Luận văn Điều khiển mobile robot ứng dụng các mạng neuron nhân tạo

Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 104 CHÖÔNG 5 : MOÄT SOÁ CAÛM BIEÁN THOÂNG DUÏNG DUØNG TRONG ROBOT 5.1 Giao tieáp vôùi caûm bieán : Trong chöông naøy, chuùng em xin trình baøy moät soá caûm bieán ñôn giaûn vaø caùch giao tieáp chuùng vôùi boä vi xöû lyù. Xuyeân suoát trong chöông naøy laø nhöõng ví duï khaùc nhau veà caùc caùch giao tieáp vôùi caûm bieán. Caùc loaïi caûm bieán khaùc nhau nhö ø: caûm bieán quang, coâng taéc tieáp xuùc, microphone, caûm bieán nhieät, caûm bieán tieáp caän duøng hoàng ngoaïi, caûm bieán löïc, sonar … coù chi phí khoâng cao vaø coù theå duøng trong mobile robot. Trong khi chuùng ta muoán robot cuûa chuùng ta hieåu vaø nhaän bieát ñöôïc moâi tröôøng cuûa noù, thì thöïc teá khaû naêng cuûa robot bò giôùi haïn bôûi caùc caûm bieán maø chuùng ta trang bò vaø caùc phaàn meàm chuùng ta vieát cho noù. Caûm nhaän khoâng phaûi laø nhaän thöùc, caùc caûm bieán chæ ñôn giaûn laøchuyeån ñoåi moät soá hieän töôïng vaät lyù sang caùc tín hieäu ñieän ñeå caùc boä vi xöû lyù coù theå ñoïc noù. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch duøng chuyeån ñoåi analog sang digital treân board vi xöû lyù, baèng caùch ñoïc giaù trò töø coång I/O hoaëc duøng ngaét ngoaøi. Thoâng thöôøng, caàn coù moät soá maïch giao tieáp giöõa caûm bieán vaø vi xöû lyù ñeå xöû lyù vaø khuyeách ñaïi tín hieäu. 5.1.1 Giao tieáp giöõa caûm bieán vaø boä vi xöû lyù : Moät khi caùc boä caûm bieán ñaõ ñöôïc löïa choïn vaø maïch giao tieáp thích hôïp ñaõ ñöôïc thieát keá ñeå noái caùc boä caûm bieán naøy ñeán boä vi xöû lyù, thì boä vi xöû lyù caàn phaûi ñöôïc laäp trình ñeå ñoïc caùc caûm bieán. Nhöõng chöông trình ñöôïc laäp trình ñeå giao tieáp giöõa caûm bieán vaø boä vi xöû lyù lieân quan ñeán giao tieáp phaàn cöùng-phaàn meàm. Nhöõng thuû tuïc naøy coù theå thöôøng xuyeân hoûi voøng taïi moät ngoõ vaøo A/D, chôø moät xung kích beân ngoaøi, hoaëc coù theå ñöôïc duøng nhö trình xöû lyù ngaét. Caùc chöông trình naøy nhaän giaù trò töø caûm bieán vaø löu noù vaøo moät vò trí boä nhôù cuûa boä vi xöû lyù. Do ñoù ngoõ ra töø moät caûm bieán coù theå ñöôïc xem laø giaù trò cuûa moät bieán hay cuûa moät côø, töø ñoù moät boä phaän khaùc trong heä thoáng ñieàu khieån duøng caùc côø naøy ñeå kích hoaït caùc haønh vi, caùc lôùp ñieàu khieån caáp cao. 5.1.2 Ñoâ nhaïy vaø taàm ño : Hai ñaëc tính quan troïng cuûa baát cöù caûm bieán naøo ñoù laø ñoä nhaïy vaø taàm ño. Ñoä nhaïy laø möùc ñoä tín hieäu ra seõ thay ñoåi khi ñaïi löôïng ño thay ñoåi. Goïi ngoõ ra cuûa caûm bieán laø r vaø ñaïi löôïng vaät lyù caàn ño laø x, ñoä nhaïy cuûa caûm bieán ñöôïc ñònh nghóa: x x S r r