Lớp cơ điện tử 2-K47
Cảm biến trong robot
1.Định nghĩa cảm biến
Cảm biến thường được định nghĩa theo nghĩa rộng là thiết bị cảm nhận và
đáp ứng lại với những kích thích và các tín hiệu .Đây là thiết bị vô cùng
quan trọng để robot có thể nhận biết được chính mình và thế giới bên
ngoài .Chúng ta phải cần nghiên cứu rõ hơn về vấn đề này ,để giúp cho robot
trở lên càng ngày thông minh hơn.
Qua hai sơ đồ sau ta có thể hình dùng sơ lược về bộ cảm biến :
x y
kích thích đáp ứng
Mô hình mạch của bộ cảm biến
Hệ thống điều khiển tự động quá trình
2.Tìm hiểu một số bộ cảm biến thường sử dụng trong robot
Nhóm : NNT-DR
1
Bộ cảm biến
Quá trình
(các biến trạng thái)
Cơ cấu
chấp hành
Bộ cảm
biến
Chương trình
Bộ vi xử lý
Lớp cơ điện tử 2-K47
 Cảm biến nhìn toạ độ chuyển động robot sủ dụng công
nghệ nhận dạng ảnh.
Di Chuyển rất nhỏ của tay máy có thể được điều khiển bằng kỹ thuật
mới với hai mạch phản hồi dễ giảm độ lớn sai lệch vị trí.
Sai lệch cỡ centimet là hiệu số vị trí thực hiện trên một tay và vị trí đo và

Đây là loại cảm biến rẻ tiền và được áp dụng vào những năm 60 để đo
vị trí ,khoảng cách và di chuyển .
Cảm biến gồm khoảng 900 sợi quang ghép trong cùng một sợi cáp kèm
theo một sợi kim loại ở giữa để đảm bảo độ cứng mong muốn
Nhóm : NNT-DR
2
Lớp cơ điện tử 2-K47
Nguồn
Phát hiện
Vật
Cảm biến vị trí dùng 2 sợi quang
Ánh sáng tới Ánh sáng trở về
Mục tiêu
 Cảm biến vận tốc và gia tốc
Để đo tốc độ động cơ ta sử dụng những phương pháp sau đây:
-Sử dụng máy phát tốc
- Sử dụng bộ cảm biến quang tốc độ với đĩa mã hoá
-Sử dụng máy đo góc tuyệt đối
-Xác định tốc độ gián tiếp qua phép đo dòng điện và điện áp stato mà
không cần dùng bộ cảm biến tốc độ
Hiện nay ta thường chúng ta thường sử dụng phương pháp dùng bộ cảm biến
tốc độ với đĩa mã hoá và xác định gián tiếp
 Cảm biến lực
Các phương pháp cảm biến lực có thể thực hiện bằng cách:
Nhóm : NNT-DR
3
Lớp cơ điện tử 2-K47
- Cân bằng một lực chưa biết với một lực đối kháng sao cho lực tổng cộng
và momen tổng cộng chúng bằng không
- Đo gia tốc của vật có khối lượng đã biết để xác định lực

