Trang 33
40khz, nếu có chướng ngại vật trên đường đi, sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và tác động lên module nhận sóng. Bằng cách đo thời gian từ lúc phát đến lúc nhận sóng ta sẽ tính được khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật.
Khoảng cách = (thời gian * vận tốc âm thanh (340 m/s) / 2)
Thông số kỹ thuật: ❖ Điện áp: 5V DC ❖ Dòng hoạt động: < 2mA ❖ Mức cao: 5V ❖ Mức thấp: 0V ❖ Góc tối đa: 15 độ ❖ Khoảng cách: 2cm – 450cm (4.5m) ❖ Độ chính xác: 3mm
4.3.6. Module 1 relay với OPTO cách ly kích H/L (5VDC) đóng mở hệ thống thống
Module 1 Relay với opto cách ly nhỏ gọn, có opto và transistor cách ly giúp cho việc sử dụng trở nên an toàn với board mạch chính, module 1 Relay với opto cách ly 5v được sử dụng để đóng ngắt nguồn điện cơng suất cao AC hoặc DC, có thể chọn đóng khi kích mức cao hoặc mức thấp bằng Jumper.
Một module rơ-le được tạo nên bởi 2 linh kiện thụ động cơ bản là rơ-le và transistor, nên module rơ-le có những thơng số của chúng.
Trang 34
Relay có nhiệm vụ kết nối với Arduino điều khiển relay đóng ngắt chổi và bơm. Relay kích cực ở mức thấp.
Hiệu điện thế kích tối ưu: một module relay sẽ làm nhiệm vụ bật tắt một bóng đèn (220V) khi trời tối từ cảm biến ánh sáng hoạt động ở mức 5-12V thì chúng ta cần loại module relay 5V (5 volt) hoặc module relay 12V (12 volt) kích ở mức cao.
Thông số kỹ thuật:
❖ Sử dụng điện áp nuôi DC 5V
❖ Relay mỗi Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA
❖ Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A ❖ Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay
❖ Có thể chọn mức tín hiệu kích 0 hoặc 1 qua jumper
❖ Kích thước: 1.97 in x 1.02 in x 0.75 in (5.0 cm x 2.6 cm x 1.9 cm) ❖ Cân nặng: 17g
4.3.7. Mạch điều khiển động cơ DC BTS7960 43A theo các chiều mong muốn
Mạch cầu H - BTS7960 43A , module này dùng để giao tiếp với vi điều khiển với driver tích hợp sẵn trong IC với đầy đủ các tính năng current sense (kết hợp với điện trở đo dòng), chống quá nhiệt, quá áp, quá dòng, sụt áp và ngắn mạch. Với ứng dụng bình thường RPWM,LPWM nối với GPIO (VD : chân digital 2,3) để điều khiển chiều quay của động cơ.
Trang 35
Chân R_EN , L_EN nối chung lại rồi nối với PWM (VD chân digital 5) để điều khiển tốc độ động cơ.
Khi có lệnh điều khiển thì Arduino xuất tín hiệu ra các chân LPW và RPW của mạch điều khiển động cơ tương ứng, để có thể điều khiển động cơ theo chiều mong muốn.