D=D Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 105 Trong ñoù, moät söï thay ñoåi nhoû trong ñaïi löôïng ño xD lieân heä ñeán moät söï thay ñoåi nhoû trong ñaùp öùng ngoõ ra rD cuûa caûm bieán bôûi ñoä nhaïy S. Moät caûm bieán phaûn öùng ñoái vôùi nhöõng thay ñoåi khaùc nhau cuûa moät soá kích thích vaät lyù baèng caùch phaùt ra moät ñieän aùp ñaëc tröng. Thoâng thöôøng, moät maïch ñieän gaén vôùi caûm bieán seõ khuyeách ñaïi hoaëc bieán ñoåi ñieän aùp naøy vaø ñöa noù sang boä bieán ñoåi A/D sau ñoù ñöôïc noái ñeán boä vi xöû lyù. Boä bieán ñoåi A/D chæ nhaïy vôùi moät taàm giôùi haïn cuûa ñieän aùp, thöôøng laø 0-5v. Ñoái vôùi boä bieán ñoåi A/D ñöôïc söû duïng trong luaän vaên naøy vi maïch ADC 0809 chuyeån ñoåi tín hieäu töø analog sang digital chuyeån ñoåi tín hieäu ñieän aùp ôû ngoõ vaøo seõ ñöôïc chuyeån thaønh 256 giaù trò rôøi raïc. Do ñoù, baát kyø hieän töôïng vaät lyù phöùc taïp naøo, ñeàu coù theå bieán thaønh moät con soá : aùnh xaï tuyeán tính vaø aùnh xaï logarithm. Ñieän aùp giöõa ñieåm A vaø mass coù quan heä tuyeán tính vôùi vò trí con chaïy cuûa bieán trôû. Photodiode taïo ra moät ñaùp öùng tuyeán tính vôùi taàm raát roäng cuûa aùnh saùng. Sau khi tín hieäu töø diode ñöôïc khuyeách ñaïi bôûi khuyeách ñaïi loga, ñieän aùp taïi B tæ leä logarithm vôùi ñoä saùng. Aùnh saùng logarithm cho taàm ño roäng hôn laø aùnh xaï tuyeán tính. 5.2 Caûm bieán quang : Caûm bieán aùnh saùng thaáy ñöôïc vaø caûm bieán hoàng ngoaïi coù vuøng phoå khaù roäng. Caùc photocell deã giao tieáp vôùi vi xöû lyù nhaát trong soá caùc caûm bieán quang, goàm coù caùc loaïi nhö : quang trôû, photodiode, phototransitor … Ngoõ ra cuûa photocell khoâng phöùc taïp ñeå dieãn dòch . 5.2.1 Quang trôû : Caùc caûm bieán quang laøm cho robot coù ñöôïc caùc haønh vi nhö laø troán trong boùng toái, tìm nguoàn saùng … Quang trôû coù ñieän trôû thay ñoåi phuï thuoäc cöôøng ñoä aùnh saùng chieáu vaøo noù. Phototransistor coù ñoä nhaïy lôùn hôn quang trôû vaø caùch giao tieáp vôùi vi xöû lyù töông töï nhö quang trôû. Photodiode coù ñoä nhaïy lôùn nhaát, cho ra moät tín hieäu tuyeán tính vôùi moät taàm raát roäng cuûa aùnh saùng vaø ñaùp öùng nhanh vôùi söï thay ñoåi cuûa nguoàn saùng. Ñieàu naøy laøm cho noù höõu duïng trong caùc thieát bò thoâng tin ñeå phaùt hieän aùnh saùng ñaõ ñieàu cheá. Tuy nhieân, tín hieäu laáy töø photodiode caàn khuyeách ñaïi tröôùc khi ñöa vaøo vi xöû lyù. Aùnh xaï tuyeán tính Aùnh xaï loga B +51 3 2 A +5 R2 R Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 106 Döôùi ñaây laø maïch ñieän giao tieáp quang trôû vôùi vi xöû lyù thoâng duïng : + IN1 IN2 +5 Vint2 R R 1 3 +5 Vint1 RR R - + +5 RL - Phaân tích maïch ñieän cuûa quang trôû beân traùi: hai ñieän trôû hình thaønh caàu chia