Giáo án điện tử chuyên đề Khoa học máy tính 10 kết nối Bài 2: Bảng mạch điều khiển và cơ cấu chấp hành

CHÀO MỪNG CÁC BẠN ĐẾN VỚI TIẾT HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Hình 2.1.

Hai mẫu robot được sử dụng để giảng dạy và thực hành

THẢO LUẬN NHÓM: Các em hãy thảo luận để tìm hiểu vai trò của bảng mạch điện tử đối với robot.

BÀI 2

BẢNG MẠCH

ĐIỀU KHIỂN VÀ

CƠ CẤU CHẤP HÀNH

NỘI DUNG BÀI HỌC

Bảng mạch điều khiển

01

Động cơ – cơ cấu chấp hành chính trong robot

02

BẢNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

a. Bảng mạch điều khiển là gì?

Bộ phận nào là quan trọng nhất chi phối mọi hoạt động của robot?

Bảng mạch điều khiển là bộ phận quan trọng nhất chi phối mọi hoạt động của robot.

THẢO LUẬN NHÓM

Nhóm 1

Nêu khái niệm, chức năng của bảng mạch điều khiển.

Nhóm 2

Trình bày nguyên lí hoạt động của bảng mạch điều khiển.

Nhóm 3

Kể tên các linh kiện cơ bản của bảng mạch điện tử và kiểu nối thường gặp của các linh kiện đó.

Bảng mạch điều khiển (bảng mạch chính)

Chip vi điều khiển kết hợp với bộ nhớ

Các môđun vào/ra

Các bộ chuyển đổi tín hiệu

Chức năng: Thực hiện chức năng quan trọng nhất trong robot là xử lí tín hiệu thu nhận được và đưa ra các quyết định điều khiển robot.

Bảng mạch điều khiển được coi là bộ não của robot

Nguyên lí hoạt động

Nhận dữ liệu

Hoạt động theo vòng lặp

Xử lí dữ liệu

Xuất dữ liệu

Các linh kiện cơ bản

Chip vi điều khiển: hàn cố định hoặc gắn được trên đế.

Bộ nhớ:

hàn cố định hoặc cắm vào khe cắm.

Cổng kết nối nguồn điện: dây dẫn

Các cổng vào/ ra: hàn cố định.

b. Bảng mạch điều khiển trong robot

Hãy tìm hiểu bảng

mạch điều khiển được sử dụng trong G-Robot.

Hình 2.2. Bảng mạch điều khiển của G-Robot

Bảng mạch điều khiển của G-Robot được thiết kế dựa trên nền tảng thiết kế mở. Do đó có thể dễ dàng kết nối với các cảm biến hay các cơ cấu chấp hành và phụ kiện tiếp nhận điều khiển một cách dễ dàng, phù hợp trong môi trường giáo dục.

ĐỘNG CƠ – CƠ CẤU CHẤP HÀNH CHÍNH TRONG ROBOT

a. Một số loại động cơ robot

Thảo luận để tìm hiểu về sự khác nhau giữa hai loại động cơ này.

Hình 2.3. Động cơ DC và bánh xe giúp robot di chuyển

Hình 2.4. Động cơ servo và cánh tay máy gắp đồ vật

Động cơ DC:

là loại động cơ điện 1 chiều để thực hiện các chuyển động với vận tốc không đổi trong những khoảng thời gian xác định.

Động cơ servo:

• Có khả nảng phản hồi vị trí cuối cùng của trục quay.
• Trong robot, động cơ servo thường dùng để điều khiển các cử động nâng, hạ đến vị trí thích hợp.

b. Kết nối động cơ với robot

Em hãy nêu các bước kết nối động cơ DC với robot

Hình 2.5. Sơ đồ kết nối động cơ DC vào bảng mạch

Hình 2.6. Sơ đồ kết nối động cơ servo với robot

Các bước kết nối động cơ DC (M1, M2) với robot

Kết nối robot với nguồn điện.

Kết nối các động cơ DC M1, M2 với các cổng M1, M2.

Nạp lệnh điều khiển robot đi thẳng và kiểm tra hoạt động của động cơ DC M1, M2 bằng cách quan sát hai động cơ xoay cùng chiều.

Các bước kết nối động cơ servo với robot

Kết nối robot với nguồn điện.

Kết nối các động cơ servo với cổng giao tiếp mở rộng bằng dây nối chuẩn RJxx.

Nạp lệnh điều khiển động cơ servo xoay các góc 0o, 90o, 180o và kiểm tra hoạt động của động cơ servo bằng cách quan sát góc quay của động cơ servo.

THẢO LUẬN NHÓM

Câu 1. Vì sao các bảng mạch của robot thường có hai cổng kết nối động cơ DC?

Câu 2. Vì sao các robot lại thường

có hai cổng kết nối động cơ servo?

LUYỆN TẬP

Câu 1: Tại sao lại gọi bảng mạch điều khiển là bộ não của robot?

Câu 2: Nếu chúng ta lắp động cơ bên trái vào cổng M2, động cơ bên phải vào cổng M1 thì lắp đúng hay sai? Giải thích lí do.

Gợi ý

Câu 1

Vì bảng mạch điều khiển đóng vai trò tiếp nhận các dữ liệu, xử lí và điều khiển các cơ cấu chấp hành dựa trên kết quả xử lí.

Câu 2

Lắp sai, robot sẽ chuyển động ngược lại với các lệnh điều khiển do vị trí động cơ bị lắp ngược. Ví dụ: robot sẽ đi lùi nếu nhận lệnh đi thẳng.

VẬN DỤNG

Câu 1: Nếu robot sử dụng đèn pin để chạy động cơ DC, theo em khi nguồn điện của pin xuống thấp thì công suất của động cơ DC có bị ảnh hưởng không?

Câu 2: Truy cập Internet để tìm hiểu một số thông tin chính liên quan tới các bảng mạch điều khiển của Adruino và Microbit (vài nét về lịch sử hình thành; mục đích sử dụng; ngôn ngữ lập trình dùng cho bảng mạch đó...)

Gợi ý câu 1

--------------- Còn tiếp ---------------