Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
5 Mạch điều khiển ESP8266

5 Mạch điều khiển ESP8266

Tải bản đầy đủ - 0trang

IP đơn giản bằng cách sử dụng các lệnh kiểu Hayes. Tuy nhiên, tại thời điểm đó hầu

như khơng có tài liệu tiếng Anh trên chip và các lệnh được chấp nhận.

2.5.1 Sơ lược về Wi-Fi

Wi-Fi viết tắt từ Wireless Fidelity hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây

sử dụng sóng vơ tuyến, giống như điện thoại di động, truyền hình và radio.

Hệ thống này đã hoạt động ở một số sân bay, quán café, thư viện hoặc khách sạn.

Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này, hồn

tồn khơng cần đến cáp nối. Ngồi các điểm kết nối cơng cộng (hotspots), WiFi có thể

được thiết lập ngay tại nhà riêng.

Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics

Engineers). Viện này tạo ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau, và nó

sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng; 6 chuẩn thông dụng của WiFi hiện

nay là 802.11a/b/g/n/ac/ad.

2.5.2 Giao thức truyền nhận dữ liệu TCP/IP

Bộ giao thức TCP/IP, (tiếng Anh: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc

TCP/IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng), là một bộ các giao thức truyền thông

cài đặt chồng giao thức mà Internet và hầu hết các mạng máy tính thương mại đang

chạy trên đó. Bộ giao thức này được đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP

(Giao thức Điều khiển Giao vận) và IP (Giao thức Liên mạng). Chúng cũng là hai giao

thức đầu tiên được định nghĩa.

Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể được coi là một tập

hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ

liệu, và cung cấp cho các giao thức tầng cấp trên một dịch vụ được định nghĩa rõ ràng

dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn. Về mặt lôgic, các tầng trên

gần với người dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tượng hơn, chúng dựa vào các

giao thức tầng cấp dưới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thể được

truyền đi một cách vật lý.



Mơ hình OSI miêu tả một tập cố định gồm 7 tầng mà một số nhà sản xuất lựa

chọn và nó có thể được so sánh tương đối với bộ giao thức TCP/IP. Sự so sánh này có

thể gây nhầm lẫn hoặc mang lại sự hiểu biết sâu hơn về bộ giao thức TCP/IP.

2.5.1 AI Thinker ESP8266

Đây là loạt module ESP8266 đầu tiên được thực hiện bởi bởi nhà sản xuất bên

thứ ba Ai-Thinker và vẫn được phổ biến rộng rãi nhất. Chúng được gọi chung là

"Module ESP-xx". Để tạo thành một hệ thống phát triển khả thi, chúng yêu cầu các

thành phần bổ sung, đặc biệt là bộ chuyển đổi TTL-USB (thường được dùng như

CH340, CP2102, v.v...) và một nguồn cấp điện 3,3 volt bên ngồi. Các nhà phát triển

ESP8266 được khuyến khích xem xét các bo mạch phát triển Wi-Fi ESP8266 sau này

như NodeMCU thiết kế đã bao gồm chuyển đổi TTL-USB trực tếp trên board và đầu

nối Micro-USB thông dụng cùng với bộ điều chỉnh cơng suất 3,3 volt (chíp ASM1117)

đã được tích hợp trong bảng và các trở chuyển đổi mức tín hiệu 5V - 3.3V. Khi phát

triển dự án hồn thành, các thành phần này không cần thiết nữa và nó có thể được xem

xét bằng cách sử dụng các mô-đun ESP-xx rẻ hơn với công suất thấp hơn, tùy chọn số

lượng chân I/O nhỏ hơn để chạy sản xuất sản phẩm.



Hình 2. 9 ESP-12F được hàn trên breakout board



2.4 CƠ CẤU ROBOT

2.4.1 Mạch điều khiển Arduino Pro Micro

Arduino Pro Micro dùng vi xử lý ATmega32u4, phiên bản Arduino Micro được

sản xuất với sự hợp tác giữa Arduino và Adafruit. Board gồm có 20 chân Input /

Output (7 chân PWM, 12 chân Analog), sử dụng thạch anh 16MHZ, Micro USB, Chân



ICSP, và nút reset. Board có tất cả các chức năng của vi xử lý. Arduino Micro gần

giống như board Aruino Leonardo cùng sử dụng chip vi xử lý ATmega32u4 tích hợp

chuẩn kết nối USB, khơng cần sử dụng đến chip USB khác (tiến bộ hơn con Arduino

Mini). Board có thể sử dụng các chức năng đặc biệt như giả lập bàn phím, chuột vitual

Serial/ COM port mà các board thơng dụng như Uno hay Mega khơng có. Ngồi ra nó

còn có thể chống cấp ngược điện áp nên khơng dễ bị hỏng như dòng Arduino Nano.



