Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống giám sat, năng lượng từ xa qua internet
LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý thầy Trường Đại Mỏ-Địa Chất nói chung, q thầy ngành Điện-Điện Tử nói riêng tận tình dạy bảo, truyền đạt kiến thức cho nhóm em suốt q trình nghiên cứu! Kính gửi đến thầy Nguyễn Trường Giang lời cảm ơn chân thành sâu sắc, cảm ơn thầy tận tình theo sát dẫn cho nhóm em q trình thực đề tài LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan với Ban giám hiệu nhà trường cơng trình nghiên cứu riêng nhóm, nỗ lực học hỏi cố gắng thân thành viên để hoàn thành đề tài Các số liệu kết đề tài trung thực không trùng lặp với cơng trình khác cơng bố Trong q trình thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót xảy ra, kính mong nhận ý kiến đóng góp q thầy để đề tài hồn thiện hơn, tạo lập cho nhóm có sở nhìn nhận khả năng, kiến thức, từ có hướng phấn đấu tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG TỪ XA QUA INTERNET 1.1 Lịch sử phát triển 1.2 Mơ hình xe hai bánh tự cân 1.2.1 Đơi nét lịch sử hình thành phát triển mơ hình xe hai bánh tự cân 1.2.2 Phân loại 1.2.3 Ưu điểm mơ hình xe hai bánh tự cân 1.2.4 Các ưu điểm khác 1.2.5 Nhược điểm 1.2.6 Khả mô hình xe hai bánh tự cân 1.2.7 Quy trình sản xuất CHƯƠNG II THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 Thiết kế phần cứng 2.1.1 Khối chấp hành 2.1.2 Khối điều khiển 2.1.3 Khối nguồn 2.2 Thiết kế phần mềm CHƯƠNG III THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NÓI ĐẦU Internet Of Things (IoT) – Internet kết nối hệ thống dường đứng trước bước ngoặt để đến giai đoạn cho giới đại, văn minh Đó viễn cảnh mà vật kết nối với thông qua Internet không dây Các doanh nghiệp có xu hướng ứng dụng sản phẩm công nghệ IoT vào sản xuất ngày nhiều thị trường sáng tạo tiềm chi phí sản xuất ngày thấp Chứng kiến phát triển vũ bão sản phẩm ứng dụng công nghệ IoT thị trường công nghệ Start up tiềm ngày sôi động hết Và lý mà ngơi nhà thơng minh đời Với ưu điểm giá thành rẻ, mức độ phổ biến cao, tiện lợi cho người sử dụng phù hợp với nhiều mục địch sử dụng Hiểu điều đề tài “ Hệ thống giám sat lượng từ xa qua internet” thích hợp để đưa vào chương trình học tập nghiên cứu trường đại học, thiết bị để người đam mê điện tử lập trình thỏa sức sáng tạo • MỤC TIÊU ĐỂ TÀI Nghiên cứu vi điều khiển Pic16f Tìm hiểu module ESP8266 Tìm hiểu Xây dựng mơ hình viết chương trình điều khiển • ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU a Đối tượng Pic 16f877a, 16f883 Module wifi ESP8266 Module điều khiển động L298N Module Bluetooth HC06 Động giảm tốc V1 b Phạm vi nghiên cứu Code chạy chương trình Ứng dụng vào thực tiễn CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT NĂNG LƯỢNG 1.1 Lịch sử phát triển Theo ước tính chưa đầy đủ báo cáo World Robotics 2003 tổ chức UNECE thuộc Liên đoàn Robot quốc tế (IRF – International Robot Federation) tồn giới có khoảng 770.000 robot sử dụng lĩnh vực sản xuất công nghiệp Trong số đó, 350.000 (chiếm 45,5%) Nhật Bản, 233.000 (chiếm 30,3%) EU