ñieän aùp, Ñieän trôû toång trong maïch naøy RT=R+RL, doøng qua maïch laø I=V/RT. Ñeå maïch chuyeån ñoåi A/D trong vi maïch ADC 0809 ño ñöôïc ñieän aùp thì phaûi coù doøng vaøo chaân INT1. Tuy nhieân, vì ngoõ vaøo cuûa trôû khaùng raát cao neân doøng naøy khaù nhoû so vôùi doøng ñieän toång chaïy trong maïch. Do ñoù coù theå xem ñieän aùp treân INT1 laø : VINT1=IRL Trôû khaùng cuûa quang trôû giaûm khi cöôøng ñoä saùng taêng, nghóa laø ñieän aùp VINT1 giaûm. Thay theá vaøo bieåu thöùc treân ta ñöôïc : RLR RL VINT + =1 Boä bieán ñoåi A/D trong maïch ADC 0809 aùnh xaï ñieän aùp bieán thieân VINT1 vaøo taàm 0-255. R neân choïn giaù trò töông ñöông vôùi trôû khaùng cuûa quang trôû khi ñöôïc ñaët trong vuøng aùnh saùng coù ñoä saùng trung bình trong taàm coù theå bieán ñoåi cuûa quang trôû. 5.2.2 Caûm bieán tieáp caän hoàng ngoïai (Near-infrared proximity detector) : Caùc caûm bieán tieáp caän hoàng ngoaïi gaàn (goïi taét laø IR) khoâng nhaïy caûm vôùi böôùc soùng hoàng ngoaïi daøi thöôøng ñöôïc thu bôûi caûm bieán pyroelectric (hoûa ñieän), maø thöôøng nhaïy caûm vôùi böôùc soùng khoaûng 880-900 nanomet. Maëc duø caùc caûm bieán naøy khoâng traû veà khoaûng caùch thöïc söï ñeán vaät theå, chuùng baùo hieäu raát chaéc chaén söï hieän höõu cuûa moät vaät theå trong vuøng phaùt hieän hình noùn. Moät heä thoáng hoàng ngoaïi thöôøng goàm phaàn phaùt vaø phaàn thu. Phaàn phaùt chæ ñôn giaûn laø moät hoaëc nhieàu Led phaùt hoàng ngoaïi böôùc soùng 880nm, phaàn thu coù theå laø photodiode hoaëc phototransistor. Ñeå goïn nheï, caùc nhaø saûn xuaát ñaõ tích hôïp phaàn thu bao goàm boä khuyeách ñaïi, boä loïc taàn soá, boä giôùi haïn vaøo moät module. Module doø hoàng ngoïai GP1U52X ñaùp öùng vôùi soùng mang coù taàn soá 40kHz. Taàn soá 40kHz coù nghóa laø Led ñöôïc chôùp taét vaøo chu kyø 25µs. Theo baûng chi tieát kyõ thuaät Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 107 cuûa thieát bò, tín hieäu naøy neân ñöôïc ñieàu cheá taïi taàn soá thaáp hôn. Vieäc chôùp taét seõ ñöôïc thöïc hieän trong 600µs vaø ngöng trong 600µs, nghóa laø taàn soá ñieàu cheá 1667Hz. Hình veõ döôùi ñaây seõ theå hieän giaûn ñoà thôøi gian vaø giao thöùc cuûa boä thu- phaùt : LED-IR LED-IR6.8K 1n P3.2 Dao ñoäng 40Khz 220 100K +5 P2.1 Module doø hoàng ngoaïi GP1U52X 220 P2.0 600 micro giaây Tín hieäu töø LED phaùt t t Tín hieäu töø boä doø 600 micro giaây Chuù yù raèng tín hieäu phaùt phaûi lan truyeàn trong vaøi chu kyø tröôùc khi ñöôïc nhaän bieát bôûi ñoä doø. Töông töï, khi ngöøng phaùt phaûi maát vaøi microgiaây boä doø môùi thay ñoåi traïng thaùi. Phaàn dao ñoäng 40kHz cuûa maïch phaùt hoàng ngoaïi söû duïng hai boä ñaûo (2/6 cuûa IC74HC04). Maïch dao ñoäng naøy chaïy lieân tuïc khi ñöôïc caáp