TR

NG H SPKT TP. H CHÍ MINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM

KHOA I N- I N T
B

MÔN I N T

CL P-T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

DO - H NH PHÚC

----o0o----

Tp. HCM, ngày 3 tháng 7 n m 2019

NHI M V
H tên sinh viên:

Chuyên ngành:

Nguy n H u Ph

ÁN T T NGHI P
c


TÀI: THI T K VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE ROBOT DÒ TÌM KIM
LO I I U KHI N B NG I N THO I.

II. NHI M V
1. Các s li u ban đ u:
 Mô hình xe đi u khi n t xa b ng ng d ng đi n tho i Adroid.
 Xe ch y ti n, ch y lùi, xoay trái, xoay ph i, đi u ch nh thay đ i t c đ di chuy n.
 Xe dò tìm, phát hi n các v t kim lo i, khi phát hi n kim lo i thì phát ra âm thanh
c nh báo.
 S d ng các module có s n trên th tr

ng đ ph c v thi công đ tài.

2. N i dung th c hi n:
 Tìm hi u cách th c ho t đ ng c a các mô hình xe robot.
 Tìm hi u v m ch dò kim lo i.


 Tìm hi u chu n truy n thông UART.
 Tìm hi u v cách đi u ch đ r ng xung PWM.
 Tìm hi u v m ch công su t đi u khi n đ ng c DC.
 Tìm hi u v Arduino Uno R3, module wifi ESP8266.
 Tìm hi u v

ng d ng MIT App Inventor vi t ph n m m Android.

 Thi t k và thi công mô hình xe.
 Thi t k giao di n đ đi u khi n: App android.
 Vi t ch


C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
C L P - T DO - H NH PHÚC
KHOA I N- I N T
----o0o---MÔN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH
Tp. HCM, ngƠy 5 tháng 3 n m 2019

L CH TRÌNH TH C HI N
H tên sinh viên 1: Nguy n H u Ph

ÁN T T NGHI P

c

L p: 1514DT2C

MSSV: 15141254

H tên sinh viên 2: Võ Thanh Phong
L p: 1514DT2C

MSSV: 15141242

Tên đ tài: Thi t k và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim lo i đi u khi n b ng
đi n tho i.
Tu n/ngày

Tu n 1
(25/2 ậ3/3)
Tu n 2
(4/3 ậ 10/3)

các kh i.
- Tính toán thi t k kh i ngu n

Xác nh n
GVHD


Tu n 6
(1/4 ậ 7/4)

-K t n i t t c các kh i l i và thi t k s đ toàn m ch,
gi i thích nguyên lý ho t đ ng c a m ch.
- V PCB

Tu n 7
(8/4 ậ 14/4)
Tu n 8
(15/4 ậ 21/4)
Tu n 8
(15/4 ậ 21/4)
Tu n 9
(22/4 ậ28/4)
Tu n 10
(29/4 ậ 5/5)
Tu n 11
(6/5 ậ 12/6)

- L p trình cho vi đi u khi n và ti n hành thi công
m ch
- L p trình cho vi đi u khi n và ti n hành thi công

c đó.

Ng

i th c hi n đ tài

Nguy n H u Ph

c

Võ Thanh Phong


L IC M

N

Sau khi đư hoƠn thƠnh đ tài, l i nói đ u tiên nhóm em xin g i l i c m n chơn thƠnh
đ n các quý Th y, Cô c a Tr

ng

đ c bi t là các Th y, Cô c a Khoa

i H c S Ph m K Thu t TP.H Chí Minh chung và
i n-

i n T nói riêng đư dƠnh h t tâm huy t gi ng

d y, truy n đ t nh ng kinh nghi m và nh ng ki n th c quý báu cho chúng em trong su t 4

có gi i h n nên không th có nh ng thi u sót. Vì v y, nhóm chúng em mong r ng s nh n
nh ng đóng góp quý báu c a các Th y, Cô đ đ tài c a chúng em đ

Ng

c hoàn thi n h n.

i th c hi n đ tài

Nguy n H u Ph

c

Võ Thanh Phong


M CL C
NHI M V

ÁN T T NGHI P .....................................................................................i

L I CAM OAN ............................................................................................................... iii
L I C M N ......................................................................................................................vi
M C L C ......................................................................................................................... vii
DANH M C HÌNH NH .................................................................................................... x
DANH M C B NG .........................................................................................................xiv
TÓM T T........................................................................................................................... xv
Ch

ng 1. T NG QUAN..................................................................................................... 1