300k ohm màu đen .Còn những giá trị nằm giữa hai khoảng đó thì phụ thuộc
mức ánh sáng chiếu lên.Cảm biến số ,theo một hướng khác,nó chỉ có hai
trạng thái,tắt và bật (“0” và “1”) .Ví dụ đơn giản nhất về Sensor là một cái
công tắc điện .Đặc thù cái công tắc điện là mạch hở (điện trở là vô cùng
lớn)khi công tắc không bật và mạch kín (điện trở bằng không) khi công tắc
bật.
Nhóm : NNT-DR
4
Lớp cơ điện tử 2-K47
Một vài Sensor tạo ra những tín hiệu số rất phức tạp.Những Sensor đó tạo ra
những dãy xung chuyển tiếp giữa hai trạng thái điện áp
0V và 5V.Với loại cảm biến này ,tần sô riêng và hình thù của dãy xung sẽ
mang thông tin từ cảm biến đo lường.Ví dụ cho loại cảm biến này như là
máy dò đầu nhọn dùng điều biến hồng ngoại.Với những Sensor thì trên thực
tế những thành phần đo được là những tín hiệu liên tục nhưng khi tín hiệu
đưa ra được xử lí thành những tín hiệu số .
4.Cảm biến vào trên bo mạch chủ của robot
Bo mạch chủ của robot bao gồm các cổng vào cho cả cảm biến số và liên tục
.Các cổng này rất nhạy cảm với điện áp ,mỗi kiểu sẽ nhận được sự khác
nhau từ điện áp vào và đưa thành dữ liệu để bộ vi xử lí sử lí.Cổng liên tục
đo điện áp và chuyển thành số từ 0 đến 255 ,tương ứng với mực điện áp 0V
và 5V .Chuyển thành tỉ lệ là vạch thẳng,như điện áp 2.5V có thể tạo ra giá trị
vào 127 hoặc 128 .Với cổng số ,thì bằng cách nào đó nó chuyển đổi thành
điện áp thành 2 giá trị ra là 0 và 1.Nếu điện áp trên cổng số có mức dưới
2.5V thì lúc ra sẽ là 0,Còn nếu lớn 2.5V thì sẽ là 1.Như vậy sự chuyển đổi
này không giống như một đường thẳng.
5.Đọc tín hiệu vào từ cảm biến.
Trong thư viện hàm của C có hàm analog(-#) sử dụng để trả lại giá trị
riêng của cổng cảm biến liên tục.Cho ví dụ,về IC
Val=analog(27)

nguồn 5V với bo mạch chủ robot ,kí hiệu“+5và“Gnd”.Dây thứ 3 kí hiệu là
“signal” là điện áp ra của cảm biến.Nó là phần công việc của cảm biến có sử
dụng điện áp của bo mạch chủ (nếu cần thiết ) và nó trả lại “answer”, bằng
điện áp trên dây tín hiệu .
7.Mạch cảm biến .
Hình vẽ trên giới thiệu mạch kết nối với cảm biến .
Nhóm : NNT-DR
6
Lớp cơ điện tử 2-K47
Hình trên mô tả mạch kết hợp với sensor .Nó thuộc về bo mạch chủ của
robot và đây là mô hình chung cho các kênh nối với sensor .Ở đây ta cần chú
ý tới cái điện trở kéo nối từ sensor từ dây tín hiệu vào với nguồn 5V
Có hai lí do để ta sử dụng điện trở .Thứ nhất ,nó tạo ra giá trị mặc định cho
đầu vào của sensor --- giá trị khi đầu vào không có sensor .Một số ICs ,lắp
trên bo mạch chủ của robot nó đọc và dịch từ điện áp vào của sensor ,nó
không thực hiện tốt khi đầu vào ở phía bên trái không kết nối .Với mạch
trên thì khi không có kết nối thì điện trở kéo luôn nối với nguồn 5V nên đầu
vào của sensor là đường thẳng .Như vậy ,giá trị mặc định ở cổng liên tục là
255 ,Trong khi giá trị mặc định ở cổng số là 0 hoặc mức logic sai.(nhớ rằng
5V đầu vào )
Nhóm : NNT-DR
7
Lớp cơ điện tử 2-K47
Em xin giới thiệu một loại sensor bắt đường của robot ,thường dùng trong
thực tế
Cảm biến hồng ngoại gồm :đèn led (phát )và transistor thu
Nguyên lí chung : cường độ phát càng lớn thì dòng điện trên transistor càng
lớn. Theo sơ đồ trên thì điện rơi trên điện R trên mạch thu càng lớn khi R
tăng.
Ta thấy rằng nếu màu sắc khác nhau thì độ phản xạ khác nhau dẫn đến dòng

2
34
5
6
7
8
GND
TR IGGER
OUTPU TRE SE T
CONTROL
TH RE SHOL D
DISCHA RGE
V CC
C3
1 0n
R6
5 .6k
R41
POT A
1 .661 V
C4
0.1 uf
9
Lớp cơ điện tử 2-K47
Mạch thu tín hiệu:
0
0
R26
1 k
R23

1 0k
+5 v
R29
1 k
Q4
Q2S C829
D4
L E D
0
C1 1
4.7uf
U1 3 A
L M3 24
3
2
41 1
1
+
-
V+V-
OUT
0
R24
1 k
Nhóm : NNT-DR
10