nguoàn , nhöng chæ chôùp taét Led khi caùc chaân P2.0 vaø P2.1 cuûa port 2 ñöôïc söû duïng. Led phaùt khi caùc bit naøy ôû möùc cao vaø ngöôïc laïi. Do ñoù, caàn baät vaø taét caùc bit naøy moãi 600µs. Ngoõ ra cuûa module doø seõ ôû möùc thaáp (0V) khi coù tín hieäu phaûn xaï vaø ôû möùc Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 108 cao (5V) khi khoâng nhaän ñöôïc tín hieäu, nghóa laø ngoõ ra naøy thuoäc loaïi digital. Do ñoù chaân P3.2 cuûa Port 3 coù theå ñöôïc söû duïng tröïc tieáp khoâng qua boä chuyeån ñoåi ADC 0809. Chöông trình phaùt hieän vaät theå coù theå vieát deã daøng baèng ngoân ngöõ Assemply cho maïch vi xöû lyù. Ñaàu tieân P2.0 ñöôïc baät vaø khoâng laøm gì khaùc trong 600µs, sau ñoù P3.2 ñöôïc kieåm tra vaø traïng thaùi cuûa noù ñöôïc löu trong oâ nhôù trong RAM. Tieáp theo taét P2.0 vaø khoâng laøm gì trong 600µs keá, sau ñoù P3.2 ñöôïc kieåm tra laàn nöõa vaø löu traïng thaùi cuûa noù vaøo moät oâ nhôù khaùc trong RAM. Moät vaät theå ñöôïc phaùt hieän neáu ngoõ ra boä doø ôû möùc thaáp khi Led phaùt vaø ôû möùc cao khi Led taét. Baèng caùch chôùp taét Led lieân tuïc seõ laøm giaûm nhieãu cuûa boä doø 5.2.3 Caûm bieán hoàng ngoaïi ño taàm (near-infrared range sensor) : Module GP1U52X ôû treân thì phoå bieán, deã söû duïng. Tuy nhieân, ñeå ño chính xaùc taàm cuûa moät vaät theå ôû gaàn , caàn söû duïng caûm bieán GP2D12 coù ngoõ ra analog cho ra moät ñieän aùp coù ñoä lôùn phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch ñeán vaät caûn. Module GP2D12 goàm moät Led phaùt hoàng ngoaïi vaø moät boä doø nhaïy vôùi khoaûng caùch PSD. Khoâng nhö boä doø tieáp caän IR, GP2D12 tính toaùn taàm thaät söï ñeán vaät theå döïa treân pheùp ño tam giaùc. Module naøy töông ñoái khoâng nhaïy caûm vôùi maøu saéc vaø baûn chaát cuûa vaät theå phaûn xaï. Hình veõ döôùi ñaây theå hieän caùch thöùc boä doø laøm vieäc. Boä phaùt chieáu saùng moät vuøng nhoû treân beà maët vaät theå vôùi aùnh saùng hoàng ngoaïi ñeå ñieàu cheá. Moät thaáu kính taïo aûnh cuûa ñieåm saùng treân phaàn töû tích cöïc ôû phía sau boä thu. Ngoõ ra cuûa phaàn töû tích cöïc laø haøm cuûa vò trí maø aûnh hieän leân treân ñoù. Treân (hình b) aûnh hieän ôû giöõa phaàn töû tích cöïc, khi thieát bò xa vaät theå hôn (hình a), aûnh leäch veà phía ñaùy … Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 109 Nhö ñaõ theå hieän treân hình veõ, khi khoaûng caùch giöõa thieát bò vaø vaät theå quaù gaàn, khoaûng 8cm, aûnh hoaøn toaøn maát trong vuøng tích cöïc cuûa phaàn töû doø. Do ñoù, module khoâng theå phaùt hieän moät vaät theå ôû quaù gaàn cuõng nhö quaù xa (naêng löôïng phaûn xaï quaù yeáu ñeå coù theå kích hoïat boä do ø) taàm laøm vieäc. Trong khoaûng töø 10-40 cm ñieän aùp ngoõ ra