Bài giảng - Cảm biến trong robot(sensor Robot)

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 :...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng - Cảm biến trong robot(sensor Robot)Lớp cơ điện tử 2-K47 Động cơ trong robotI.Động cơ bước :1.Mở đầu Lợi ích của động cơ bước :Không chổi than: Không xảy ra hiện tượng đánh lửa chổi than làm tổnhao năng lượng, tại một số môi trường đặc biệt (hầm lò...) có thể gâynguy hiểmTạo được mômen giữ: Một vấn đề khó trong điều khiển là điều khiểnđộng cơ ở tốc độ thấp mà vẫn giữ được mômen tải lớn. Động cơ bước làthiết bị làm việc tốt trong vùng tốc độ nhỏ. Nó có thể giữ được mômenthậm 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 làta có thể điều chỉnh vị trí quay của roto theo ý muốn mà không cần đếnphản hồi vị trí như các động cơ khác, không phải dùng đến encoder haymáy phát tốc (khác với servo).Độc lập với tải: Với các loại động cơ khác, đặc tính của tải rất ảnhhưởng tới chất lượng điều khiển. Với động cơ bước, tốc độ quay củarotor không phụ thuộc vào tải (khi vẫn nằm trong vùng momen có thể kéođược). Khi momen tải quá lớn gây ra hiện tượng trượt, do đó không thểkiểm 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.Nhóm : NNT-DR 1Lớp cơ điện tử 2-K47- phân loại động cơ : +)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 trởNhóm : NNT-DR 2Lớp cơ điện tử 2-K47Nguyên lí :Thông thường có ba hoặc bốn cuộn dây đấu chung một đầu. Đầu chungđược nối với nguồn dương, các đầu còn lại lần lượt cho thông với đất đểquay rotor.Trên hình vẽ, rotor có 4 răng và stator có 6 cực. Mỗi cuộn dây sẽ đượcquấn 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 số1, tiếp tục cấp điện cho cuộn 2, rotor sẽ quay răng tiếp sau (Y) cho thẳngvới 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 từtrường làm quay rotor. Các khoá ở đây không cụ thể, có thể là bất cứ thiếtbị đóng cắt nào điều khiển được như rơle, transitor công suất... Tín hiệuđiều khiển có thể được đưa ra từ bộ điều khiển như vi mạch chuyêndụng, máy tính.Vấn đề bảo vệ khóa điều khiển :Nhóm : NNT-DR 3Lớp cơ điện tử 2-K47Do cuộn dây động cơ có tính chất cảm nên không thể đóng cắt dòng quacuộn dây ngay lập tức. Khi đóng, dòng trong cuộn dây tăng từ từ, trễ sovới áp. Khi mở khoá, dòng này có thể gây lên một điện áp lớn đánh thủngtiếp 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 điệnNhư hình vẽ:C1: Diode đảm bảo dẫn dòng qua trong một thời gian ngắn. Nếu dùngdiode 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 áptrên bản cực tụ cao hơn điện áp nguồn và phải đảm bảo nhỏ hơn điện ápchịu 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 ápnày. P = CU 2 / 2 = LI 2 / 2 LI 2 C>Điều khiển động cơ bước đơ(Ucực max − U ng ) 2 n van _ :Nhóm : NNT-DR 4Lớp cơ điện tử 2-K47Mạch thực tế : Khoá chuyển mạch dùng là transitor SK3180 với hệ số khuếch đạikhoảng 1000 lần. Với điện trở bazơ là 470 Ohm, dòng bazơ khoảng 10mili Ampe, nghĩa là có thể cho dòng qua cuộn dây đạt vài Ampe.Nhóm : NNT-DR 5Lớp cơ điện tử 2-K47 Có thể thay 74LS04 bằng một phần tử logic khác có cấu tạocollector hở, chịu được dòng qua khoảng 10 mili Ampe. Khi khoá chuyểncó 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-drainquá cao, có thể bật tắt với tốc độ ...