Cách làm robot đơn giản theo vạch đen

Hướng dẫn cách làm một robot dò đường đơn giản sử dụng Opamp so sánh (đúng hơn là một chiếc xe lần mò theo vạch đen )

* Chuẩn bị:
    - Linh kiện:
- 1 con Opamp loại 8 chân LM393 (2 kênh) hoặc loại 14 chân (4 kênh) LM324. Nếu không có loại LM có thể xài loại khác, như HA chẳng hạn.
- 2 con BJT loại NPN C1815 (hoặc loại khác cũng được).
- 2 quang trở.
- 2 led siu sáng (trắng).
- 6 điện trở 10k.
- 2 Mô tơ, loại cỡ 5V, có thể lấy từ xe đồ chơi của con nít (ở đây tớ lấy từ ổ CD-Rom 1 cái và chôm của thằng bạn 1 cái).
- Nguồn sử dụng 9V hoặc 4.5V (ở đây mình xài nguồn 9V).
- 2 điện trở hạn dòng cho led phát 1k (nếu xài nguồn 9V) và khoảng 220 ôm nếu xài nguồn 4.5V).

- Và các đồ phụ gia tráng trí khác, chủ yếu là led gắn vào cho đẹp, một vài cái dắt cắm, công tắc...
- Đồ dùng khác: mỏ hàn, chì hàn, kéo, băng keo đen (làm vạch)…

* Bắt đầu làm:
    + Phần mạch (ta tách riêng thành 2 phần, 1 phần cảm biến và 1 phần mạch chính cho dễ lắp đặt):
    1. Bộ phận “cảm biến”:
-Cách làm:
    Sử dụng 2 quang trở, 2 led phát, 2 trở hạn dòng cho led phát. Mắc theo sơ đồ sau:

Ảnh đã được thu nhỏ .Click vào thanh này để thấy ảnh size nguyên gốc. (628 x 271)

Ảnh thực tế:

Ảnh đã được thu nhỏ .Click vào thanh này để thấy ảnh size nguyên gốc. (1024 x 768)

Đặt 2 quang trở cách nhau khoảng 3.5cm-4cm, dùng băng keo đen quấn quanh quang trở để chống nhiễu. Ở đây mình sử dụng thêm 2 công tắc cho led phát để tắc ”khi cần thiết”.

-Nguyên lý hoạt động:
Khi có ánh sáng thì điện trở của quang trở sẽ giảm và ngược lại, điện trở của nó thay đổi cỡ từ 5k (khi có ánh sáng) đến 100k (không có ánh sáng), ta sử dụng 2 led phát làm nguồn sáng cho nó.
=> khi gặp nền trắng, ánh sáng sẽ phản xạ lên quang trở làm điện trở nó giảm xuống và khi gặp vạch đen (băng keo đen) thì ánh sáng sẽ khó phản xạ nên quang trở nhận ít ánh sáng => trở nó tăng. Từ đó dựa vào 2 quang trở, robot có thể phân biệt được vạch đen trên nền trắng (dưới sự hỗ trợ của opamp so sánh).






2. Mạch điều khiển moto (mạch chính)

Sử dụng 6 con trở 10k, Opamp, nguồn 9V, 2 con BJT.

Bjt C1815:



Nguyên lý hoạt động của BJT: miễn bàn.

Opamp LM 324:



Nguyên lý so sánh đơn giản của opamp thế này:
Nếu cho vào cổng (+) (cổng 3, 5, 10, 12) một điện áp lớn hơn điện áp cổng (-) (cổng 2, 6, 9, 13) thì ở cổng ra (cổng 1, 7, 8, 14) sẽ là mức dương, ngược lại là mức 0. Nhớ cấp nguồn cho Opamp ở 2 cổng 4 và 11.

Ở đây mình chỉ sử dụng 2 kênh là (1,2,3) và (5,6,7).

Sơ đồ:

Ảnh quá lớn ? Click vào thanh này để thấy ảnh nhỏ. (600 x 232)

Ảnh thực tế (nhìn hơi rối mắt :D) :

Ảnh đã được thu nhỏ .Click vào thanh này để thấy ảnh size nguyên gốc. (1024 x 768)

Và đây là mạch hoàn chỉnh (2 mạch trên ”cắm” lại với nhau thôi).

Ảnh đã được thu nhỏ .Click vào thanh này để thấy ảnh size nguyên gốc. (956 x 621)

+ Phần cơ (phần này hơi khổ).
Chuẩn bị 2 moto và thêm 2 bộ phận giảm tốc, bộ phận này giúp robot dễ ”cày” hơn nhưng chạy chậm hơn. Chạy chậm giúp robot dễ nhận vạch hơn vì mấy cảm biến này thay đổi hơi chậm (chậm mà chéc  ).
2 moto ta sẽ gắn với 2 bánh sau, phía trước gắn 1 bánh xe có thể đổi hướng (giống bánh xe ở cái ghế của mấy cha giám đốc á, tất nhiên là xài loại nhỏ thôi). Nếu ko tìm ra loại bánh xe đó thì... đành phải tự chế thôi.