töông ñoái tuyeán tính vôùi khoûang caùch, vaø giaù trò naøy caàn ñöôïc chuyeån ñoåi A/D tröôùc khi söû duïng. Ngoõ ra tín hieäu cuûa caûm bieán ñöôïc ñöa vaøo keânh IN0 cuûa boä bieán ñoåi A/D 5.2.4 Caûm bieán hoûa ñieän (pyroelectric sensor) : Moät trong nhöõng caûm bieán höõu duïng caàn cho robot ñeå töông taùc vôùi con ngöôøi laø caûm bieán hoûa ñieän. Caûm bieán pyrolectric laø thaønh phaàn quan troïng trong moät soá loaïi baùo ñoäng choáng troäm duøng nguyeân lyù phaùt hieän chuyeån ñoäng. Ngoõ ra cuûa caûm bieán pyroelectric thay ñoåi khi coù moät söï thay ñoåi nhieät ñoä nhoû treân caûm bieán. Thaønh phaàn tích cöïc trong loaïi caûm bieán naøy laø tinh theå lithium tantalate. Ñieän tích ñöôïc taïo ra khi tinh theå bò ñoát noùng. Caùc caûm bieán hoûa ñieän ñöôïc toái öu hoùa ñeå phaùt hieän böùc xaï coù böôùc soùng 8-10 µm (coøn goïi laø böùc xaï hoàng ngoaïi daøi phaùt ra bôûi con ngöôøi ). Khaû naêng naøy laøm chuùng tieän ích trong caùc loaïi caûm bieán chuyeån ñoäng vaø heä thoáng an toaøn. Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 110 Hình veõ döôùi ñaây moâ taû giao tieáp giöõa vi xöû lyù 89C51 vaø caûm bieán pyroelectric. Caûm bieán Eltec 442-3 goàm 2 tinh theå lithium tantalate. Ngoõ ra cuûa caûm bieán laø sai leäch ñieän aùp ñaõ khuyeách ñaïi giöõa hai tinh theå. Trong tröôøng hôïp caû 2 tinh theå coù cuøng nhieät ñoä, caûm bieán taïo ra tín hieäu luoân ôû möùc 2,5V ( nguoàn cung caáp laø 5V). Neáu moät ngöôøi ñi ngang qua caûm bieán töø traùi sang phaûi, tín hieäu seõ voït leân treân 2,5V khoaûng 1V vaø roài suït xuoáng döôùi möùc ñoù vaø trôû veà traïng thaùi beàn 2,5V. Neáu ngöôøi ñoù ñi töø phaûi sang traùi, tín hieäu ñaàu tieân seõ suït xuoáng, sau ñoù voït leân vaø sau cuøng trôû veà traïng thaùi beàn. 0 V 5.0 V INT 3 +5 2.5 V Söû duïng thoâng qua boä bieán ñoåi A/D cuûa maïch vi xöû lyù tín hieäu cuûa caûm bieán ñöôïc traû veà döôùi daïng soá. Chöông trình xöû lyù tín hieäu thu veà töø boä A/D nhaän bieát khi naøo keát quaû ñoïc töø caûm bieán naèm treân hay döôùi moät ngöôõng ñaõ aán ñònh tröôùc, ñeå coù theå kích hoaït moät soá haønh vi cuûa robot. Caùc chöông trình phöùc taïp hôn coù theà bieát ñöôïc höôùng ñi cuûa ngöôøi vaø coá gaéng höôùng robot ñi choã khaùc. 5.3 Caûm bieán löïc : Trong caùc loaïi caûm bieán thì caûm bieán löïc töông ñoái tin caäy, do khoâng nhaïy vôùi nhieãu vaø cho ra tín hieäu deã dieãn dòch nhaát. Caûm bieán löïc ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh khi naøo robot va chaïm vôùi caùc vaät theå vaø vò trí chaïm töông ñoái vôùi robot. Nhöõng thoâng tin nhö vaäy giuùp robot xoay trôû ñeå thoaùt ñi khi coù va chaïm. Moät soá loaïi caûm bieán löïc thoâng duïng nhö vi coâng taéc (microswitch), ñieän