khoảng 104.000 (chiếm 13,5%) Bắc Mỹ Ở Châu Âu, CHLB Đức dẫn đầu với 105.000 robot, Italia với 47.000, Pháp 24.000, Tây Ban Nha 18.000 Anh 14.000 Trong khoảng thời gian suy thoái kinh tế gần (từ năm 1997 đến năm 2002) thị trường Robot giảm trung bình 12% – 16% /năm Tuy nhiên nhìn chung mức độ suy giảm đầu tư so với sản phẩm cơng nghệ cao khác (như robot hay gọi mơ hình xe hai bánh tự cân bằng) khả quan đáng kể, sản phẩm giới đưa vào chế tạo, phát triển khoảng chục năm đổ lại mẻ với Theo điều tra hàng quý UNECE/ IFR doanh số đặt hàng robot công nghiệp hầu hết hãng lớn giới doanh số tồn cầu năm 2003 tăng 26% so với kỳ năm 2002 Xu giai đoạn 2003 – 2006 mức tăng trưởng doanh số sản phẩm robot nói chung (trong robot công nghiệp chiếm 65%) dự báo sau: Bắc Mỹ tăng 35%, Châu Âu tăng 25%, Châu Á tăng 18%, khu vực khác tăng 19% Những lĩnh vực công nghiệp sử dụng robot nhiều công nghiệp Ơ tơ, cơng nghiệp Điện Điện tử, cơng nghiệp Chế tạo máy công nghiệp chế biến thực phẩm Những công việc thường áp dụng robot hàn, lắp ráp, vận chuyển sản phẩm cấp phôi dây chuyền tự động Tính linh hoạt vận hành khai thác, khả hoạt động tinh vi, nhanh chuẩn xác, khả thay người môi trường làm việc độc hại không an tồn robot cơng nghiệp yếu tố định việc áp dụng robot lĩnh vực cơng nghiệp nói trên.Với nhu cầu lớn lĩnh vực áp dụng trên, cạnh tranh nhà sản xuất robot giới giúp cho sản phẩm ngày hoàn thiện giá thành ngày hạ Robot coi sản phẩm điển hình Cơ điện tử, kết tích hợp lĩnh vực kỹ thuật Cơ học Cơ khí xác, Điện – Điện tử, Cảm biến, Điều khiển Máy tính 1.2 Mơ hình xe hai bánh tự cân 1.2.1 Đơi nét lịch sử hình thành phát triển mơ hình xe hai bánh tự cân Xe hai bánh tự cân đặt chân vào thị trường Việt Nam vào khoảng năm 2007 năm gần thực trở nên phổ biến Những hệ loại xe điện bánh tự cân sản xuất cơng ty Segway Inc có trụ sở Hoa Kỳ Segway PT (viết tắt Segway Personal Transporter - Xe cá nhân Segway), thường gọi tắt Segway phương tiện giao thơng cá nhân có hai bánh, hoạt động chế tự cân Dean Kamen phát minh Loại xe sản xuất công ty Segway Inc bang New Hampshire, Hoa Kỳ Từ "Segway" phát âm gần giống với "segue" (một từ gốc tiếng Ý có nghĩa "di chuyển nhẹ nhàng") Đặc điểm bật Segway chế tự cân nhờ hệ thống máy tính, động quay hồi chuyển đặt bên xe, giúp cho xe dù có trục chuyển động với hai bánh trạng thái cân bằng, người sử dụng việc ngả đằng trước đằng sau để điều khiển xe tiến lùi Với điều khiển sang phải sang trái, Segway có cần lái gọi "Lean Steer" - muốn điều khiển sang phải sang trái cần nghiêng cần lái phía Động Segway PT đạt tốc độ 5,6 m/s (hay 20 km/h) Do có giá thành cao thích hợp địa điểm phẳng nên Segway PT chủ yếu sử dụng sở cảnh sát, quân sự, sở sản xuất khu công nghiệp Thông tin loại xe mang tính cách mạng giao thơng cá nhân đầu năm 2001, ban đầu loại xe gọi tên Ginger IT phát triển từ dự án xe lăn tự leo cầu thang iBOT Dean Kamen Bình luận giá trị dự án này, Steve Jobs cho "có ý nghĩa lớn đời PC" ông chê bai thiết kế Ginger cho xe trông không lịch không thân thiện với người dùng Công nghệ cân