NG C S

ng hi n nay ........................ 11

D NG PWM .......................................... 12

2.2.1. Gi i thi u .......................................................................................................... 12
2.2.2. Nguyên lý đi u ch đ r ng xung PWM .......................................................... 12
2.2.3. Ph
2.2.4.

ng pháp đi u ch đ r ng xung PWM ..................................................... 14

ng d ng c a đi u ch đ r ng xung PWM trong đi u khi n ......................... 14

2.3. CHU N GIAO TI P UART................................................................................... 15
2.3.1. Khái ni m ......................................................................................................... 15
2.3.2. Các đ c đi m quan tr ng trong chu n truy n thông UART ............................. 16
2.3.3.

ng d ng .......................................................................................................... 18

2.3.4.

u vƠ nh

c đi m ............................................................................................ 18



4.2.2. L p ráp và ki m tra ........................................................................................... 71
4.3. ÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ................................................................ 74
4.4. L P TRÌNH H TH NG ....................................................................................... 78
4.4.1. L u đ gi i thu t............................................................................................... 78
4.4.2. Giao di n đi u khi n ......................................................................................... 87
4.4.3. Gi i thi u các ph n l p trình vi đi u khi n ...................................................... 90
4.4.4. Ph n m m l p trình cho đi n tho i ................................................................... 92
4.5. VI T TÀI LI U H
4.5.1. Vi t tài li u h

NG D N S

D NG, THAO TÁC .................................... 95

ng d n s d ng ....................................................................... 95

4.5.2. Quy trình thao tác ............................................................................................. 97
Ch

ng 5. K T QU _NH N XÉT_ ÁNH GIÁ ............................................................. 99


5.1. K T QU

T

C .......................................................................................... 99

5.1.1. T ng quát k t qu đ t đ



ng pháp BFO. ............................................................................................... 8

Hình 2.5. Ph

ng pháp VLF. ............................................................................................... 9

Hình 2.6. Máy dò kim lo i Super Scanner Garrett-1165180.............................................. 11
Hình 2.7. Máy Dò Kim Lo i MD5008. .............................................................................. 12
Hình 2.8. M t s d ng sóng đi u ch đ r ng xung. .......................................................... 13
Hình 2.9. M t s d ng sóng đi u ch đ r ng xung vƠ đi n áp trung bình t

ng ng. ..... 14

Hình 2.10. K t n i UART gi a hai vi đi u khi n. ............................................................. 16
Hình 2.11. Các thành ph n c a m t khung d li u. ........................................................... 16
Hình 2.12. K t n i Wifi gi a các thi t b . .......................................................................... 19
Hình 2.13. Các chu n k t n i Wifi. .................................................................................... 20
Hình 2.14. M t s lo i Arduino.......................................................................................... 22
Hình 2.15. Hình nh th c t Arduino Uno R3. .................................................................. 23
Hình 2.16. Robot. ............................................................................................................... 27
Hình 2.17. Drone. ............................................................................................................... 27
Hình 2.18. Máy in 3D. ........................................................................................................ 28
Hình 2.19. S đ chân chip ESP8266EX. .......................................................................... 29
Hình 2.20. Hình nh module wifi ESP8266 nodeMCU ngoài th c t . .............................. 31
Hình 2.21. S đ chân c a ESP8266. ................................................................................. 32
Hình 2.22. M ch c u L298N. ............................................................................................. 33
Hình 2.23. M ch nguyên lý m ch c u H L298N................................................................ 34
Hình 2.24. C u t o c a m t đ ng c gi m t c. .................................................................. 35
Hình 2.25. C u t o đ ng c DC. ........................................................................................ 36

Hình 3.17. Ngu n pin cung c p cho mô hình. .................................................................... 65
Hình 3.18. M ch nguyên lý hoàn ch nh. ............................................................................ 66
Hình 4.1. B trí link ki n m ch đi u khi n trung tâm. ....................................................... 67
Hình 4.2. M ch in m ch đi u khi n trung tâm. .................................................................. 68
Hình 4.3. B trí linh ki n m ch dò kim lo i. ...................................................................... 69
Hình 4.4. M ch in m ch dò kim lo i. ................................................................................. 70
Hình 4.5. M t tr

c m ch đi u khi n trung tâm. ............................................................... 72

