4.1.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
Hình 4. 1 Sơ đồ khối hệ thống
Chức năng các khối
- Khối nguồn: cung cấp nguồn ổn định cho toàn mạch hoạt động.
- Khối điều khiển trung tâm: thu thập các tín hiệu từ khối nhận dạng giọng nói và khối thu phát Wifi sau đó xử lí điều khiển khối cơng suất động cơ.
- Khối thu phát wifi: là cầu nối trung gian để nhận, gửi dữ liệu từ điện thoại và khối trung tâm để xử lí các hoạt đơng điều khiển
- Khối công suất điều khiển động cơ: nhận tín hiệu từ khối điều khiển trung tâm để điều khiển động cơ.
- Điện thoại Android: truyền, nhận dữ liệu qua lại với khối thu phát wifi.
- Khối nhận dạng giọng nói: Truyền dữ liệu đến khối điều khiển trung tâm để
50
4.1.2 Khối điều khiển trung tâm
Khối điều khiển trung tâm: thu thập các tín hiệu từ khối thu phát Wifi sau đó xử lí điều khiển khối cơng suất động cơ.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều dịng vi điều khiển khác nhau như PIC, AVR, 8051, Raspberry, Arduino... Tất cả đều có thể đáp ứng được yêu cầu đặt ra nhưng nhóm chọn Arduino vì nó có những ưu điểm sau:
- Giá thành rẻ, dễ sử dụng, là module hoàn chỉnh sử dụng vi điều khiển AVR.
- Kích thước nhỏ gọn.
- Là dịng vi điều khiển mã nguồn mở, có nhiều thư viện hổ trợ cho các module
chức năng khác nhau, trình biên dịch đơn giản, dễ sử dụng.
4.1.3 Khối thu phát Wifi
Chức năng của khối thu phát Wifi trong mơ hình này là để giao tiếp giữa khối điều khiển trung tâm và điện thoại, là cầu nối trung gian để nhận dữ liệu từ điện thoại sau đó gửi tới khối trung tâm để xử lí các hoạt đông điều khiển và nhận dữ liệu ngược lại từ khối trung tâm để hiện thị lên trên điện thoại. Trên thị trường hiện nay có khá nhiều module Wifi hỗ trợ vi điều khiểu giao tiếp với thiết bị khác thông qua kết nối Wifi, một số module Wifi thường được sử dụng trong thực tế là: ESP8266-12E, module WiFi MT7687F IoT, ESP8266 NodeMCU,…
Tuy nhiên, dựa theo yêu cầu của đề tài thì module Wifi dùng để tạo điểm truy cập wifi (Wifi Access Point) cho phép các thiết bị khác kết nối, giao tiếp và điều khiển khiển nên nhóm thực hiện quyết định chọn module ESP8266 NodeMCU vì các lý do như: giá thành rẻ, tốc độ truyền phù hợp, dễ dàng tìm mua, sử dụng các mã nguồn mở thuận tiện cho việc lập trình và phù hợp với khả năng của sinh viên.
Điện áp hoạt động của ESP8266 NodeMCU là 5V và dòng hoạt động là 300mA.
4.1.4 Khối nhận dạng giọng nói
Để mạch nhận dạng giọng nói VR3 hoạt động ta sử dụng mức điện áp cấp vào là 5V lấy từ khối giảm áp. Hai chân Tx và Rx của mạch nhận dạng giọng nói VR3 ta
51
kết nối chéo với hai chận Rx và Tx của ESP8266 như hình trên đề truyền dữ liệu qua lại với ESP8266.
Hình 4. 2 Sơ đồ kết nối VR3
4.1.5 Khối công suất điều khiển động cơ
Động cơ được chọn trong mơ hình là động cơ giảm tốc DC để điều khiển xe chạy tiến, lùi, xoay trái, xoay phải, điều chỉnh tốc độ nhanh chậm theo ý muốn.
Hình 4. 3 Khối công suất điều khiển động cơ
52
4.1.6 Khối nguồn
Khối nguồn có chức năng tạo dịng và áp ổn định cung cấp cho mạch
Hình 4. 4 Nguồn thực tế dùng cho xe lăn điện
❖ Các thông số:
Loại Pin Lithium-ion
Điện áp tiêu chuẩn 24V
Dung lượng pin 20Ah
Dòng xả tối đa liên tục 10A
Điện áp sạc 42V
Trọng lượng Pin 3.5kg
Tiêu chuẩn CE,RoHS, Msds chứng nhận
Bảng 4. 1 Thông số kỹ thuật của nguồn
❖ Công suất tiêu thụ:
•Dịng ESP8266 1 chân GPIO là 20mA, trong hệ thống này sử dụng 8 chân GPIO nên dòng sẽ là 160mA.
•Dịng module 1 chân là 40mA, sử dụng 2 chân nên số dịng là 80mA. •Do đó, có tổng dịng là 240mA.
53
•Cơng suất tiêu thụ của hệ thống là: P = U*I = 5 *0.24= 1.2 W
❖ Tính thời gian sử dụng của xe:
Thời gian sử dụng của ắc quy phụ thuộc vào dung lượng của ắc quy và công suất của tải theo công thức dưới đây:
t = (A * V * ƞ)/ P
•Trong đó:
t: là thời gian sử dụng của ắc quy (giờ)
A: Dung lượng của ắc quy (Ah) V: Điện áp ắc quy (VDC)
ƞ: Hệ số sử dụng của ắc quy (Accu) ≈ 0.8 P: cơng suất tải (W)
Thời gian sử dụng bình
Do xe được điều khiển với 2 tốc độ nên ở mỗi mức độ sẽ có 1 thời gian sử dụng khác nhau, qua thực nghiệm và tính tốn đã cho ra kết quả:
t= (20*24*0.8) / (1.2+10x2) = 18.1h
Tương tự như vậy ta có được thời gian sử dụng khi tăng tốc: t= (20*24*0.8) / (1.2+20x2) = 9.3h
54