cho hai bánh Ginger báo chí dự đốn dựa động Stirling chế Phản hấp dẫn Chiếc xe mắt lần đầu trước công chúng Mỹ vào ngày tháng 12 năm 2001 chương trình Good Morning America đài ABC Đến tháng năm 2003 đổi tên thành Segway PT sau phần mềm sử dụng cho hệ thống máy tính xe để khắc phục lỗi thiếu chế báo cạn lượng dễ gây nguy hiểm cho người dùng Phần mềm cho phép Segway tự động chạy chậm dừng lượng pin nhiên liệu bắt đầu cạn Trong năm 2003 công ty Segway Inc bán 6.000 sản phẩm Tính tháng năm 2006 có khoảng 23.500 Segway bán Tháng năm 2006 Segway Inc thơng báo quyền thành phố Chicago ký với họ hợp đồng 20 năm có giá trị 580.000 USD nhằm mua 30 Segway PT phục vụ cho sở cơng ích thành phố cảnh sát, cứu hỏa, hợp đồng lớn mà Segway Inc ký với quyền thành phố Tháng năm 2006, Segway cho ngừng sản xuất mẫu cũ đời Segway hệ hai gồm dòng sản phẩm i2 x2, cho phép người dùng sử dụng cần lái để điều khiển sang phải sang trái cách nghiêng cần lái phía đó, tương tự với cách thức điều khiển xe tiến lùi Một tháng sau đó, khách hàng tồn 23.500 xe Segway hãng Segway Inc đề nghị thu hồi để lắp thêm phần mềm nhằm khắc phục lỗi hệ thống bánh xe hất người dùng khỏi Segway sử dụng vận tốc tối đa Các hệ Segway thứ (ra đời năm 2003) bao gồm: • Segway HT i167 Segway HT e167: Đây hai dòng sản phẩm Segway Khác biệt hai dòng e167 có khả tự cân khơng có người lái nhờ áp dụng hệ thống Electronic Kickstand HT từ viết tắt Human Transporter • Segway HT p13: Dòng sản phẩm có cơng nghệ tương tự dòng i e nhỏ có động yếu • Segway XT: Tương tự dòng thiết kế chuyên cho mục đích giải trí Các hệ Segway thứ hai (ra đời năm 2006) bao gồm: • • Segway PT i2: Lần đầu sử dụng bánh lái LeanSteer công nghệ InfoKey Segway PT x2: Chuyên dụng cho mục đích giải trí đánh golf (thay dòng XT cũ) Các dòng i2 x2 có trọng lượng tương ứng 48 54 kg Trong năm gần xu hướng toàn cầu định hướng cho tương lai, kỉ nguyên IOT (vạn vật kết nối) thúc đẩy cách mạng công nghiệp 4.0 tất yếu đòi hỏi nhà nghiên cứu, nhà sản xuất bước cải tiến, ngày hiên đại đáp ứng xu kết nối mở, đa tầng Đó tình hình giới nói chung Việt Nam nói riêng cách mạng công nghiệp 4.0 hay cách mạng công nghiệp lần thứ xu mà Việt Nam cần phải nắm bắt thời với giới Thực tế chứng minh rằng, tiến máy tính, nguồn nhân lực đầy tiềm trí thông minh nhân tạo làm cho xe tương lai ngày đại, ngày đáp ứng nhu cầu sử dụng người đời sống phục vụ công nghiệp sản xuất Những xe hai bánh tự cân hứa hẹn có tương lai bùng nổ mạnh mẽ Việt Nam nói riêng giới nói chung 1.2.2 Tại phải thiết kế xe hai bánh tự cân Với robot di động, chúng thường chế tạo với ba bánh: hai bánh lái lắp ráp đồng trục bánh nhỏ Có nhiều loại khác kiểu thơng dụng Còn xe bánh, thường đầu xe có hai bánh truyền động đầu xe lại gắn hai bánh lái Việc thiết kế ba hay bốn bánh làm cho xe di động thăng ổn định nhờ trọng lượng chia cho hai bánh lái bánh đi, hay khác để đỡ trọng lượng xe Nếu trọng lượng đặt nhiều vào bánh lái xe xe khơng ổn định dễ bị đổ, còm đặt nhiều vào bánh hai bánh khả bám Mặt khác, mơ hình xe hai bánh tự cân linh động