Robot Hướng Sáng Sử Dụng Bộ So Sánh LM339

I. Giới thiệu

Ở bài đăng trước chúng ta đã thực hiện một robot hướng sáng đơn giản nhất. Robot này chưa hề sử dụng mạch tích hợp (IC) nào cả, tất cả chỉ là linh kiện cơ bản. Bài đăng này sẽ giới thiệu với các bạn một robot hướng sáng khác sử dụng bộ so sánh xây dựng trên IC 339.

Hình ảnh trên chỉ mang tính tham khảo, không phải robot này ngoài thực tế .

II. Bộ so sánh

Khi cần biết cường độ năng lượng thực tế (các tín hiệu analog từ các cảm biến), robot cần phải có bộ chuyển đổi ADC(analog-digital converter). Bộ chuyển đổi này đo tín hiệu và xuất số nhị phân tương đương.

Tuy nhiên trong trường hợp này ta không cần đọc các tín hiệu cảm biến mà chỉ so sánh chúng thông qua các bộ so sánh.

Bộ so sánh sẽ so sánh 2 điện áp: một là điện áp quy chiếu do người thiết kế quyết định. Điện áp thứ 2 lấy từ bộ cảm biến (thông qua bộ chia điện áp). Bộ so sánh có thể đưa ra điện áp ở mức cao là +5 V hoặc điện áp ở mức thấp là 0 V.

Vì vậy tín hiệu xuất của bộ so sánh phụ thuộc vào biên độ 2 điện áp so sánh. Có 3 trường hợp khả dĩ: Tín hiệu cảm biến < > =  Điện áp quy chiếu.

Mạch thí nghiệm:

R1 và R2 tạo thành cầu phân áp, điện áp tạo ra bởi cầu phân áp này chính là điện áp quy chiếu (Vref).

Biến trở R5 cùng với R3 và R4 tạo thành cầu phân áp thứ 2, điện áp này thay đổi phụ thuộc vào biến trở R5(Vin).

Khi Vin>Vref thì điện áp ra ở mức cao (+5V) động cơ quay.

Khi Vin

Mạch trên chỉ mang tính tham khảo vì dòng ra rất bé nên chỉ dùng được cho động cơ nhỏ hoặc dùng led thay thế động cơ. Có thể dùng transistor để tăng dòng.

Bộ so sánh như trên được tích hợp vào IC 339 như hình sau:

Thật tiện lợi khi 4 bộ so sánh tích hợp trong 1 IC 14 chân thay vì phải sử dụng nhiều bộ so  sánh đơn lẻ.

III. Mạch điện của robot

Linh kiện:

IC: LM339 x 1

Quang trở CdS x 2

Điện trở: 4k7, 1k

Biến trở tinh chỉnh: 5k x 2

IC: 4049 (hoặc IC có 2 cổng  đảo trở lên tương đương với 4049)

Transistor NPN TIP 122 dùng cho động cơ lớn, có thể thay thế bằng 2N2222 nếu động cơ nhỏ.

Hành Vi:

Khi một quang trở nhận ít ánh sáng hơn quang trở kia, động cơ tương ứng sẽ ngừng quay, động cơ còn lại vẫn tiếp tục quay để hướng robot về phía nguồn sáng. Robot quay sao cho cả 2 quang trở chiếu sáng bằng nhau, khi đó cả 2 động cơ sẽ cùng quay, robot tiến về phía nguồn sáng.

Biến trở R1 và R4 được dùng thay vì 1 điện trở 3k9 để có sự linh hoạt trong điều chỉnh mạch điện của robot, nếu không muốn có sự điều chỉnh này, bạn hãy dùng điện trở 3k9.

Bổ sung hành vi:

Trong IC 339 ta chỉ mới dùng 2 bộ so sánh, vẫn còn 2 bộ so sánh khác chưa dùng đến. Ta sẽ dùng nó để bổ sung hành vi cho robot.

+Tầng thứ 2 là tầng cung cấp: khi cường độ sáng đủ mạnh, tầng thứ 2 sẽ cắt nguồn đến tầng thứ nhất làm động cơ ngừng quay, robot dừng lại, các pin quang điện sẽ nạp cho robot. Mạch của nó như sau:

Các giá trị điện trở, biến trở chỉ mang tính tham khảo, thực tế phải do chính bạn hiệu chỉnh thiết kế.

+Tầng thứ 3 - sự nghỉ ngơi: robot vẫn hoạt động trong bóng tối, vì 2 quang trở nhận được cường độ sáng như nhau và bằng 0. Điều này khiến tên robot "Hướng sáng" trở nên lố bịch. Sử dụng bộ so sánh còn lại của IC 339 để robot ngưng hoạt động khi cường độ sáng quá nhỏ, hiệu chỉnh giá trị các linh kiện của mạch sau sẽ giúp bạn thực hiện điều đó:

III. Hoàn thành.

Sau khi thử nghiệm và chọn các giá trị phù hợp cho linh kiện, bạn chế tạo cho robot 1 bệ di động với 2 động cơ có hộp số làm động lực. Lắp động cơ phù hợp với hành vi của robot.

Sử dụng Breadboard (bản mạch đế không hàn) để chế tạo và dễ dàng sửa đổi thiết kế của bạn.

Vào google gõ từ khoá solar robot kit để tìm vài bệ di chuyển tham khảo cho việc chế tạo robot của các bạn. Chúc thành công !!!