Hình 2.10 Pinout Arduino Pro Micro

Arduino Pro Micro nó giống với Arduino Pro Mini nhưng ở đây sử dụng chip

ATMega32u4 có hỗ trợ USB giúp nó linh hoạt hơn hẳn so với Pro mini, nên nạp code

không cần dùng thêm bộ chuyển đổi USB. Arduino Pro Micro được hỗ trợ từ Arduino

IDE V1.0.1 trở lên, nên việc lập trình với nó cũng rất đơn giản.

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của Arduino Pro Micro

Chip



ATmega32u4



Nguồn vào đề nghị



6-9V



Dòng tối đa chân 5V



500mA



Dòng tối đa chân I/O



30mA



Số chân Digital I/O



14 chân (5 chân PWM)



Số chân Analog



4 chân



Bộ nhớ Flash



32kb



Giao động



16MHZ



SRAM



2kb



EEPROM



1kb



Kích thước



33 x 18 x 6mm



USB HID







Từ những đặc điểm trên, ta thấy đây là một vi sử lý tối ưu với kích thước nhỏ gọn phù

hợp với yêu cầu thiết kế nhỏ gọn của Robot leo tường đề ra.

2.4.2 ESP Wemos D1 mini

WeMos D1 Mini là board mạch được phát triển dựa trên Module Esp8266-12S,

là thiết bị nhỏ gọn được tích hợp Wifi để dễ dàng kết thực hiện các ứng dụng thu thập

dữ liệu và điều khiển thiết bị thông qua Wifi.

WeMos D1 Mini được hỗ trợ để nạp trực tiếp thông qua USB mà không cần thực

hiện các thao tác thủ công (sử dụng nút nhấn reset và flash) như NodeMCU nhằm đơn

giản hóa quá trình làm việc với board mạch.



Hình 2.11 Wemos D1 Mini Thực tế

Thông số kỹ thuật

Vi điều khiển: ESP8266EX

Điện áp hoạt động: 3.3V

Số chân I/O: 11 (tất cả I/O có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ D0)



Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)

Bộ nhớ Flash: 4MB

Giao tiếp: Cable Micro USB

Nguồn áp: 5V được cung cấp qua cổng Micro USB

Wifi: 2.4 GHz

Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2

Tích hợp giao thức: TCP/IP

Kích thước: 34.2mmx25.6mm

Lập trình trên các ngơn ngữ: C/C++, Micropython, NodeMCU - Lua

Pinout



Hình 2.12 Pinout Wemos D1 Mini



2.4.4 Động cơ quạt hút khơng chổi than



Hình 2.13 Động cơ hút khơng chổi than

Động cơ quạt hút không chổi than Electric Ducted Fan (EDF) là động cơ tuốc bin

khí chạy điện bằng động cơ điện ba pha không chổi than công suất lớn, được dùng

trong hầu hết máy bay cánh bằng mơ hình.

Để sử dụng được động cơ này cần một nguồn điện đủ lớn (có thể dùng nguồn pin

Lipo với dòng ra cao và dung lượng lớn) và mạch điều khiển chuyên biệt (ESC).



Hình 2.14 Điều khiển ESC (trái), pin Lipo (phải)



2.4.3.1 Tính tốn cơng suất cho động cơ hút EDF

Ta đề ra khối lượng Robot, có thể ước lượng khá chính xác bằng tổng trọng

lượng linh kiện cấu thành Robot, và dĩ nhiêu khơng qn tính cả phần trọng lượng

robot có thể gánh thêm, ở đây là một camara nhỏ nhằm truyền tín hiệu khảo sát và

nhận được thơng số ước lượng là m là gần bằng 500 gram.

Đối với hệ số ma sát do cao su và bề mặt bê tông, ta có thể tham khảo bất cứ

bảng tra hộ số vật liệu nào và ở đây chọn µ = 0,6 (Có thể lựa chọn một hệ số khác

miễn trong phạm vi đáp ứng để Robot có thể bám trên nhiều điều kiện như kính, nhựa

và vật liệu khác).

Dựa trên cơng thức ta có thể giải phương trình:



Bởi vì hầu hết các quạt hút đều có các thơng số là "kilogam-force" hoặc "thrust"

nên ta cần chuyển đổi Newtons sang kilogram-force.



Từ đây ta có thể dựa trên thơng số này để lựa chọn một động cơ hút với thơng số



>



cho mơ hình Robot hoạt động tốt. Ta chọn



động cơ hút EDF hiệu AEO đường kính 50mm.