trôû daùn (load cell), caûm bieán beû cong. Trong khuoân khoå luaän vaên chuùng em xin trình baøy veà microswitch. Microswitch : Microswitch laø caùc coâng taéc ñoùng nhaû nhoû, ñöôïc gaén xung quanh robot ñeå baùo hieäu khi robot va chaïm vôùi vaät caûn. Hình veõ döôùi ñaây moâ taû moät phöông phaùp duøng Microswitch ñeå phaùt hieän va chaïm giöõa robot vôùi caùc vaät caûn khaùc nhau. Caùc Microswitch ñöôïc gaén theo caùch thöùc: khi coù va chaïm, moät hoaëc hai coâng taéc seõ ñoùng, do ñoù theå hieän vò trí töông ñoái cuaû robot vaø vaät caûn. Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 111 Coù hai caùch ñeå giao tieáp coâng taéc naøy vôùi maïch vi xöû lyù. Maïch ñieän sau töông ñoái deã hieåu. Moät chaân cuûa port P 3.2 ñöôïc duøng cho moät coâng taéc. Khi robot va chaïm, moät hoaëc hai coâng taéc seõ ñoùng, laøm thay ñoåi traïng thaùi cuûa bit töông öùng töø 0 ñeán 1. Öu ñieåm cuûa caùch naøy laø ngoõ ra coù daïng digital neân khoâng caàn bieán ñoåi A/D, tuy nhieân noù duøng ñeán 3 ngoõ vaøo cuûa Port 3. 4.7K 4.7k +5 P3.2 P3.3 4.7K P3.4 Coù moät caùch khaùc cuøng moät chöùc naêng nhö caùch treân, nhöng chæ duøng moät ngoõ vaøo cuûa Port 3. Ta duøng moät maïng caùc ñieän trôû ñeå taïo ra caùc giaù trò ñieän aùp khaùc nhau taïi ñaàu vaøo cuûa 89C51 phuï thuoäc coâng taéc naøo seõ bò ñoùng. Cheá ñoä A/D cuûa ADC 0809 caàn ñöôïc söû duïng. Chöông trình xöû lyù ñoïc giaù trò traû veà töø boä bieán ñoåiA/D, chuyeån ñoåi keát quaû roài ñoïc moät trong taùm côø nhôù löu tröõ trong RAM noäi . Côø naøo ñöôïc ñaët seõ phaûn aùnh coâng taéc hay boä coâng taéc naøo ñaõ bò ñoùng, döïa treân taùm taàm cuûa ñieän aùp suït treân caùc ñieän trôû. Thaân robot Caûm bieán löïc Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 112 A 2.2K 47K 1k INT3 47K B +5 C 47K 1K 1K Phaân tích kyõ ta thaáy ñaây chæ laø moät maïch coäng ñieän aùp, mieãn laø doøng ñieän chaûy töø nguoàn 5V qua ñieän trôû 2.2K vaø hai ñieän trôû 1K xuoáng mass lôùn hôn nhieàu so vôùi doøng chaûy vaøo baát cöù phaàn naøo cuûa maïch. Ñieän aùp nguoàn ñöôïc laáy ra taïi caùc ñieåm 1/4, 1/2, 1 laàn ñieän aùp nguoàn , do ñoù ñieän aùp toång seõ laø 1/3 x(A+B+C) (trong ñoù moåi ñieåm A,B,C ñöôïc noái vaøo caùc ñieåm ra töông öùng hoaëc xuoáng mass). Vì boä bieán ñoåi A/D cho ra caùc giaù trò soá töø 0-255 neân ñieän aùp ñoïc ñöôïc seõ laø 1/3 cuûa 255 laàn ñieän aùp toång töø caùc coâng taéc. Ví duï, khi chæ coù coâng taéc A bò ñoùng (noái xuoáng mass), giaù trò ñoïc ñöôïc töø A/D seõ laø: 1/3x255x(0+1/2+1/4)=64 Khi caùc coâng taéc B,C bò ñoùng giaù trò ñoïc laø 85. 