langtu_quay2002
New Member
Luận văn Điều khiển mobile robot ứng dụng các mạng neuron nhân tạo
MỤC LỤC
Lời Cảm Ơn
Lời Mở Đầu
Trang
Chương 1 :
Quá Trình Huấn Luyện Trong Hệ Thống Điều Khiển Neuron
1.1 Giới Thiệu 1
1.2 Tổng Quát Về Cấu Trúc Neuron 5
1.3 Mạng Nuôi Tiến Hay Còn Gọi Là Mạng Tĩnh 8
1.4 Mạng Truyền Lùi 16
Chương 2 :
Ứng Dụng Mạng Neuron Nhân Tạo Trong Robot
2.1 Giới Thiệu 31
2.2 Giới Thiệu Tổng Thể Các Mạng Neuron 32
2.3 Ứng Dụng Mạng Neuron Nhân Tạo Trong Robot 49
Chương 3 :
Vi Điều Khiển At89c51
3.1 Vi Điều Khiển Họ MCS-51 64
3.2 Vi Điều Khiển AT89C51 64
Chương 4 :
Truyền Thông Nối Tiếp Và Rs-232
4.1 Giới Thiệu 93
4.2 Cổng Nối Tiếp RS-232 95
4.3 Truyền Thông Giữa Hai Nút 98
Chương 5 :
Một Số Cảm Biến Thông Dụng Dùng Trong Robot
5.1 Giao Tiếp Với Cảm Biến 104
5.2 Cảm Biến Quang 105
5.3 Cảm Biến Lực 110
5.4 Các Cảm Biến Vị Trí Và Hướng 112
Chương 6 :
Step Motor
6.1 Giới Thiệu Chung Về Stepping Motor 114
6.2 Sự Khác Biệt Và Ưu Khuyết Điểm Của Stepper Motor
So Với Động Cơ DC 114
6.3 Phân Loại Động Cơ Bước 115
6.4 Các Phương Pháp Điều Khiển Động Cơ Bước 120
6.5 Một Số Thông Số Cơ Bản Của Động Cơ Bước 122
6.6 Những Hoạt Động Vật Lý Bên Trong Động Cơ Bước 123
6.7 Những Mạch Điều Khiển Động Cơ Bước Đơn Giản 130
CHƯƠNG 7 :
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG
7.1 Mô Hình Của Robot 135
7.2 Thiết Kế Mạch Vi Xử Lý Điều Khiển Cho Robot 141
CHƯƠNG 8 :
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH
8.1 Lưu Đồ Giải Thuật Điều Khiển Robot 150
8.2 Chương Trình Viết Bằng Assembly Cho Vi Xử Lý 89C51 152
8.3 Chương Trình Viết Bằng C Để Huấn Luyện Cho Mạng Neuron 168
8.4 Chương Trình Giao Diện Trên Máy Tính Viết Bằng Visual Basic 178
CHƯƠNG 9 :
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THI CÔNG
9.1 Kết Quả Mô Phỏng Mạng Huấn Luyện Tốc Độ Của Robot 210
9.2 Kết Quả Mô Phỏng Mạng Huấn Luyện Hành Vi Của Robot 211
9.3 Đánh Giá Kết Quả Thi Công 213
9.4 Hướng Phát Triển Của Đề Tài 214
PHẦN PHỤ LỤC
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
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 ...
Download miễn phí Luận văn Điều khiển mobile robot ứng dụng các mạng neuron nhân tạo
MỤC LỤC
Lời Cảm Ơn
Lời Mở Đầu
Trang
Chương 1 :
Quá Trình Huấn Luyện Trong Hệ Thống Điều Khiển Neuron
1.1 Giới Thiệu 1
1.2 Tổng Quát Về Cấu Trúc Neuron 5
1.3 Mạng Nuôi Tiến Hay Còn Gọi Là Mạng Tĩnh 8
1.4 Mạng Truyền Lùi 16
Chương 2 :
Ứng Dụng Mạng Neuron Nhân Tạo Trong Robot
2.1 Giới Thiệu 31
2.2 Giới Thiệu Tổng Thể Các Mạng Neuron 32
2.3 Ứng Dụng Mạng Neuron Nhân Tạo Trong Robot 49
Chương 3 :
Vi Điều Khiển At89c51
3.1 Vi Điều Khiển Họ MCS-51 64
3.2 Vi Điều Khiển AT89C51 64
Chương 4 :
Truyền Thông Nối Tiếp Và Rs-232
4.1 Giới Thiệu 93
4.2 Cổng Nối Tiếp RS-232 95
4.3 Truyền Thông Giữa Hai Nút 98
Chương 5 :
Một Số Cảm Biến Thông Dụng Dùng Trong Robot
5.1 Giao Tiếp Với Cảm Biến 104
5.2 Cảm Biến Quang 105
5.3 Cảm Biến Lực 110
5.4 Các Cảm Biến Vị Trí Và Hướng 112
Chương 6 :
Step Motor
6.1 Giới Thiệu Chung Về Stepping Motor 114
6.2 Sự Khác Biệt Và Ưu Khuyết Điểm Của Stepper Motor
So Với Động Cơ DC 114
6.3 Phân Loại Động Cơ Bước 115
6.4 Các Phương Pháp Điều Khiển Động Cơ Bước 120
6.5 Một Số Thông Số Cơ Bản Của Động Cơ Bước 122
6.6 Những Hoạt Động Vật Lý Bên Trong Động Cơ Bước 123
6.7 Những Mạch Điều Khiển Động Cơ Bước Đơn Giản 130
CHƯƠNG 7 :
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG
7.1 Mô Hình Của Robot 135
7.2 Thiết Kế Mạch Vi Xử Lý Điều Khiển Cho Robot 141
CHƯƠNG 8 :
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH
8.1 Lưu Đồ Giải Thuật Điều Khiển Robot 150
8.2 Chương Trình Viết Bằng Assembly Cho Vi Xử Lý 89C51 152
8.3 Chương Trình Viết Bằng C Để Huấn Luyện Cho Mạng Neuron 168
8.4 Chương Trình Giao Diện Trên Máy Tính Viết Bằng Visual Basic 178
CHƯƠNG 9 :
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THI CÔNG
9.1 Kết Quả Mô Phỏng Mạng Huấn Luyện Tốc Độ Của Robot 210
9.2 Kết Quả Mô Phỏng Mạng Huấn Luyện Hành Vi Của Robot 211
9.3 Đánh Giá Kết Quả Thi Công 213
9.4 Hướng Phát Triển Của Đề Tài 214
PHẦN PHỤ LỤC
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luaän vaên toát nghieäp GVHD : Thaày Nguyeãn Thieän ThaønhSVTH : 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 ...