Bên dưới... xe

Ảnh đã được thu nhỏ .Click vào thanh này để thấy ảnh size nguyên gốc. (1024 x 768)

Bên trên (nói chung là nó cứ như miếng nhựa với 2 bánh xe, chụp ảnh từ di động cùi nên ảnh ko đẹp cho lắm :D ) 

Ảnh đã được thu nhỏ .Click vào thanh này để thấy ảnh size nguyên gốc. (768 x 1024)

+ Phần ”sân” (cái này tốn keo lắm).
Lấy khoảng 4-6 tờ A4 ghép lại thành sân, lấy keo đen dán lên làm vạch, nhớ dán cẩn thận, tránh gồ gề (chỗ uốn dễ bị ”lồi” keo) để xe có thể dễ bon bon trên vạch.
Đây đã tốn nửa cuộn keo đen (5k 1 cuộn) để dán đi dán lại cái sân mà chẳng ra hồn.

Hình ảnh:

Ảnh đã được thu nhỏ .Click vào thanh này để thấy ảnh size nguyên gốc. (1024 x 768)

* Nguyên lý hoạt động của toàn mạch:

- Khi 2 cảm biến đều nhận nền trắng:
Điện trở của 2 quang trở đều giảm xuống chừng 5k => cổng 3 và 5 của Opamp sẽ có áp cao hơn cổng 2 và 6 (cổng 2 và 6 ta phân áp cố định cho nó là 9/2=4.5V).
=> Cổng ra 1 và 7 của 2 kênh sẽ ở mức dương => kích 2 BJT dẫn 
=> cả 2 moto đều quay
>Cả 2 moto đều quay, robot chạy thẳng.
- Khi cảm biến bên trái nhận vạch đen (robot đang lệch phải).
Điện trở của quang trở 1 sẽ tăng lên cỡ 50-80k => áp trên cổng 3 sẽ bé hơn 4.5V (áp trên cổng 2) => cổng ra 1 sẽ là 0V => BJT 1 sẽ ngưng dẫn => mô tơ 1 (bên trái) ngừng quay. Trong khi đó moto bên phải vẫn quay vì cảm biến phải nhận nền trắng.
>Moto trái ngừng, moto phải vẫn quay => robot sẽ rẽ sang trái.
- Tương tự khi cảm biến phải nhận vạch đen (robot đang lệnh trái).
>Moto phải ngừng, moto trái vẫn quay => robot sẽ rẽ phải.

Như vậy, robot (chiếc xe cà tàng) của chúng ta sẽ bám (lần, mò...) được vạch đen trên nền trắng.


Và cuối cùng là cờ líp của em nó:


Một vài lưu ý:
- Vì dòng ra của BJT ko lớn lắm nên xài moto từ xe đồ chơi con nít đôi khi ko chạy nổi.
- Phần sân làm thì nên có những khúc qua vừa phải, đừng cong quá mà cả 2 cảm biến đều nằm trên vạch đen thì robot sẽ ko nhúc nhích nữa.
- Có thể thay thế mấy con 10k trong mạch bằng biến trở 20k (vì đây mua biến trở 20k ko ra nên ko xài luôn).
- Có thể mắc thêm Diode bán dẫn vào mỗi moto để tránh dòng điện sinh ra từ moto có thể ảnh hưởng đến mạch (cái này nghe mấy anh làm robot nói vậy).
- Nếu robot chạy nhanh quá thì có thể nó sẽ ko bám đc vạch vì mấy con quang trở đáp ứng khá chậm, khắc phục bằng cách dùng hộp giảm tốc hoặc mắc song song với moto vài con led trang trí cho đẹp hoặc.... chờ cho pin yếu đi cũng đc .

P/S:


Chip bổ sung 1 số chỗ..Chỗ chân Tranzitor C1815 khi được opam kích sẽ mở..nhưng tốt nhất chỗ chân B của Tran nên có thêm trở 330R,chỗ đông cơ..dòng 9 v chạy từ chân C xuống Chân E để cấp nguồn cho động cơ DC sẽ yếu không đảm bảo tính ổn định,nên dung 1 con Opto chô Tran sẽ nối với chân 1 và 2 của opto còn chỗ chân 3 và  4 của ôp nói với động cơ như vậy thoải mái na..còn phần điều tốc loằng ngoằng bánh răng lắm..kiếm được bộ bánh răng đồ chơi thi ngon....
Chip chỉ vẽ sơ qua như này thôi

Nguồn tin: dtvt.org