di chuyển địa hình phức tạp mà thân hệ thống không ổn định Khi xe leo dốc nghiêng trước giữ cho trọng lượng dồn hai bánh lái Khi xe xuống dốc nghiêng sau giữ trọng lượng tâm rơi vào bánh lái Vì khó để nói có tượng trọng tâm xe rơi ngồi vùng đỡ bánh xe để gây lật úp xe Đối với địa hình lồi lõm ứng dụng thực tế, thăng xe hai bánh mang lại nhiều ý nghĩa thực tiễn giới hạn ổn định xe ba, bốn bánh truyền thống 1.2.3 Ưu điểm mơ hình xe hai bánh tự cân Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng khoa học chế tạo robot phục vụ nhu cầu sản xuất nâng cao chất lượng sống người vấn đề nhà nghiên cứu quan tâm cải tiến Mơ hình xe hai bánh tự cân có ưu điểm sau: - Nhỏ gọn, linh hoạt, thân thiện với môi trường - Không ô nhiễm, sử dụng nguồn Pin, sạc điện - Sử dụng không gian hiệu quả, đa ( sử dụng ngóc ngách) - Dễ điều khiển, chiếm diện tích, hồn thành trở thành phương tiện vận chuyển tham gia giao thông - Cuốn hút người vận hành người xung quanh hình dáng kì lạ, bắt mắt hình ảnh khơng thường thấy trước phương tiện ví dụ : phương tiện tham gia giao thơng, vận chuyển hàng hóa… Với khả tự cân bánh, loại robot cải tiến chế tạo thành phương tiện giao thông tương lai Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình robot tự cân nhằm hướng tới phát triển phương pháp điều khiển nâng cao chất lượng điều khiển cho robot ứng dụng robot vào sản xuất đời sống cần thiết có ý nghĩa thực tiễn 1.2.4 Nhược điểm mơ hình xe hai bánh tự cân Bên cạnh ưu điểm có nhược điểm hạn chế xe sau: - Hai động motor yếu chưa thể vực thân xe lên bị đổ - Xe hai bánh không đủ nhanh để di chuyển nhanh xe thông thường khác - Thiết kế khí nhiều điểm hạn chế - Khơng thể địa hình q phức tạp 1.2.5 Tính ứng dụng thực tế Xây dựng phương tiện vận chuyển khu vực chật hẹp di chuyển chung cư, tòa nhà cao tầng, dùng để di chuyển mặt người vận chuyển hàng hóa Làm phương tiện vận chuyển hàng hóa đến nơi lập trình sẵn tòa nhà, phòng làm việc, không gian chật hẹp… Kết hợp thêm robot camera, robot dò đường… tính ứng dụng vào thực tế đáp ứng cao theo nhu cầu cơng việc 1.2.6 Khả hiên mơ hình xe hai bánh tự cần Nhìn chung mơ hình hoạt động ổn định, di chuyển nhanh có độ nhạy góc nghiêng xe so với mặt chạy tương đối cao Tùy theo độ nghiêng mặt mà xe chạy theo hướng nghiêng Khi có tác động từ bên ngồi vào thân xe để làm cho thân xe độ ổn định xe nhanh chóng quay trạng thái cân để giữ cho thân xe ổn định Robot hai bánh tự cân sản phẩm thực áp dụng ngun lý mơ hình lắc ngược Việc nghiên cứu, phát triển robot hai bánh tự cân tạo tiền phát triển robot tương lai, hướng đến mục tiêu xây dựng robot có hình dạng, cách thức di chuyển hay chí có suy nghĩ giống người Mục tiêu đề tài xây dựng robot có cấu trúc đơn giản phục vụ cho việc nghiên cứu, giảng dạy, đưa mơ hình thực tế, đơn giản việc xây dựng hệ thống điện tử Đề tài thực từ nghiên cứu mô hình lắc ngược, mơ hình đến việc thiết kê mơ hình robot, thực nghiên cứu hệ thống điều khiển, xây dựng robot hoàn chỉnh, ráp nối phận cấu trúc mạch xe , viết chương trình điều khiển robot thực chức