Hình 4.6. M t sau m ch đi u khi n trung tâm. .................................................................. 73
Hình 4.7. M t tr

c m ch dò kim lo i. .............................................................................. 73

Hình 4.8. M t sau m ch dò kim lo i. ................................................................................. 74
Hình 4.9. B trí các b ph n trên khung xe. ....................................................................... 75


Hình 4.10. Khung xe robot bán trên th tr

ng. ................................................................. 76

Hình 4.11. Mô hình hoàn ch nh ch p ngang. ..................................................................... 76
Hình 4.12. B trí các b ph n c a xe. ................................................................................ 77
Hình 4.13. L u đ gi i thu t c a Arduino UNO R3. ......................................................... 78
Hình 4.14. B trí v trí các đ ng c trên khung xe. ............................................................ 79
Hình 4.15. L u đ gi i thu t khi xe ch y th ng. ................................................................ 80
Hình 4.16. L u đ gi i thu t khi xe ch y lùi. ..................................................................... 80
Hình 4.17. L u đ gi i thu t khi xe r trái. ........................................................................ 81

Hình 5.5. D li u nh n đ

c khi đi n tho i g i t i ESP8266.......................................... 102

Hình 5.9.

ng d ng khi không phát hi n th y kim lo i. .................................................. 105

Hình 5.10.

ng d ng khi không phát hi n th y kim lo i. ................................................ 106


DANH M C B NG
B ng 2.1. So sánh thông s các chu n wifi. ....................................................................... 21
B ng 3.1. K t n i Arduino UNO R3 v i module ESP8266 NodeMCU. ........................... 50
B ng 3.2. K t n i Arduino UNO R3 v i module L298N. ................................................. 52
B ng 3.3. Dòng đi n vƠ đi n áp làm vi c c a các linh ki n. .............................................. 60
B ng 3.4. Danh sách giá tr dòng đi n vƠ đi n áp c a các linh ki n chính có trong m ch.
............................................................................................................................................ 64
B ng 4.1. Danh sách linh ki n s d ng trong m ch đi u khi n trung tâm......................... 68
B ng 4.2. Danh sách linh ki n s d ng trong m ch dò kim lo i........................................ 70
B ng 5.1. K t qu th c nghi m đo kho ng cách phát hi n c a m ch dò ......................... 101
B ng 5.2. K t qu đ t đ

c .............................................................................................. 103


TÓM T T
Có th th y th gi i đang trong th i kì thay đ i ngƠy cƠng v n minh vƠ hi n đ i h n


trên th gi i, và vi c t o ra nh ng s n ph m Robot này nh m m c đính chính lƠ

nghiên c u vƠ lƠm thay con ng

i nh ng đi u mƠ con ng

i không th lƠm đ

cv it c

đ làm vi c nhanh v i đ chính xác cao.
Trong quá trình tìm hi u, nghiên c u các ng d ng xung quanh đ i s ng nhóm đư
xem xét và th y r ng nh ng m ch dò kim lo i th i nay th
d ng,

ng đ

c tr c ti p con ng

nh ng n i nguy hi m ho c nh ng đ a hình khó ti p c n mƠ con ng

is

i không th

tr c ti p làm vi c, vì v y nhóm đư quy t đ nh ch n đ tƠi ắThi t k và thi công mô hình
xe Robot dò tìm kim lo i đi u khi n b ng đi n tho iẰ đ t o ti n đ xa h n trong vi c
dò kim lo i sau nƠy trong t



i làm vi c m t cách n đ nh b ng các thao tác đ n

gi n và h p lý, đ ng th i có kh n ng thay đ i công vi c đ thích nghi v i s thay đ i c a
công ngh . S thay th h p lý c a Robot còn góp ph n gi m giá thành s n ph m, ti t ki m
nhân công. T t nhiên ngu n n ng l

ng c a Robot là r t l n chính vì v y n u có nhu c u

t ng su t thì ph i c n có s h tr c a chúng m i thay th đ
Chúng có th thay con ng
hay nguy hi m,

c s c lao đ ng c a con ng

i làm vi c nh ng môi tr

ng đ c h i, m

i.

t, b i b m

nh ng nhà máy hóa ch t, các nhà máy phóng x , trong lòng đ i d

ng,

hay các hƠnh tinh khácầ Nhìn vào th c t hi n nay thì các máy dò kim lo i ph n l n là do
ng


B

MÔN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

ng th i
Trang 1


T NG QUAN
mô hình xe c ng s báo đ ng b ng buzzer và d ng trong m t kho ng th i gian r i sau đó
m i có th ti p t c đi u khi n.