5.4 Caùc caûm bieán vò trí vaø höôùng : Boä maõ hoùa truïc quay (shaft encoder) Shaft encoder laø moät caûm bieán ño vò trí hoaëc toác ñoä quay cuûa moät truïc. Thoâng thöôøng, shaft encoder ñöôïc gaén treân truïc ra cuûa motor daãn ñoäng. Tín hieäu phaùt ra bôûi caûm bieán naøy coù theå laø maõ töông öùng vôùi vò trí naøo ñoù cuûa truïc quay (coøn goïi laø boä maõ hoùa tuyeät ñoái) hoaëc laø moät chuoãi xung. Boä maõ hoùa phaùt ra moät chuoãi xung ñöôïc goïi laø boä maõ hoùa taêng daàn. Moãi laàn truïc quay moät goùc nhoû,traïng thaùi ngoõ ra cuûa noù thay ñoåi töø möùc cao xuoáng möùc thaáp hoaëc ngöôïc laïi. Do ñoù, toác ñoä caùc xung ñöôïc phaùt ra töông öùng vôùi toác ñoä quay cuûa truïc. Moät bieán trôû coù theå ñöôïc duøng nhö boä maõ hoùa tuyeät ñoái. Moãi vò trí cuûa truïc xoay coù moät trôû khaùng duy nhaát. Maõ hoùa tuyeät ñoái duøng ñeå xaùc ñònh vò trí cuûa caùnh tay robot. Maõ hoùa taêng daàn thöôøng ñöôïc duøng ñeå phaûn hoài vò trí cuûa robot trong khoâng gian (baùnh xe ñöôïc quay bao xa) hay ñeå ñoàng nhaát vaän toá cuûa 2 baùnh xe ( moãi baùnh ñöôïc gaén moät boä maõ hoùa). Coù 2 loaïi maõ hoùa taêng daàn phoå bieán: photoreflector hoaëc photointerrupter. Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän Thaønh SVTH : Hoaøng Trung Hieáu & Nguyeãn Trung Duõng trang 113 · Photointerrupter : Loaïi naøy chöùa moät ñóa xoay treân ñoù coù khaéc caùc raõnh. Ñóañöôïc gaén treân truïc ñoäng cô vaø xoay cuøng vôùi noù. Moät Led hoàng ngoaïi ñöôïc ñaët ôû moät phía cuûa ñóa vaø moät phototransistor ôû phía coøn laïi. Khi ñóa quay, aùnh saùng xuyeân qua ñóa bò ngaét bôûi caùc khe chuyeån ñoäng. Do ñoù taïi ngoõ ra cuûa phototransistor tín hieäu seõ coù daïng chuoãi xung. Chuoãi xung naøy ñöôïc ñeám baèng boä vi xöû lyù. Toaøn boä heä thoáng goàm : Led phaùt hoàng ngoaïi vaø photodetector ñöôïc gaén ôû hai beân cuûa ñóa xoay ñöôïc goïi laø boä photointerrupter. · Loaïi photoreflector : Loaïi naøy döïa treân nguyeân lyù phaûn xaï cuûa chuøm tia hoàng ngoïai. Chuøm hoàng ngoaïi töø moät Led phaùt, chieáu leân moät ñóa coù caùc vaïch ñen traéng xen keõ nhau vaø phaûn xaï veà moät phototransistor. Tuøy thuoäc vaøo vaïch ñen hay traéng maø tia hoàng ngïoaïi coù phaûn xaï trôû laïi ñeán phototransistor hay khoâng, do ñoù taïi ngoõ ra cuûa phototransistor, tín hieäu coù daïng chuoãi xung. Öu ñieåm cuûa photoreflector laø heä thoáng thu vaø phaùt ñöôïc ñaët cuøng moät phía vôùi ñóa quay. Ñóa quay khoâng neân moûng quaù, neáu khoâng naêng löôïng phaùt ra töø Led hoàng ngoaïi coù theå xuyeân qua giaáy moûng, vaø khoâng theå phaûn xaï laïi trôû laïi boä thu, noù coù theå ñôn giaûn laø moät ñóa nhöïa traéng treân ñoù coù sôn caùc vaïch ñen. Ñóa maõ döôùi ñaây coù 8 vaïch traéng vaø 8 vaïch ñen xen keõ nhau, caøng nhieàu vaïch thì ñoä phaân giaûi caøng lôùn, tuy nhieân beà roäng cuûa moãi vaïch khoâng neân heïp quaù.