Thông số kỹ thuật:
❖ Điện áp đầu vào: 6~27V ❖ Dịng điện tải mạch: 43A
❖ Tín hiệu logic điều khiển: 3.3 ~ 5V ❖ Tần số điều khiển tối đa: 25KHz
❖ Tự động shutdown khi điện áp thấp: để tránh điều khiển động cơ ở mức điện áp thấp thiết bị sẽ tự shutdown. Nếu điện áp < 5.5V, mạch điều khiển động cơ DC BTS7960 sẽ tự ngắt điện và sẽ mở lại sau khi điện áp > 5.5V ❖ Bảo vệ quá nhiệt: BTS7960 bảo vệ chống quá nhiệt bằng cảm biến nhiệt
tích hợp bên trong. Đầu ra sẽ bị ngắt khi có hiện tượng quá nhiệt ❖ Kích thước: 40 x 50 x12mm
Sơ đồ chân:
❖ VCC: Nguồn tạo mức logic điều khiển ( 5V – 3V3 ) ❖ GND: Chân đất
❖ R_EN = 0 Disable nửa cầu H phải. R_EN = 1 : Enable nửa cầu H phải ❖ L_EN = 0 Disable nửa cầu H trái. L_EN = 1 : Enable nửa cầu H trái ❖ RPWM và LPWM : chân điều khiển đảo chiều và tốc độ động cơ ❖ RPWM = 1 và LPWM = 0 : Mô tơ quay thuận
❖ RPWM = 0 và LPWM = 1 : Mô tơ quay nghịch
❖ RPWM = 1 và LPWM = 1 hoặc RPWM = 0 và LPWM = 0 : Dừng ❖ R_IS và L_IS : kết hợp với điện trở để giới hạn dòng qua cầu H
Trang 36
4.3.8. Động cơ bánh xe
Motor điện là thuật ngữ được sử dụng phổ biến trong các thơng tin của máy móc. Đây là một thiết bị tạo ra chuyển động, sử dụng để chỉ một động cơ điện hoặc một động cơ đốt trong. Thiết bị này dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ.
Thông số kỹ thuật:
❖ Điện áp định mức: DC 24V ❖ Dịng khơng tải: 30mA
❖ Tốc độ khơng tải: 200 vịng / phút
❖ Điện áp áp dụng:12-24V (100-200 vịng / phút) ❖ Cơng suất: 24W (DSD-37RS5550246000-30K) ❖ Mô men xoắn: 5,8 N.m
❖ Trọng lượng: 320g
4.3.9. Động cơ chổi quét vệ sinh pin
Hình 4. 17: DSD-37RS5550246000-30K
Trang 37
Thơng tin sản phẩm:
❖ Động cơ chính: Motor 555
❖ Hộp số giảm tốc và nhông 100% kim loại ❖ Điện áp hoạt động: 12v-24v
❖ Công suất: 15W
❖ Số vịng khơng tải: 10~600rpm ❖ Đường kính trục: 6mm (trục D) ❖ Chiều dài trục: 16mm
❖ Thời gian hoạt động liên tục: 24h ❖ Trọng lượng: ~300g
❖ Kích thước: 37*75 ❖ Đảo chiều: Có
4.3.10. Máy bơm nước tưới pin
Nhóm sử dụng máy bơm tăng áp Headon HF-8367 để thực hiện nhiệm vụ cấp nước cho chổi rửa trong việc hoạt động vệ sinh tấm Pin năng lượng.
Thông số kỹ thuật:
❖ Công nghệ bơm: màng 3 ngăn ❖ Loại cam: 2.2
❖ Motor: nam châm vĩnh cửu
❖ Voltage: 24VDC - AMPS: 0.21A ❖ Áp lực: 125 PSI
❖ Lưu lượng bơm: 1.2 Lít/phút
Trang 38 ❖ Chịu nhiệt: 65 C
❖ Bơm khô không bị hư hỏng
❖ Trọng lượng: 1.93 kg (chân đế inox) ❖ Chu kỳ hoạt động: liên tục
4.3.11. Quạt hút khô pin
Quạt hút bụi sử dụng động cơ motor 550 24V tốc độ cao.
Thông số kỹ thuật:
❖ Điện áp định mức 24V
Trang 39
4.4. Tính tốn và thiết kế
4.4.1. Thiết kế phần cứng Sơ đồ khối: Sơ đồ khối:
Hệ thống bao gồm các khối ghép lại với nhau tạo nên hệ thống hoạt động ổn định được trình bày trong sơ đồ khối sau:
Thiết bị điều khiển BLYNK
SEVER
Khối giao tiếp Wifi
Khối xử lý trung tâm Khối cảm biến Khối relay Khối nguồn Khối công suất Khối động cơ (di chuyển) Khối động cơ (chổi quét)
Trang 40
Chức năng của từng khối gồm:
➢ Khối nguồn: Có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống.
