Cam bien trong robot (sensor robot)

1. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 1
Cảm biến trong robot
1.Định nghĩa cảm biến
Cảm biến thường được định nghĩa theo nghĩa rộng là thiết bị cảm nhận và
đáp ứng lại với những kích thích và các tín hiệu .Đây là thiết bị vô cùng
quan trọng để robot có thể nhận biết được chính mình và thế giới bên ngoài
.Chúng ta phải cần nghiên cứu rõ hơn về vấn đề này ,để giúp cho robot trở
lên càng ngày thông minh hơn.
Qua hai sơ đồ sau ta có thể hình dùng sơ lược về bộ cảm biến :
x y
kích thích đáp ứng
Mô hình mạch của bộ cảm biến
Hệ thống điều khiển tự động quá trình
2.Tìm hiểu một số bộ cảm biến thường sử dụng trong robot
Bộ cảm biến
Quá trình
(các biến trạng thái)
Cơ cấu
chấp hành
Bộ cảm
biến
Chương trình
Bộ vi xử lý

2. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 2
 Cảm biến nhìn toạ độ chuyển động robot sủ dụng công
nghệ nhận dạng ảnh.
Di Chuyển rất nhỏ của tay máy có thể được điều khiển bằng kỹ thuật
mới với hai mạch phản hồi dễ giảm độ lớn sai lệch vị trí.
Sai lệch cỡ centimet là hiệu số vị trí thực hiện trên một tay và vị trí đo và
tính trên tay khác .Sai số này tăng từ nguồn của bộ chấp hành và cảm
biến và mô hình động học sử dụng trong tính toán điều khiển.So với
phương pháp sản xuất hiện nay việc điều khiển chuyển động của robot
với phản hồi bằng mắt,phương pháp mới không đòi hỏi chỉnh định không
gian làm việc cũng không sử dụng toạ độ chuẩn tuyệt đối để tính toán
biến đổi giữa không gian làm việc và các toạ độ khớp nối robot.
Hệ thống nhìn của robot gồm có 5 camera: 3 camera cố định cung cấp
góc nhìn của không gian làm việc và 2 camera lắp trên cổ tay để nhìn cận
cảnh .Hệ thống nhìn có khả năng nhận biết đối tượng cần nhìn và thao
tác,phát dữ liệu toạ độ của đối tượng cảm nhận ở vị trí tầm nhìn.
Phương pháp nhìn mới này có thể được thực hiện theo hai bước:
1. Camera cận cảnh trên cổ tay robot ban đầu được điều khiển để nhìn
đối tượng trong phạm vi hẹp.Bộ cảm nhận cuối được điều khiển để
di chuyển tới vị trí bình thường gần đối tượng và trong thì
trường.Nói chung cơ cấu chấp hành dừng ở vị trí gần đó, vị trí này
do camera đo,sau đó sai số vị trí đo được sử dụng để tính đến sai số
nhỏ về vị trí đo được và chuyển động tương đối nhỏ,có thể điều
chỉnh một cách chính xác.
2. Ánh xạ trực tiếp gần đúng giữa các toạ độ nhìn và toạ độ khớp nối
cơ cấu chấp hành có thể được thiết kế không qua chuyển đổi trung
gian và từ các toạ độ tuyệt đối.
Thực ra điều này có nghĩa là việc định chuẩn đòi hỏỉ ít điểm hơn việc
định chuẩn thông thường trong toạ độ tương đối .Việc định chuẩn được
tiến hành bằng việc đo vị trí của đối tượng (trong toạ độ thị trường) khi
đối tượng được giữ cứng bằng cơ cấu thao tác ở vị trí điều khiển (trong
tọa độ khớp nối của cơ cấu thao tác) và khi các camera được đặt tại các
vị trí điều khiển khác nhau .Tiếp theo sec nội suy và ngoại suy đến các
vị trí chuẩn được thực hiện bằng cách sử dụng các biến đôi động học
phi tuyến
 Cảm biến cáp sợi quang đo vị trí và di chuyển
Đây là loại cảm biến rẻ tiền và được áp dụng vào những năm 60 để đo
vị trí ,khoảng cách và di chuyển .
Cảm biến gồm khoảng 900 sợi quang ghép trong cùng một sợi cáp kèm
theo một sợi kim loại ở giữa để đảm bảo độ cứng mong muốn

3. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 3
Nguồn
Phát hiện
Vật
Cảm biến vị trí dùng 2 sợi quang
Ánh sáng tới Ánh sáng trở về
Mục tiêu
 Cảm biến vận tốc và gia tốc
Để đo tốc độ động cơ ta sử dụng những phương pháp sau đây:
-Sử dụng máy phát tốc
- Sử dụng bộ cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hoá
-Sử dụng máy đo góc tuyệt đối
-Xác định tốc độ gián tiếp qua phép đo dòng điện và điện áp stato mà
không cần dùng bộ cảm biến tốc độ
Hiện nay ta thường chúng ta thường sử dụng phương pháp dùng bộ cảm biến
tốc độ với đĩa mã hoá và xác định gián tiếp
 Cảm biến lực
Các phương pháp cảm biến lực có thể thực hiện bằng cách:

4. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 4
- Cân bằng một lực chưa biết với một lực đối kháng sao cho lực tổng cộng
và momen tổng cộng chúng bằng không
- Đo gia tốc của vật có khối lượng đã biết để xác định lực
- Cân bằng lực chưa biết với một lực điện từ
- Biến đổi lực thàp áp suất chất lỏng và đo áp suất này
- Đo ứng suất tạo nên khi vật bị biến dạng đàn hồi và suy ra lực.
Trong đó để đo đươc lực ta thường dùng phương pháp gián tiếp.
Ví dụ bộ cảm biến lực được chế tạo bằng cách phối hợp bộ cảm biến vị trí
và bộ cảm biến đổi lực thành di chuyển.Như Bộ cảm biến lực sử dụng cuộn
dây ví sai,Bộ cảm biến lực thạch anh,Bộ cảm biến lực thành áp điện
Ở đây em xin giới thiệu các bước thiết kế sensor cho robot được download
từ trên mạng về với nguyên bản tiếng anh .
Em xin dịch lại như sau:
1.Thiết kế Sensor:
Robot nếu không cảm biến thì nó chỉ như chỉ là cái máy .Những robot cần
phải có Sensor để có thể giải quyết những chuyện xẩy ra thế giới bên ngoài
và phản hồi lại những thay đổi trạng thái .Trong chương này chúng tôi giới
thiệu nhiều loại cảm biến và giải thích những tính điện của chúng sử dụng và
thực hành ứng dụng chúng.Những Sensor xuất hiện ở đây không diễn tả toàn
bộ ,nhưng nó chỉ đơn thuần định hướng cho chúng ta .
2.Sensor như máy biến đổi vạn năng
Chức năng cơ bản của Sensor là đo lường các nét đặc trưng của thế giới,như
ánh sáng ,âm thanh,hoặc áp suất và chuyển đổi thành các tín hiệu điện
,thường là điện áp hoặc dòng điện.Những kiểu mà Sensor đáp ứng lại những
kích thích thích là thay đổi điện trở của chúng (như Tế bào quang điện),thay
đổi dòng điện (Cảm biến quang),hoặc thay đổi điện áp ra (Cảm biến hồng
ngoại).Những nguồn điện ra của những Sensor có thể dễ dàng chuyển thành
những điện khác đặc trưng .
3.Sensor liên tục và số :
Có hai kiểu Sensor cơ bản :liên tục và số .Hầu hết hai loại này khác nhau về
chức năng,ứng dụng ,và cách sử dụng chúng vơi bo mạch của robot .Tín
hiệu của Sensor liên tục là một dãy số đo liên tục ở đầu ra.Ví dụ ,đặc thù của
một tế bào quang điện là có một điện trở 1k ohm màu sáng ,và một điện trở
300k ohm màu đen .Còn những giá trị nằm giữa hai khoảng đó thì phụ thuộc
mức ánh sáng chiếu lên.Cảm biến số ,theo một hướng khác,nó chỉ có hai
trạng thái,tắt và bật (“0” và “1”) .Ví dụ đơn giản nhất về Sensor là một cái
công tắc điện .Đặc thù cái công tắc điện là mạch hở (điện trở là vô cùng
lớn)khi công tắc không bật và mạch kín (điện trở bằng không) khi công tắc
bật.

5. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 5
Một vài Sensor tạo ra những tín hiệu số rất phức tạp.Những Sensor đó tạo ra
những dãy xung chuyển tiếp giữa hai trạng thái điện áp
0V và 5V.Với loại cảm biến này ,tần sô riêng và hình thù của dãy xung sẽ
mang thông tin từ cảm biến đo lường.Ví dụ cho loại cảm biến này như là
máy dò đầu nhọn dùng điều biến hồng ngoại.Với những Sensor thì trên thực
tế những thành phần đo được là những tín hiệu liên tục nhưng khi tín hiệu
đưa ra được xử lí thành những tín hiệu số .
4.Cảm biến vào trên bo mạch chủ của robot
Bo mạch chủ của robot bao gồm các cổng vào cho cả cảm biến số và liên tục
.Các cổng này rất nhạy cảm với điện áp ,mỗi kiểu sẽ nhận được sự khác
nhau từ điện áp vào và đưa thành dữ liệu để bộ vi xử lí sử lí.Cổng liên tục
đo điện áp và chuyển thành số từ 0 đến 255 ,tương ứng với mực điện áp 0V
và 5V .Chuyển thành tỉ lệ là vạch thẳng,như điện áp 2.5V có thể tạo ra giá trị
vào 127 hoặc 128 .Với cổng số ,thì bằng cách nào đó nó chuyển đổi thành
điện áp thành 2 giá trị ra là 0 và 1.Nếu điện áp trên cổng số có mức dưới
2.5V thì lúc ra sẽ là 0,Còn nếu lớn 2.5V thì sẽ là 1.Như vậy sự chuyển đổi
này không giống như một đường thẳng.
5.Đọc tín hiệu vào từ cảm biến.
Trong thư viện hàm của C có hàm analog(-#) sử dụng để trả lại giá trị
riêng của cổng cảm biến liên tục.Cho ví dụ,về IC
Val=analog(27)
Đây là bộ giá trị của biến val ở đầu ra của cổng #27
Tại đầu vào số của bo mạch robot có một điện trở biến đổi để kéo mức điện
áp đầu vào lúc nào cũng bằng 5V khi không kết nối .Khi đóng hoặc ấn công
tắc kết nối với một cổng số có thể làm thay đổi điện áp về 0V do làm nối
ngắn mạch về đất.Kết quả nhận được ở đầu ra là : mở =5V và đóng =0V,là
logic ngược mà chúng thường xuyên muốn.Điều đó là ta thường ưa thích sử
dụng cổng số mang giá trị 0 hoặc thường là sai và chuyển đổi về 1 hoặc
đúng khi cái công tắc bật cái gì đó (giống như tường hoặc con robot khác )
và khi ấn công tắc.Thư viện hàm IC digital(port -#) sử dụng để đọc giá trị
True-False kết hợp với cổng số nối với sensor để biến đổi ngược lại tín hiệu
đo lường nhận được trên một cổng số .Nghĩa là từ đây khi ta ấn công tắc (tức
là 0V trên phần cứng )thì hàm digital() sẽ trả lại giá trị 1 hoặc giá trị True
Ví dụ:
If(digital(2)) do _it();
trả lại giá trị True (hoặc 1 ) và gọi hàm do_it() nếu tại cổng 2 có giá trị 0V
(biểu thị đang ấn khoá)

6. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 6
6.Kết nối chốt chuẩn
Đặc điểm chung của cảm biến dây
Hình trên là hình dạng cái giắc cắm để kết nối với cảm biến với bo mạch
chủ của robot .Ta thấy cái giắc này là không đối xứng (do một chốt đã tháo
rời từ 4 chốt của phần đầu đực) Và là bởi vì nó phân cực.Cái giắc này chỉ
được ở trong bo mạch robot và theo một hướng ,vì vậy dây nối phải nối
đúng ,nó không thể nối đằng sau cổng nối sensor .Cái giắc cắm rất dễ sử
dụng đúng ,nhưng tất nhiên nếu nối sai dây thì bạn phải nối lại dây kể từ khi
giắc không thể xoay vòng .
Trên thực tế sensor được nối với 3 dây với giắc cắm .Hai dây được nối với
nguồn 5V với bo mạch chủ robot ,kí hiệu“+5và“Gnd”.Dây thứ 3 kí hiệu là
“signal” là điện áp ra của cảm biến.Nó là phần công việc của cảm biến có sử
dụng điện áp của bo mạch chủ (nếu cần thiết ) và nó trả lại “answer”, bằng
điện áp trên dây tín hiệu .
7.Mạch cảm biến .
Hình vẽ trên giới thiệu mạch kết nối với cảm biến .

7. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 7
Hình trên mô tả mạch kết hợp với sensor .Nó thuộc về bo mạch chủ của
robot và đây là mô hình chung cho các kênh nối với sensor .Ở đây ta cần chú
ý tới cái điện trở kéo nối từ sensor từ dây tín hiệu vào với nguồn 5V
Có hai lí do để ta sử dụng điện trở .Thứ nhất ,nó tạo ra giá trị mặc định cho
đầu vào của sensor --- giá trị khi đầu vào không có sensor .Một số ICs ,lắp
trên bo mạch chủ của robot nó đọc và dịch từ điện áp vào của sensor ,nó
không thực hiện tốt khi đầu vào ở phía bên trái không kết nối .Với mạch
trên thì khi không có kết nối thì điện trở kéo luôn nối với nguồn 5V nên đầu
vào của sensor là đường thẳng .Như vậy ,giá trị mặc định ở cổng liên tục là
255 ,Trong khi giá trị mặc định ở cổng số là 0 hoặc mức logic sai.(nhớ rằng
5V đầu vào )

8. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 8
Em xin giới thiệu một loại sensor bắt đường của robot ,thường dùng trong
thực tế
Cảm biến hồng ngoại gồm :đèn led (phát )và transistor thu
Nguyên lí chung : cường độ phát càng lớn thì dòng điện trên transistor càng
lớn. Theo sơ đồ trên thì điện rơi trên điện R trên mạch thu càng lớn khi R
tăng.
Ta thấy rằng nếu màu sắc khác nhau thì độ phản xạ khác nhau dẫn đến dòng
thu cũng khác nhau.

9. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 9
Đây là mạch cơ bản nhưng trong thực tế không dùng vì nhạy cảm với
nhiễu (ánh sáng tự nhiên ,ánh sáng đèn).
Thực tế dùng :mạch phát
+5v
677.8mV
Q1
D613
3.332V
§iètph¸thång
ngo¹i
R7
5.6k
R12
10k
D1
12
1.661V
R42
1k
0
U10
555B1
2
34
5
6
7
8
GND
TRIGGER
OUTPUTRESET
CONTROL
THRESHOLD
DISCHARGE
VCC
C3
10n
R6
5.6k
R41
POTA
1.661V
C4
0.1uf

10. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 10
Mạch thu tín
hiệu:
Ví dụ về mạch thu tín hiệu dùng bóng thu chuyên dùng:
0
0
R26
1k
R23
1k
R27
10k
+5v
0
R30
1k
0
+5v
0
R25
10k
+5v
C10
1uf
U13D
LM324
12
13
411
14
+
-
V+V-
OUT
R31
1k
0
+5v
R28
10k
+5v
R29
1k
Q4
Q2SC829
D4
LED
0 C11
4.7uf
U13A
LM324
3
2
411
1
+
-
V+V-
OUT
0
R24
1k

11. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 11
Ví dụ về cảm biến phản xạ:
Một số lưu ý khi chỉnh mạch :

12. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 12
-giá trị điện trở R phải phù hợp thường điện trở phát 1K,điện trở thu
100K
- Kiểm tra thử đối vật liệu mà cần do để tìm điện áp làm việc
- Kiểm tra với những ánh sáng khác nhau để thử độ nhậy
-Bọc kín các sensor để tránh nhiễu
Phương pháp bố trí cảm biến trong robot dò đường :
Bố trí cảm biến ít nhất hai cảm biến hai bên mép để robot đi theo đường
thẳng .
Ví dụ một số cảm biến màu như E3S-VS color mark sensor của hãng omron
Động cơ trong robot
I.Động cơ bước :

13. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 13
1.Mở đầu
Lợi ích của động cơ bước :
Không chổi than: Không xảy ra hiện tượng đánh lửa chổi than làm tổn hao
năng lượng, tại một số môi trường đặc biệt (hầm lò...) có thể gây nguy hiểm
Tạo được mômen giữ: Một vấn đề khó trong điều khiển là điều khiển động
cơ ở tốc độ thấp mà vẫn giữ được mômen tải lớn. Động cơ bước là thiết bị
làm việc tốt trong vùng tốc độ nhỏ. Nó có thể giữ được mômen thậm chí cả
vị trí nhừ vào tác dụng hãm lại của từ trường rotor.
Điều khiển vị trí theo vòng hở: Một lợi thế rất lớn của động cơ bước là ta
có thể điều chỉnh vị trí quay của roto theo ý muốn mà không cần đến phản
hồi vị trí như các động cơ khác, không phải dùng đến encoder hay máy phát
tốc (khác với servo).
Độc lập với tải: Với các loại động cơ khác, đặc tính của tải rất ảnh hưởng
tới chất lượng điều khiển. Với động cơ bước, tốc độ quay của rotor không
phụ thuộc vào tải (khi vẫn nằm trong vùng momen có thể kéo được). Khi
momen tải quá lớn gây ra hiện tượng trượt, do đó không thể kiểm soát được
góc quay.
Phân loại động cơ :
Động cơ buớc với roto là nam châm vĩnh cửu
- nhận biết :
+ Khi mất nhãn mác, khi quay trục động cơ bước có rotor là nam châm
vĩnh cửu ta sẽ thấy vướng theo chu kỳ răng cưa.Trong khi đó, nếu là động
cơ từ trở sẽ thấy trơn.
+ Cũng có thể phân biệt bằng đồng hồ vạn năng. Động cơ từ trở thường có
3-4 cuộn dây được đấu chung GND trong khi động cơ nam châm vĩnh cửu
thì không.
- phân loại động cơ :

14. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 14
+)Động cơ loại đơn cực (Unipolar), thường có 6 đầu ra. Đầu 1,2 thường
được nối với cực dương, hai đầu a và b có thể được nối xuống đất hoặc
không sẽ quyết định chiều quay của động cơ.
+)Động cơ loại lưỡng cực (Bipolar), thường có 4 đầu ra. Về cấu tạo đơn
giản hơn nhưng khó cho điều khiển vì phải đảo chiều dòng điện qua
cuộn dây a,b.
Động cơ bước kiểu từ trở

15. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 15
Nguyên lí :
Thông thường có ba hoặc bốn cuộn dây đấu chung một đầu. Đầu chung
được nối với nguồn dương, các đầu còn lại lần lượt cho thông với đất để
quay rotor.
Trên hình vẽ, rotor có 4 răng và stator có 6 cực. Mỗi cuộn dây sẽ được quấn
trên hai cực đối nhau. Vì vậy, giả sử, khi cấp điện cho cực 1 (stator), rotor sẽ
quay cực gần nhất (X) để răng thẳng với cực 1. Cắt điện cuộn số 1, tiếp tục
cấp điện cho cuộn 2, rotor sẽ quay răng tiếp sau (Y) cho thẳng với cực 2. Cứ
như vậy điều khiển quay rotor.
Sơ đồ điều khiển cơ bản của động cơ từ trở :
Điện áp được cấp qua các khoá chuyển để nuôi các cuộn dây, tạo ra từ
trường làm quay rotor. Các khoá ở đây không cụ thể, có thể là bất cứ thiết bị
đóng cắt nào điều khiển được như rơle, transitor công suất... Tín hiệu điều
khiển có thể được đưa ra từ bộ điều khiển như vi mạch chuyên dụng, máy
tính.
Vấn đề bảo vệ khóa điều khiển :
Do cuộn dây động cơ có tính chất cảm nên không thể đóng cắt dòng qua
cuộn dây ngay lập tức. Khi đóng, dòng trong cuộn dây tăng từ từ, trễ so với
áp. Khi mở khoá, dòng này có thể gây lên một điện áp lớn đánh thủng tiếp
điểm của khoá.
Để tránh vấn đề này có hai phương cách giải quyết:
+ Mắc vào hai đầu cuộn dây một diode ngược
+ Mắc vào hai đầu cuộn dây một tụ điện
Như hình vẽ:

16. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 16
C1: Diode đảm bảo dẫn dòng qua trong một thời gian ngắn. Nếu dùng diode
thường, loại 1N400x cần mắc song song thêm một tụ nhỏ.
C2: Khi mở khoá, năng lượng trong cuộn dây sẽ được nạp vào tụ. Điện áp
trên bản cực tụ cao hơn điện áp nguồn và phải đảm bảo nhỏ hơn điện áp chịu
đựng của khoá chuyển. Từ đó có công thức tính tụ bảo vệ như trên. Khi khoá
đóng, áp từ tụ xả qua khoá và khoá cũng cần chịu được điện áp này.
Điều khiển động cơ bước đơn cực :
2 2
2
2
_ ax
/ 2 / 2
( )van m ng
P CU LI
LI
C
U U
 



17. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 17
Mạch thực tế :
Khoá chuyển mạch dùng là transitor SK3180 với hệ số khuếch đại
khoảng 1000 lần. Với điện trở bazơ là 470 Ohm, dòng bazơ khoảng 10 mili
Ampe, nghĩa là có thể cho dòng qua cuộn dây đạt vài Ampe.
Có thể thay 74LS04 bằng một phần tử logic khác có cấu tạo collector
hở, chịu được dòng qua khoảng 10 mili Ampe. Khi khoá chuyển có sự cố,
dòng từ tải không “chảy” quay lại mạch điều khiển.
+ MOSFET ( Metal Oxit Semiconductor Field Effect
Transitor):
Điều khiển bằng điện áp,Ron nhỏ, tự ngắt ở điện áp source-drain quá
cao, có thể bật tắt với tốc độ cao, hoàn toàn tuyến tính.
MOSFET IRC IRL 540 có thể dẫn dòng lên tới 20 Ampe và tự
ngắt tại điện áp 100V. Điều này dẫn đến việc không cần phải có diode bảo
vệ khi gắn switch với một phiến tản nhiệt phù hợp.
Trên mạch còn một diode ổn áp 5.1 V, một điện trở 100 Ohm. Trong
trường hợp transitor bị hỏng, áp ngược không thể vượt quá cao làm hỏng các
linh kiện TTL của mạch điều khiển.
Với điều khiển động cơ chỉ cần dòng qua cuộn dây cỡ 500 mili Ampe,
có thể dùng IC loại dãy darlington collector hở:
+ ULN2003, ULN2803 ( Allegro Microsystem)
+ DS2003 (National Semiconductor), MC1413 ( Motorola)

18. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 18
Điều khiển động cơ lưỡng cực với cầu H:
Motor bước lưỡng cực trên cuộn dây không có điểm giữa nên khi đảo chiều
quay động cơ gặp khó khăn. Để đảo được chiều từ trường sinh ra trong cuộn
dây ( cũng có nghĩa đảo chiều dòng điện) phải dùng một cấu trúc gọi là cầu
H
Với 4 khoá A,B,C,D có thể thiết lập được 16 chế độ trong đó 7 chế độ ngắn
mạch nguồn
Thông thường sử dụng A,D đóng trong chế độ thuận và B,C đóng trong chế
độ ngược
Chế độ hãm
Cặp khoá A,D đóng, cặp khoá B,C mở, dòng chảy qua
cuộn dây theo chiều mũi tên
Nếu mở nhanh hai khoá A,D dòng tiếp tục duy trì dòng
cũ và đi qua hai diode. Với tác dụng của áp nguồn với
đất, dòng sẽ tắt rất nhanh, khi đó rotor vẫn quay.
Nếu chỉ khoá khoá A còn vẫn để D như cũ, dòng điện
vẫn khép kín qua cuộn dây như hình vẽ. Do điện trở

19. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 19
nhỏ của cuộn dây, dòng sẽ duy trì trong một thời gian giảm dần và có tác
dụng tạo nên một phanh hãm động, kéo rotor dừng lại.
Chế độ chống ngắn mạch
Một vấn đề rất đáng lưu tâm khi điều khiển động cơ loại lưỡng cực là vấn đề
chống ngắn mạch. Giữa AB ( cũng như CD) phải có một liên động về điện.
Dưới đây là một minh hoạ
Xét mạch cầu H thực tế :
XY ABCD Mode
giảm dòng
00 0000 nhan
thuận
01 1001
10 0110 Chạy nghịch
11 0101 Hãm

20. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 20
Sơ đồ có đầu vào TTL, có thể điều khiển bởi một đầu collector hở như đã
trình bày.
Khi một trong hai tín hiệu X hoặc Y ở mức cao, đầu còn lại ở mức thấp, hai
transitor chéo nhau sẽ đóng dẫn dòng qua cuộn dây. Khi cả hai ở mức thấp,
hai transitor phía trên sẽ hở, khi cả hai ở mức cao, hai transitor phía dưới sẽ
mở và như vậy cả hai trường hợp 00, 11 đều đặt mạch vào chế độ phanh
động.
Hoặc với một mạch đơn giản (như hình vẽ)
Cũng có thể điều khiển động cơ bước lưỡng cực loại nhỏ bằng IC TTL ba
trạng thái ( vẫn dùng điều khiển đường bus) như 74LS125 hay 74LS244
Mạch hoạt động tốt với cuộn dây có điện trở khoảng 50 Ohm với điện áp sụt
khoảng 4.5V ( nguồn nuôi 5V).
Cách mắc như trên cho phép dòng tăng lên gấp đôi (qua cuộn dây) so với
dòng mà IC có thể dẫn.

21. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 21
XYE Mode
- - 1 Giảm nhanh dòng
000 Phanh động
010 Chạy thuận
100 Chạy nghịch
110 Phanh động
Hoặc dùng IC chuyên dùng :
L293: Phải mắc thêm cầu diode bên ngoài.
L293D: Đã có sẵn cầu diode bên trong.
- Để tản nhiệt cho IC có thể thiết kế chân GND rộng hay gắn thêm một phiến
tản nhiệt
- Dòng chịu được lên tới 3A

22. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 22
Chip L298 cũng có thể dùng điều khiển động cơ có dòng qua cuộn dây
chừng 2A. Để nâng dòng lên khoảng 4A, giống như trong trường hợp dùng
74LS244 ta mắc song song hai đầu ra như sơ đồ bên phải.
Một điều đáng lưu ý với chip này là tốc độ switch rất nhanh, đến mức diode
loại thường như 1N4007 không kịp dẫn. Vì vậy, phải dùng diode nhanh hơn.
Tương đương với L298 có LMD18200 của National Semiconductor.
Cách dùng IC tạo ra mạch H:
Khi không có được những IC chuyên biệt cho việc cầu H, có thể ghép từ các
IC nửa cầu H trong danh mục sau:
IR2001, IR2002, IR 2003, IR2004, IR2111.

23. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 23
MicroControl
ler
V
Analo
g
Filter
V*
Có thể sử dụng chip chuyên dụng cho điều khiển ba pha nhưng bỏ
bớt nhánh để tạo cầu điều khiển.
TA7288P, GL7438, TA 8400, TA8405
II) Động cơ một chiều (DC)
Trong robot một loại động cơ hay dùng là động cơ một chiều.Ta xét việc
điều khiển động cơ một chiều thông qua việc thay đổi điện áp ,bằng phương
pháp PWM(Pulse Width Modulation)
+ Tần số điều chế là không thay đổi
+ Bề rộng xung là thay đổi.
Sơ đồ vi mạch 555/556:
Tạo ra xung có đều nhau ,tần số :f=1.49/(RA+RB)C

24. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 24
Tạo ra xung có bề rộng ΔT khi có xung vào chân trigger
ΔT=1.1RC
Hoặc ta có thể sử dụng IC555 :
Mạch dùng điều khiển động cơ 6V, 0.5 A với đầu vào Vin=9V
U1: tạo nhịp, chính là tần số làm việc
U2: Chu kỳ làm việc

25. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 25
Hoặc sử dụng vi điều khiển :
VD1: Sử dụng hai timer T0,T2 của AT89C52
T0: chu kỳ của xung PWM
T2: thời gian xung làm việc
VD2: Tạo pattern 16 bit (0 tắt, 1 đóng), dùng timer giữ nhịp đẩy
các bit ra cổng.
VD3: Sử dụng thanh ghi CC 80C537, có thể đạt 5kHz.

26. Lớp cơ điện tử 2-K47
Nhóm : NNT-DR 26