tự cân mặt phẳng Đề tài sử dụng vi điều khiển Atmega32 đóng vai trò “bộ não” robot, điều khiển hoạt động cân Khung robot chế tạo từ giúp cho robot gọn, nhẹ, với hai động DC đặt đồng trục, điều khiến robot di chuyển theo hai hướng (trước sau) Động DC điểu khiển hai IC cầu H L298N Cảm biến góc gia tốc MPU6050 GY-521được dùng đầu vào hệ thống làm khung robot ln trì vị trí thẳng đứng Cảm biến đo khoảng cách từ vị trí đặt tới mặt đất, từ tính tốn góc nghiêng trục robot Hai cục pin lithium mắc nối tiếp, dùng để làm nguồn nuôi cho mạch điện tử động DC, đặt lên phần robot giúp robot dễ điều chỉnh trạng thái cân (nguyên lý lắc ngược) Ngoài đề tài sử dụng thu phát tín hiệu Module bluetooth HC06 để điều khiển robot thực di chuyển 1.2.7 Quy trình sản xuất • Chuẩn bị vật liệu Nhóm nghiên cứu sử dụng bo mạch sản xuất sẵn để đảm bảo hoạt động ổn định tính thẩm mỹ sản phẩm Các linh kiện sử dụng mơ hình xe hai bánh tự cân gồm có : Kit Arduino UNO R3 ATMEGA 16U2 Module điều khiển động L298 Cảm biến góc gia tốc MPU-6050 GY-521 Module bluetooth HC06 Pin cấp nguồn Ultrafire 4800mAH 3,7v Động giảm tốc V1 Bánh xe mơ hình Robot V1 Mica 3MM A5 trắng PCB 4x6 cm 10 Hộp đế pin Ultrafire loại cell 11 Dây 40P 20cm Đ - Đ + Đ – C 12 Cọc đồng M3 Đ – C + vít M3 – 6cm 13 Một số phụ kiện dụng cụ để thiết kế khác • Các bước thiết kế chi tiết Bước 1: Thiết kế khí khung xe Phần thân xe gồm có tầng, cắt khổ 123x67 mm Ba tầng xe nối với cọc đồng M3 cao 30mm - Tầng gắn động V1 phía chiều rộng Mica Hộp đế pin cell module L298 gắn hai mặt Mica Tầng gồm PCB 4x6 chứa module cảm biến MPU6050 module Bluetooth HC-06 Tầng chứa Kit arduino UNO R3 công tắc ON/OFF xe - Tại tầng khoan lỗ vít để cố định module xẻ rãnh để dây Bước 2: Đấu nối dây dẫn Dây dẫn đấu nối chi tiết theo sơ đồ nguyên lý sau : - Đấu nối L298 điều khiển động : + Động V3 nối với cổng OUTA , OUTB , OUTC , OUTD L298 + Các chân INA, INB, INC, IND, ENA, ENB L298 nối với chân 4, 8, 5, 7, 3, Kit arduino - Đấu nối MPU 6050: + Chân VCC nối chân 3,3v Kit + Chân GND nối GND Kit + Chân SCL, SDA, INT nối với A5, A4, Kit arduino - Đấu nối module bluetooth HC-06 : + Chân 5V nối chân 5V kit để cấp nguồn cho module + Chân GND nối chân GND kit để cấp mass cho module + Chân TX nối với chân RX Kit + Chân RX nối với chân TX Kit Sơ đồ nguyên lý 10 int IN2 = 8; int IN3 = 5; int IN4 = 7; int ENB = 6; LMotorController motorController(ENA, IN1, IN2, ENB, IN3, IN4, 1, 1); //timers long time1Hz = 0; long time5Hz = 0; volatile bool mpuInterrupt = false; // indicates whether MPU interrupt pin has gone high void dmpDataReady() { mpuInterrupt = true; } void setup() { // join I2C bus (I2Cdev library doesn't this automatically) #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin(); TWBR = 24; // 400kHz I2C clock (200kHz if CPU is 8MHz) #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE 41 Fastwire::setup(400, true); #endif // initialize serial communication // (115200 chosen because it is required for Teapot Demo output, but it's // really up to you depending on your