1.3. N I DUNG NGHIÊN C U
N i dung nghiên c u c a nhóm đ

c chia ra các n i dung chính sau:

 N I DUNG 1: Tìm hi u v m ch dò kim lo i: l ch s phát tri n, ng d ng, các
ph

ng pháp dò tìm, t đó ng d ng th c hi n cho đ tài.

 N I DUNG 2: Nghiên c u v các lý thuy t và cách s d ng các lo i vi đi u
khi n và các mudule c n thi t trong mô hình.
 N I DUNG 3:

ra các gi i pháp thi t kê mô hình, l a ch n các thi t b linh


 Mô hình thi công có kích th

c kho ng 35cm x 15cm.

 Tính b o m t c a ng d ng đi u khi n không cao.

1.5. B

C C

N i d ng đ tài ph n b các ch
Ch
B

ng sau:

ng 1: T ng Quan

MÔN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

Trang 2


T NG QUAN
Trong ch
m ts

ng nƠy trình bƠy v nh ng v n đ t ng quan c a ngƠnh đi n t hi n nay,


ng nƠy trình bƠy v v m ch in, hàn g n linh ki n lên board m ch, đo đ t

ki m tra, l p ráp mô hình. Thi t k giao di n đi u khi n. V l u đ gi i thu t, vi t ch
trình cho h th ng. H
Ch

ng

ng d n quy trình s d ng cho h th ng.

ng 5: K t Qu Nh n Xét ánh Giá
Ch

ng nƠy trình bƠy v các k t qu đ t đ

c, nh ng h n ch , t nh ng k t qu đó

đ a ra đánh giá v mô hình vƠ đánh giá quá trình th c hi n.
Ch

ng 6: K t Lu n VƠ H
Ch

ng nƠy trình bƠy v nh ng th nh qu đ t đ

rút ra k t lu n vƠ h

B


2.1.1. L ch s phát tri n
Cu i th k 19, nhi u nhƠ khoa h c vƠ k s c g ng, n l c đ t o ra m t c máy
xác đ nh chính xác kim lo i. Vi c s d ng m t thi t b nh v y đ tìm đá ch a qu ng s
mang l i l i th r t l n cho b t k ng
thô s , s d ng nhi u n ng l

i khai thác nƠo s d ng nó. Thi t b dò ban đ u r t

ng pin vƠ ch ho t đ ng

m c đ r t h n ch .

H̀nh 2.1. Máy dò kim lo i.
N m 1874, nhà phát minh ng
tay đ

i

đ nh v các v t kim lo i nh

c Gustave Trouvé đư phát tri n m t thi t b c m
đ n t

ng

i b nh nhơn. L y c m h ng t

Trouvé, Alexander Graham Bell c ng đư phát tri n m t thi t b t

ng t đ c g ng xác

C

S

2.1.2.

LÝ THUY T

ng d ng
NgƠy nay, máy dò kim lo i đ

c ng d ng trong r t nhi u các l nh v c khác nhau:

an ninh, khai thác khoáng s n, kh o c , th c ph mầ
ng d ng c a máy dò kim lo i trong ngƠnh an ninh:




tránh m i s xơm nh p b t h p pháp ho c trái phép c a các v t kim lo i,
bom, dao, súng trong túi hƠnh lý c a ng

i mang chúng

nh ng n i công

c ng nh nhƠ hát, trung tơm mua s m, công viên, sơn bay, khách s n, nhƠ ga.
 Dò tìm bom mìn còn sót l i sau các cu c chi n tranh.

H̀nh 2.2. Các anh b đ i đang rà phá bom mìn.


CÔNG NGHI P ậ Y SINH

c khi đóng gói s n ph m.
Trang 5


C

S

LÝ THUY T
 Ki m tra các d v t kim lo i trong s n ph m may m c.