2.4.3 Động cơ mini hộp số kim loại 12V



Hình 2.15 Động cơ Mini hộp số kim loại và bánh xe phù hợp

Những động cơ DC bánh răng kim loại nhỏ này hoạt động ở điện áp được đánh

giá ổn định là



, mặc dù có thể hoạt động ở mức điện áp từ



. Đồng thời hộp



số cũng có một loạt tỉ số truyền từ 5:1 đến 1000:1 và với chuẩn cơng suất cao (kí hiệu

HP), cơng suất trung bình ( kí hiệu MP) và tiêu chuẩn. Ngoại trừ các phiên bản bánh

răng tỉ lệ 1000:2, thì tất cả các thiết bị vi mơ đều giống nhau về kích thước vật lý, do

đó, một thiết kế cần thay đổi thì chỉ cần thay đổi hộp số hoặc cả động cơ nếu cần thiết.

Ngồi ra nếu gắng thêm encoder thì động cơ trở thành một DC servo hoạt động

linh hoạt hơn.

2.4.3.1 Tính tốn cơng suất cho động cơ

Dựa trên Hình 2.1 và cơng thức



ta thấy rằng để robot có thể di chuyển được



thì động cơ cần phải thắng lại được lực ma sát giữa bánh xe và mặt tường đồng thời

thắng lại trọng lực do trái đất gây ra ta có:



Trong đó:



- Lực cần thiết của mỗi động cơ



- Phản lực tại vị trí tiếp xúc giữa bánh xe và mặt tường



- Hệ số ma sát



- Khối lượng của Robot



- Gia tốc trọng trường



Dựa vào cơng thức



và cơng thức



ta tìm ra được phản lực tại vị trí tiếp



xúc giữa bánh xe và mặt tường:



Suy ra được



cần thiết:



Hình 2.16 Đặc tính mong muốn của hệ truyền động kéo

Động cơ phải có khả năng tạo ra momen lớn ở vùng tốc độ thấp để khởi động và

gia tốc, trong khi phải có khả năng cung cấp công suất đủ lớn ở vùng tốc độ cao. Như

vậy, ta mong muốn động cơ có dải tốc độ làm việc rộng. Tuy nhiên không phải động

cơ nào cũng đáp ứng được điều đó. Thực tế là yêu cầu momen khởi động lớn lại mâu

thuẫn với yêu cầu dải tốc độ rộng. Vì vậy cần chọn một động cơ có giá trị momen cực

đại phải lớn và momen làm việc hợp lý.

Để xe hoạt động tốt nhất với bánh xe có đường kính 34mm ta tính ra momen T

đáp ứng cánh tay đòn R = 17 mm là:



Trong đó:



– Momen cần thiết tại trục motor



– Lực cần thiết để xe có thể di chuyển được



– Bán kính bánh xe



Ở đây vì các dòng động cơ nhỏ có thơng số



nên ta cần quy đổi đơn vị



để có thể dùng làm thông số tham khảo khi chọn mua động cơ.



Vậy đối với động cơ N20 100:1 (LP) có thơng số kỹ thuật là







(max)



(trung bình) hoạt động chế độ cơng suất thấp.



2.4.5 Camera IP – Camera truyền hình ảnh qua Wi-Fi

Chức năng của dòng Camera này có thể dễ dàng xem hình ảnh được truyền về

thơng qua Wifi bằng điện thoại, hoặc máy tính để bàn. Có thể lưu trữ ở thẻ nhớ để xem

sau này. Có rất nhiều mẫu mã và chủng loại có nhiều kích thước và giá thành khác

nhau.



Hình 2.17 Camera IP mini hoạt động bằng pin phát sóng Wi-Fi cự ly lớn

Dòng camera V99 v2 có khả năng quay ở bóng tối nhờ vào hồng ngoại có thể sử

dụng ứng dụng trên điện thoại hoặc máy tính để ghi nhận hình ảnh trực tiếp.

2.4.6 Tính toán thời gian hoạt động của Robot

Do pin sử dụng đối với động cơ hút EDF là pin 3 cell Lipo nên ta cần tìm ra

thơng số pin phù hợp ta tính được dòng tiêu thụ của robot:



Để khảo sát một bề mặt tường cần trung bình là 5 – 10 phút làm việc:



Suy ra dung lượng pin cần cung cấp cho robot:

có thơng số này có trọng lượng rất lớn



. Thực tế khối lượng Pin

nên ta chỉ chọn pin có thơng số



để đảm bảo thời gian hoạt động trung bình khoản



khảo sát.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

5 Mạch điều khiển ESP8266

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×