project) Serial.begin(115200); while (!Serial); // wait for Leonardo enumeration, others continue immediately // initialize device Serial.println(F("Initializing I2C devices ")); mpu.initialize(); // verify connection Serial.println(F("Testing device connections ")); Serial.println(mpu.testConnection() ? F("MPU6050 connection successful") : F("MPU6050 connection failed")); // load and configure the DMP Serial.println(F("Initializing DMP ")); devStatus = mpu.dmpInitialize(); // supply your own gyro offsets here, scaled for sensitivity mpu.setXGyroOffset(39); mpu.setYGyroOffset(14); mpu.setZGyroOffset(6); 42 mpu.setZAccelOffset(1788); // 1688 factory default for my test chip // make sure it worked (returns if so) if (devStatus == 0) { // turn on the DMP, now that it's ready Serial.println(F("Enabling DMP ")); mpu.setDMPEnabled(true); // enable Arduino interrupt detection Serial.println(F("Enabling interrupt detection (Arduino external interrupt 0) ")); attachInterrupt(0, dmpDataReady, RISING); mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // set our DMP Ready flag so the main loop() function knows it's okay to use it Serial.println(F("DMP ready! Waiting for first interrupt ")); dmpReady = true; // get expected DMP packet size for later comparison packetSize = mpu.dmpGetFIFOPacketSize(); //setup PID pid.SetMode(AUTOMATIC); 43 pid.SetSampleTime(5);// 10 - OK, - GOOD, 1- CHANGE PID pid.SetOutputLimits(-255, 255);// 80 - OK Strong enough } else { // ERROR! // = initial memory load failed // = DMP configuration updates failed // (if it's going to break, usually the code will be 1) Serial.print(F("DMP Initialization failed (code ")); Serial.print(devStatus); Serial.println(F(")")); } } void loop(){ // if programming failed, don't try to anything if (!dmpReady) return; // wait for MPU interrupt or extra packet(s) available while (!mpuInterrupt && fifoCount < packetSize) { //no mpu data - performing PID calculations and output to motors 44 pid.Compute(); motorController.move(output, MIN_ABS_SPEED); unsigned long currentMillis = millis(); if (currentMillis - time1Hz >= 1000) { loopAt1Hz(); time1Hz = currentMillis; } if (currentMillis - time5Hz >= 5000) { loopAt5Hz(); time5Hz = currentMillis; } } // reset interrupt flag and get INT_STATUS byte mpuInterrupt = false; mpuIntStatus = mpu.getIntStatus(); // get current FIFO count fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // check for overflow (this should never happen unless our code is too inefficient) 45 if ((mpuIntStatus & 0x10) || fifoCount == 1024) { // reset so we can continue cleanly mpu.resetFIFO(); Serial.println(F("FIFO overflow!")); // otherwise, check for DMP data ready interrupt (this should happen frequently) } else if (mpuIntStatus & 0x02) { // wait for correct available data length, should be a VERY short wait while (fifoCount < packetSize) fifoCount = mpu.getFIFOCount(); // read a packet from FIFO mpu.getFIFOBytes(fifoBuffer, packetSize); // track FIFO count here in case there is > packet available // (this lets