Kỳ 1 – Hàn mạch PCB
Micromouse là một chú chuột robot có kích thước cực nhỏ (có thể đến 3 x 5cm) được thiết kế để giải một mê cung 16 x 16 ô.
Hình 1 – Micromouse, nguồn: iheartrobot.com
Hình 2 – ảnh mô phỏng micromouse đang giải mê cung. Nguồn: Giải micromouse 2011 tại Nhật Bản
Hình ảnh chuột trong mê cung
Hình 3 – chuột trong mê cung. Nguồn: alchetron.com
Được giới thiệu lần đầu tiên bởi IEEE vào năm 1977, micromouse nhanh chóng trở thành cuộc thi lớn trên toàn cầu được tổ chức thường niên luân phiên tại mỗi nước. Sự duy trì ổn định và phát triển mạnh cho đến ngày này của giải đấu Micromouse là vì nó luôn kích thích sự sáng tạo của con người. Không chỉ đòi hỏi khả năng cải tiến phần cứng ngày một tinh vi, năng lực lập trình để giải được mê cung ngày càng nhanh cũng khiến nhiều học sinh, sinh viên có đam mê về công nghệ ưa thích.
Mê cung tiêu chuẩn là một mặt phẳng được chia thành 16 x 16 ô, mỗi ô có kích thước 18 x 18 cm, thành mê cung được tự do thay đổi, các đội thi chỉ được nhìn thấy mê cung của mình ở dạng demo (bản ví dụ). Đến ngày thi, micromouse sẽ được chạy mò mẫm một lần để học đường đi trên mê cung. Lần thứ hai, nó sử dụng thông tin đã học để thăng tốc độ. Vì kích thước quá nhỏ, phải đặt tất cả mọi thức từ vi mạch, nguồn điện (Pin), mô tơ, cảm biến, … nên các đội thi phải tự thiết kế con mouse của mình từ đầu. Việc di chuyển trong mê cung đòi hỏi phải chính xác nên mouse phải xử lý bằng thuật toán PID để nó có thể chạy thẳng được. Muốn học được đường đi trong mê cung, mouse phải lưu được các bước rẽ của mình từ điểm đầu đến cuối vào một đồ thị, sau đó dùng các thuật toán tìm đường đi ngắn nhất trong lý thuyết đồ thị để có thể đi nhanh chóng cho lần thứ 2.
Chính vì những điều trên, mà dù đã qua gần nữa thế kỷ thi đấu, micromouse vẫn cần phải được cải tiến rất nhiều điều, khiến nó vẫn là một cuộc tranh tài công nghệ hấp dẫn đến ngày nay.
Năm nay, học sinh trường THPT chuyên Trần Đại Nghĩa sẽ bắt đầu tiếp cận công nghệ này để có cơ hội được khám phá, học hỏi về khoa học, công nghệ và nhiều kỹ năng khác. Dự án được thực hiện từ tháng 9/2024 đến tháng 2/2025 với sự tham gia của học sinh các lớp 12Ctin, 11Ctin, 10Ctin, 12CTOAN, 12CLY, 12CA, CLB BotBrainiac cùng sự tham gia của các thầy cô tổ Vật Lý, Tin học và Công nghệ.
Bài viết này giới thiệu lại bước đầu tiên trong quá trình tạo ra micromouse – hàn mạch PCB.
Mạch PCB là board mạch nền cho các thiết bị điện tử. Tương tự như main board của máy tính, PCB là nơi kết nối mọi linh kiện trong một thiết bị điện tử bất kỳ, micromouse cũng không ngoại lệ.
Sơ đồ nguyên lý mạch cho micromouse
Bảng thiết kế PCB cho micromouse
Quy trình thực hiện là sẽ hàn các linh kiện điện tử nhỏ li ty như điện trở, diot, tụ điện, … lên một mạch in được gia công sẵn. Quá trình thực hiện phải hết sức cẩn thận vì phải tuân thủ đúng sơ đồ nguyên lý được thiết kế cho board mạch, còn phải tỉ mỉ vì kích thước các linh kiện quá nhỏ.
Với sự hướng dẫn tận tình của anh Nguyễn Minh Trọng, kỹ sư thiết kế vi mạch tại công ty ADT&SNST, các thành viên của CLB BotBrainiac tiến hành hàn linh kiện vào PCB được thiết kế bởi đại học California Los Angeles (UCLA), bắt đầu cho tiến trình thực hiện dự án Micromouse.