H̀nh 2.3. M t s máy dò kim lo i s d ng trong ngành may m c.


ng d ng trong ngƠnh ch bi n th c ph m
 Ki m tra, phát hi n nh ng v t th kim lo i tr n l n trong th c ph m.
 Máy dò kim lo i cho phép rƠ soát mƠ không ti p xúc vƠ không phá h ng th c
ph m
 Trong công nghi p th c ph m, s n xu t thu c, hóa ch t, d t may, y t , tái ch
ph li u, x lý rác, nghƠnh ch bi n g ,ầ vƠ đóng gói s n ph m không kim
lo i, thì vi c đ l t m nh v n kim lo i vƠo s n ph m lƠ đi u r c r i. Vì th
máy dò kim lo i th

ng đ t

dơy chuy n tr



MÔN I N T

c nh .

ng m nh thì d phát hi n

ng y u. Ví d nh s t lƠ v t li u có t tính r t m nh.

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

Trang 6


C

S

LÝ THUY T
 Tu i th c a v t th : nh ng th đư b chôn vùi trong m t th i gian dƠi có nhi u
kh n ng b oxy hóa ho c b n mòn, khi n chúng khó tìm th y h n.
 Tính ch t c a đ t ho c cát xung quanh chúng ta đang tìm ki m.


nh h

ng c a các v t th khác không mong mu n nh : đ

ng ng ng m, dơy


ng l n nhau. VƠ đ c bi t ph i đ t t n s c a 2 b

u ra 2 b dao đ ng đ

c đ a t i m t b tr n, sau đó qua b l c vƠ

c khu ch đ i lên đ a ra loa. Khi không có kim lo i thì tín hi u qua b tr n s b ng 0

nên loa không kêu.
N u cu n dơy đ t trong đ u tìm ki m (search head) đi qua m t v t kim lo i thì v t
kim lo i đó s

nh h

ng đ n t n s dao đ ng c a b dao đ ng ch a cu n dơy dò nƠy. S

thay đ i t n s nƠy đ

c so sánh v i t n s chu n

khi n. S sai khác t n s

b dao đ ng chu n đ t trong h p đi u

đ u ra hai b dao đ ng đi b tr n s đ

c khu ch đ i đ báo có

kim lo i.


c đ a d c theo s dơy, ban đ u theo 1 h

ng và sau đó theo h

ng ng

c l i, l p

đi l p l i hàng ngàn l n m i giây. S l n mƠ dòng đi n đ i chi u m i giây t o nên t n s c a
thi t b .
Cu n thu: là cu n dây vòng trong. Cu n dơy nƠy đóng vai trò nh m t ng-ten đ
thu nh n và khu ch đ i các t n s nh n đ

c đ n t kim lo i trong lòng đ t.

V t kim lo i: đóng vai trò phát tín hi u cho cu n thu.

B

MÔN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

Trang 8


C

S



ng ng

đ y xu ng thì t tr

c v i t tr

ng c a đ i t

Cu n thu hoƠn toƠn đ
không ng n cách v i t tr
v t th t o ra t tr

ng đi n t , đi u này gi ng

ng tác v i các v t th d n đi n

ng c m ng y u. C c tính c a tr

ng c a cu n phát. N u t tr

ng c m

ng c a cu n phát đ

c

ng l i đ y lên.

c ng n cách v i t tr

i lòng đ t d a trên
ng nh n đ

c l i, v t th càng xa m t đ t thì t tr

c càng
ng càng

ng c a v t th quá y u thì thi t b s không th

c.

MÔN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

Trang 9


C

S

LÝ THUY T

c. Ph

ng pháp PI (Pulse Induction)

M t d ng máy dò ít ph bi n h n d a trên c m ng xung (pulse induction ậ PI).

c đ trên m t v t kim lo i, xung đi n t o ra 1 t tr

trong v t th . Khi t tr

ng c a xung suy gi m, t o ra xung ph n x , t tr

ng đ i ng

c

ng c a v t th

kim lo i làm cho xung ph n x t n t i lơu h n. Quá trình nƠy di n ra gi ng nh khái ni m
ắti ng vang”. N u chúng ta hét l n trong m t c n phòng ch có vài b m t c ng, h u nh
chúng ta ch nghe đ

c ti ng vang r t ng n, ho c không nghe th y, nh ng n u trong m t

c n phòng v i nhi u b m t c ng, ti ng vang lơu h n. Trong m t máy dò PI, t tr

ng t

v t th kim lo i thêm ắti ng vang” vƠo xung ph n x , làm cho xung này t n t i lơu h n
tr

ng h p không có ắti ng vang”.
M t m ch l y m u trong máy dò đ

c s d ng đ giám sát đ dài c a xung ph n x .