us immediately read more without waiting for an interrupt) fifoCount -= packetSize; mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer); mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q); mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity); #if LOG_INPUT Serial.print("ypr\t"); 46 Serial.print(ypr[0] * 180/M_PI); Serial.print("\t"); Serial.print(ypr[1] * 180/M_PI); Serial.print("\t"); Serial.println(ypr[2] * 180/M_PI); #endif input = ypr[1] * 180/M_PI + 180; } } void loopAt1Hz() { #if MANUAL_TUNING setPIDTuningValues(); #endif } void loopAt5Hz() { #if MOVE_BACK_FORTH moveBackForth(); #endif } //move back and forth 47 void moveBackForth() { moveState++; if (moveState > 2) moveState = 0; if (moveState == 0) setpoint = originalSetpoint; else if (moveState == 1) setpoint = originalSetpoint - movingAngleOffset; else setpoint = originalSetpoint + movingAngleOffset; } //PID Tuning (3 potentiometers) #if MANUAL_TUNING void setPIDTuningValues() { readPIDTuningValues(); if (kp != prevKp || ki != prevKi || kd != prevKd) { #if LOG_PID_CONSTANTS Serial.print(kp);Serial.print(", ");Serial.print(ki);Serial.print(", ");Serial.println(kd); 48 #endif pid.SetTunings(kp, ki, kd); prevKp = kp; prevKi = ki; prevKd = kd; } } void readPIDTuningValues() { int potKp = analogRead(A0); int potKi = analogRead(A1); int potKd = analogRead(A2); kp = map(potKp, 0, 1023, 0, 25000) / 100.0; //0 - 250 ki = map(potKi, 0, 1023, 0, 100000) / 100.0; //0 - 1000 kd = map(potKd, 0, 1023, 0, 500) / 100.0; //0 - } #endif 49 CHƯƠNG III THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ • Thử nghiệm – đánh giá Thử nghiệm Sau tiến hành thiết kế xong phần cứng phần mềm sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, ta tiến hành nạp code cho bo mạch arduino UNO R3 chạy thử nghiệm cách cấp nguồn cho xe cho xe chạy thăng chỗ Kết thu động đứng thăng chỗ mà không cần hỗ trợ nâng đỡ 50 Hình 3.1 Mơ hình xe hai bánh tự cân 2.Đánh giá Dự vào kết thử nghiệm cho thấy xe có hoạt động ổn định, hệ thống bo mạch cáp nối hoạt động bình thường Phần thân xe linh kiện thiết kế cố định chắn giúp cho xe cân hiệu Phần nguồn cấp cho xe thiết kế đảm bảo thuận tiện cho việc tháo lắp pin pin yếu Bo arduino UNO R3 lắp phía giúp việc nạp code thuận tiện Báo cáo nghiên cứu từ việc tổng quan loại robot tự cân đến xây dựng mô hình tốn học robot, sau phân tích, lựa chọn thiết bị để chế tạo mơ hình robot bánh tự cân xây dựng điều khiển PID PID phù hợp để đánh giá hiệu làm việc mơ hình robot bánh tự cân với kết mô thực nghiệm đáng tin cậy 51 Chi tiết trình hoạt động xe tham khảo tại: https://www.youtube.com/watch?v=tWvm8xK9DXg (Kênh Youtube thức thành viên nhóm nghiên cứu) 52 KẾT LUẬN Ưu điểm • Đề tài giúp em hiểu rõ cấu trúc đặc tính kỹ thuật arduino UNO Cách arduino UNO giao tiếp với thiết bị cảm biến thiết bị điều khiển động Có thể thực nhiều ứng dụng từ arduino UNO Đồng thời tìm hiểu thêm điều chưa học nâng cao khả thực hành • Mơ hình robot xây dựng từ module cảm biến hai động nên giá thành rẻ nhỏ gọn dễ dàng sử dụng • Bộ điều khiển sử module L298N cho phép điều khiển động giảm tốc cách xác, cho phép robot cân di chuyển dễ dàng • Module MPU6050 cảm biến góc nghiêng gửi tín hiệu nhanh chóng cho arduino UNO xử lí điều khiển cân cho robot • Mơ hình mang đến nhìn khái quát robot hai bánh tự cân có ứng dụng cao thực tiễn đời sống, thiết kế xe bánh cân bằng, số ứng dụng cân công nghiệp Hạn chế gặp phải Do khả đọc hiểu tiếng anh hạn chế chun mơn, thời gian nghiên cứu không nhiều nên việc nghiên cứu khơng thể tránh khỏi thiếu xót như: - Hệ thống khung tạo thành từ mica, cọc đồng cơng suất động nhỏ dẫn đến khơng thể tải vật nặng -Do số thông số kỹ thuật khơng xác nên mặt sàn khơng phẳng robot khơng thể đứng n vị trí Hướng phát triển đề tài Đề tài xem mơ hình xe hai bánh tự cân ứng dụng nhiều số lĩnh vực như: Các ứng dụng điều khiển số Được ứng dụng việc sử lí cân : 53 - xe hai bánh tự cân - máy bay tự cân Ứng dụng điều khiển thiết bị từ android qua kết nối bluetooth Lớn áp dụng việc thiết kế xe tự hành, phương tiện tham gia giao thơng vận chuyển hàng hóa, lưu hành mặt người tương lại 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trịnh Quang Tùng, Trần Văn Đến, Trịnh Thúy Tình, Đặng Văn Trung “ Thiết kế chế tạo robot vẽ tranh’’ , Đại học Mỏ- Địa Chất Hà Nội, 2017 [2] Nguyễn Thị Phương Chi Khoa Điện - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp “ Thiết kế xe điều khiển từ xa qua bluetooth design mini car controlled via bluetooth’’ [3] Mai Tuấn Đạt “Xe hai bánh tự cân di chuyển địa hình phẳng”, Đồ án tốt nghiệp, Khoa Cơ khí Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh [4] http://arduino.vn/result/5473-robot-hai-banh-tu-can-bang-2-wheel-self-balancingrobot [5] http://codientu.org/ [6] http://arduino.vn/bai-viet/893 [7] www.xechobe.com.vn/ [8] https://vi.wikipedia.org/wiki/Segway_PT [9] http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-xe-hai-banh-tu-can-bang-di-chuyen-tren-dia-hinhphang-799/ [10] https://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/arduino-dc-motor-control-tutoriall298n-pwm-h-bridge/ [11] https://www.invensense.com/products/motion-tracking/6-axis/mpu-6050/ [12] https://components101.com/sensors/mpu6050-module [13] https://fr.slideshare.net/ThanhTngNg/cm-bin-gia-tc [14] https://mcuoneclipse.com [14] https://create.arduino.cc/projecthub/twob/self-balancing-robot-using-blubug-8894c6 [15] http://www.instructables.com/id/2-Wheel-Self-Balancing-Robot-by-using-Arduino-a 55 ... hình xe hai bánh tự cân Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng khoa học chế tạo robot phục vụ nhu cầu sản xuất nâng cao chất lượng sống người vấn đề nhà nghiên cứu quan... đáp ứng cao theo nhu cầu công việc 1.2.6 Khả hiên mơ hình xe hai bánh tự cần Nhìn chung mơ hình hoạt động ổn định, di chuyển nhanh có độ nhạy góc nghiêng xe so với mặt chạy tương đối cao Tùy... nối với cọc đồng M3 cao 30mm - Tầng gắn động V1 phía chiều rộng Mica Hộp đế pin cell module L298 gắn hai mặt Mica Tầng gồm PCB 4x6 chứa module cảm biến MPU6050 module Bluetooth HC- 06 Tầng chứa Kit