➢ Khối xử lý trung tâm (ARDUINO MEGA 2560 R3): Đây là trung tâm
điều khiển quan trọng nhất vì ngồi việc thu thập dữ liệu từ các thiết bị sau đó sẽ xử lý và truyền tín hiệu sang các khối cịn lại để thực hiện việc điều khiển toàn bộ hệ thống cũng như vận hành máy.
➢ Khối giao tiếp wifi (NodeMCU ESP8266): Có chức năng dùng để truyền
và nhận dữ liệu.
➢ Khối cảm biến: Sử dụng Arduino đọc dữ liệu từ cảm biến HC-SR04. Khối
này có chức năng gửi dữ liệu khi máy vệ sinh di chuyển ra khỏi mặt pin, gây ảnh hưởng đến hoạt động máy.
➢ Khối công suất: Nhận tín hiệu ngõ ra của khối xử lý trung tâm để điều
khiển động cơ.
➢ Khối relay: Có nhiệm vụ nhận và ngắt tín hiệu của động cơ khi điều khiển
thơng qua Smart Phone.
➢ Khối động cơ: Có nhiệm vụ nhận tính hiệu từ khối điều khiển, xử lý trung
tâm và khối giao tiếp Blynk để vận hành, di chuyển cơ cấu hệ thống theo lệnh của người điều khiển. Khối động cơ gồm có 2 động cơ chính là động cơ bánh xe giúp xe di chuyển tiến, lùi, trái, phải và động cơ chổi thực hiện nhiệm vụ vệ sinh bề mặt tấm năng lượng.
Khối nguồn Chức năng:
Cung cấp điện năng cho toàn bộ hệ thống máy.
Nhóm sử dụng nguồn Adapter 24V 3A chuyển đổi điện năng từ 220VAC sang 24VDC.
Nguồn 24V sẽ được cấp cho các khối relay, khối công suất. Nguồn 5V sau khi qua module giảm áp LM2596 sẽ được cấp vào khối xử lý trung tâm và khối cảm biến.
Trang 41
Cách kết nối dây:
Cấp nguồn 220V vào 2 cổng L N của nguồn.
Sau khi qua chuyền đổi lấy nguồn 24V từ 2 chân V- V+ của Adapter.
Mạch nguồn sau khi giảm áp xuống 24V thì sẽ đi qua một thiết bị giảm áp khác là LM2596 để tiếp tục giảm áp xuống còn 5V để cấp cho Arduino và cảm biến.
Khối xử lý trung tâm (Arduino mega 2560 R3) Chức năng:
Khối này có chức năng xử lý các tín hiệu nhận vào từ cảm biến, thu thập dữ liệu từ các thiết bị sau đó sẽ xử lý và truyền tín hiệu sang các khối còn lại để thực hiện việc điều khiển tồn bộ hệ thống.
Hình 4. 21: Hạ áp từ 220v còn 12-24v
Trang 42
Cách kết nối dây và cách thức giao tiếp:
Cách kết nối dây:
❖ Chân 7 Arduino nối chân R_EM L_EN của BTS7960 ❖ Chân 6,5 Arduino nối 2 chân LPWM RPWM
❖ Chân 4 Arduino nối chân R_EM L_EN của BTS7960 ❖ Chân 3,2 Arduino nối 2 chân LPWM RPWM
❖ Chân 16 17 Arduino nối chân D5 D6 của ESP8266
❖ Chân 23 25 Arduino nối 2 chân Trigger và Echo của HC-SR04 ❖ Chân 27 Arduino nối chân DC+ của relay cấp nguồn 5V
❖ Chân 29 Arduino nối chân NI của relay
Cách thức giao tiếp:
❖ Arduino nhận tín hiệu từ cảm biến để khi máy gặp vật cản sẽ báo tín hiệu lên thiết bị điều khiển để ngừng hoạt động.