1 : Số răng bánh răng chủ động.

z2 : Số răng bánh răng bị động.



Ứng dụng.

Động cơ DC có vai trò rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực và được ứng dụng rất

rộng rãi. Động cơ DC được ứng dụng để điều khiển các cơ cấu chấp hành, được sử

dụng nhiều trong các robot máy công cụ, các thiết bị y khoa, các thiết bị ôtô, các máy

bán hàng nhỏ, và các máy quét…



12



2.2.4 Động cơ RC Servo.



Hình 2.12: Động cơ RC Servo Futaba S3003.

Động cơ RC Servo gồm có 3 dây và có màu như sau:

Chân GND (màu nâu): Chân cấp mass.

Chân VCC (màu đỏ): Chân cấp nguồn (3.5 V - 8.4 V).

Chân tín hiệu (màu vàng): Chân điều khiển góc của động cơ.

Nguyên lý hoạt động của động cơ RC Servo dựa trên nguyên lý nhận xung PWM

và cho ra góc quay. Tùy từng loại động cơ RC Servo mà động cơ có thể quay được góc

90º hay 180º hay 360º. Phương pháp điều chỉnh độ rộng xung PWM (Pulse Width

Modulation) là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải hay nói cách khác là phương

pháp điều chỉnh dựa trên sự thay đổi độ rộng xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp

ra.

Góc quay của động cơ được xác định bằng độ rộng của xung PWM cấp đến động

cơ. Ứng với tần số có độ rộng xung là 1ms thì động cơ RC Servo sẽ quay về vị trí cực

tiểu ( 00), còn với tần số có độ rộng xung là 2ms thì động cơ RC Servo sẽ quay đến vị

trí cực đại ( có thể la 90 0 hay 1800 hay 3600 do tuỳ loại động cơ RC Sero). Nếu với tần

số có độ rộng xung dao động trong khoảng 1ms đến 2ms thì động cơ sẽ quay một góc

trong khoảng từ cực tiểu đến cực đại.

13



Hình 2.13: Thời gian độ rộng xung quy định góc quay của động cơ RC Servo.

2.2.5 IC ghi dịch 74HC595



Hình 2.14: IC ghi dịch 74HC595.

74 HC595 là IC ghi dịch 8 bit kết hợp chốt dữ liệu, thường được dùng trong các

mạch quét LED 7 đoạn, LED ma trận… nhằm tiết kiệm số chân vi điều khiển, có thể

mở rộng số chân vi điều khiển tùy thích bằng cách mắc nối tiếp đầu vào thu dữ liệu

của các IC với nhau.

74HC595 đầu ra có 2 mức là 0 và 1 dòng khoảng 35mA, điện áp hoạt động

<=7V. Cơng suất trung bình 500mW.

Bảng 2.2: Mã 7 đoạn dịch bởi IC 74HC595 cho LED anot chung và katot chung.

14



Số thập phân

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9



Mã 7 đoạn

Anot chung

Katot chung

11000000

00111111

11111001

00000110

10100100

01011011

10110000

01001111

10011001

01100110

10010010

01101101

10000011

01111100

11111000

00000111

10000000

01111111

10010000

01101111



2.2.6 LED 7 đoạn.

LED 7 đoạn (Seven Segment display) là 1 linh kiện rất thông dụng, được dùng

như là 1 công cụ hiển thị đơn giản nhất.

Trong LED 7 đoạn bao gồm ít nhất là 7 con LED mắc lại với nhau, vì vậy mà có

tên là LED 7 đoạn là vậy,7 LED đơn được mắc sao cho nó có thể hiển thị được các số

từ 0 - 9, và 1 vài chữ cái thông dụng, để phân cách thì người ta còn dùng thêm 1 LED

đơn để hiển thị dấu chấm (dot) .



Cấu tạo của LED 7đoạn:

Cathode chung



Anode chung



15



Hình 2.15: LED 7 đoạn.

LED 7 đoạn có 2 loại: Anode chung và cathode chung.

Loại cathode chung: Chân chung được nối Mass, để kích sáng các thanh LED

phải kích các chân còn lại với mức điện áp 1.

Loại anode chung: Chân chung được nối vào nguồn 5V, để kích sáng các thanh

LED phải kích các chân còn lại với mức 0.

Ứng dụng LED 7 đoạn dùng để hiển thị giao tiếp với người sử dụng nhằm giám

sát, theo dõi q trình nhất định ví dụ: thời gian, số lượng…

Bằng cách phối hợp sự sáng tắt LED ở các đoạn tạo thành con số, thường là thể

hiện ở dạng số hệ thập phân.

Các phương pháp điều khiển hiển thị LED 7 đoạn:

Điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp chốt.



Hình 2.16: Sơ đồ điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp chốt.

Sơ đồ nguyên lý điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp chốt được thể hiện

như ở (Hình 2.16). Tuy dễ sử dụng và điều khiển, quá trình lắp mạch nhanh nhưng

khơng phù hợp vì tốn q nhiều chân của vi điều khiển, gây tốn kém chi phí khi thiết

kế mạch.Ví dụ như với vi điều khiển Arduino uno R3 chỉ có thể điều khiển được nhiểu

16



nhất 2 LED 7 đoạn theo phương pháp chốt và khơng còn dư bất kỳ chân vi điều khiển

nào cho các tác vụ khác, phương pháp này chỉ có thể dùng trong trường hợp mạch đơn

giản cần từ 1 đến 2 LED 7 đoạn, nhằm kiểm tra hoạt động của LED hoặc kiểm tra các

lệnh cho vi điều khiển. Để tránh được hạn chế nói trên ta sử dụng phương pháp quét sẽ

phù hợp hơn.

Điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp quét.



Hình 2.17: Sơ đồ điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp quét.

Mạch nguyên lý được thiết kế bao gồm đoạn a của LED 1 đến LED 4 được nối

chung với nhau và nối với chân số 1 của vi điều khiển. Các đoạn b1, b2, b3, b4 nối

chung với nhau và nối với chân số 2 của vi điều khiển. Tương tự chân 3 đến chân 7 sẽ

nối với các đoạn c tới g theo thứ tự.

Điều khiển LED theo phương pháp quét có nghĩa là nguồn cung cấp cho các

đoạn không được gắn cố định mà được cấp tuần tự thông qua các transistor A1015, khi

vi điều khiển thông qua điện trở 4,7k Ohm kích cho transistor nào thì LED đó được

phép thể hiện các mã 7 đoạn do chân 1 tới chân 7 quy định.

Tại mỗi thời điểm tường minh chỉ có 1 LED 7 đoạn được phép thể hiện nội

dung con số. Tuy nhiên thời gian quét quá nhanh (khoảng 4ms) nằm trong khoảng lưu

ảnh của mắt vì vậy ta cảm giác như các LED 7 đoạn được sáng cùng lúc.



17



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Một số linh kiện sử dụng trong đề tài.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×