BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Mạch đếm sản phẩm sử dụng LED hồng ngoại

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ************ ************ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Mạch đếm sản phẩm sử dụng LED hồng ngoại Giảng viên hướng dẫn: Hồng Quang Huy Nhóm sinh viên thực hiên: Họ tên MSSV Lớp Lại Việt Bách 20172421 109158 Nguyễn Tiến Đức 20172488 109158 Hà Nội, 4/2019 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Giới thiệu đề tài 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích .3 1.3 Đối tượng hướng đến Thông số kỹ thuật CHƯƠNG II: NỘI DUNG Sơ đồ khối Sơ đồ nguyên lý mạch in 4.1 Sơ đồ nguyên lý 4.1.1 Khối hồng ngoại 4.1.2 Khối xử lý, khối hiển thị a Khối xử lý tín hiệu .7 b Khối hiển thị c Nguyên lí hoạt động khối .8 4.2 Mạch in Các phương án lựa chọn 5.1 Lựa chọn nguồn 5.2 Vi điều khiển 5.2.1 Mạch đếm dùng IC số 5.2.2 Mạch đếm dùng vi xử lý 10 Hoàn thiện mạch kiểm tra mạch 10 CHƯƠNG III: TỔNG KẾT 12 Ưu nhược điểm đề tài .12 Hướng phát triển 12 Lời kết .12 Tài liệu tham khảo 13 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Đếm sản phẩm phương pháp thủ công Hình 1.2: Dây chuyền sản xuất sử dụng máy đếm sản phẩm Hình 1.3: Nhà máy có dây chuyền sản xuất .3 Hình 3.1: Sơ đồ khối .5 Hình 4.1.Sơ đồ nguyên lý Hình 4.2: Mạch thu phát hồng ngoại .6 Hình 4.3: PIC16F877A Hình 4.4: Khối hiển thị Hình 4.5: Mạch in Hình 5.1: Nguồn 5V - 2A Hình 5.2: IC số TL494 .9 Hình 5.3: Vi điều khiển PIC16F877A 10 Hình 6.1: Mạch sản phẩm sau hoàn thiện 11 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật Bảng 5.1 So sánh nguồn LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà kỹ thuật số đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, cơng nghiệp tự động hóa, cung cấp thơng tin… phải nắm bắt vận dụng cách có hiệu nhằm góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điện tử nói riêng Quan sát xí nghiệp, xưởng sản xuất, khâu đơn giản dây chuyền sản xuất tự động hóa số lượng sản phẩm làm đếm cách tự động Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu đếm sản phẩm, đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng Từ điều thấy kiến thức học môn Cấu kiện điện tử, chúng em muốn làm điều nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà cho phép tăng hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao Nên chúng em định chọn mạch Đếm sản phẩm sử dụng LED hồng ngoại Trong q trình thực khơng thể tránh khỏi sai sót định, mong nhận phê bình đóng góp thầy giáo để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Mục đích mạch đếm sản phẩm giúp cho nhà máy đếm số lượng sản phẩm nhà máy tạo cách đơn giản, xác mà không tốn nhiều công sức lao động cơng nhân Trong chương chúng em trình bày khái quát lý chọn đề tài, thông số kỹ thuật kế hoạch làm việc Giới thiệu đề tài 1.1 Lí chọn đề tài Trong thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa nay, để tăng suất lao động, đồng thời giảm sức lao động người, giảm giá thành sản phẩm, việc ứng dụng thành tựu khoa học kĩ thuật vào sản xuất diễn hàng ngày, hàng Một ngành ứng dụng rộng rãi việc tự động hóa sản xuất kỹ thuật điện tử Chẳng hạn việc đếm số số sản phẩm dây chuyền sản xuất, đòi hỏi nhu cầu sản xuất cao, yêu cầu tốc độ, xác, phương pháp đếm thủ cơng khơng cịn phù hợp Hình 1.1: Đếm sản phẩm phương pháp thủ cơng Bắt nguồn từ khó khăn thực tế xí nghiệp sản xuất cách đếm sản phẩm thủ công chưa áp dụng cách đêm kỹ thuật tự động hóa, chúng em nảy ý tưởng thiết kế “Mạch đếm sản phẩm LED hồng ngoại” 1.2 Mục đích Mục đích mạch đếm sản phẩm giúp cho nhà máy đếm số lượng sản phẩm nhà máy tạo cách đơn giản, xác mà khơng tốn nhiều công sức lao động công nhân, giúp ta kiểm soát sản lượng cho băng chuyền Hình 1.2: Dây chuyền sản xuất sử dụng máy đếm sản phẩm 1.3 Đối tượng hướng đến Mạch đếm sản phẩm sử dụng LED hồng ngoại hướng đến nhà máy, xí nghiệp có dây chuyền sản xuất Hình 1.3: Nhà máy có dây chuyền sản xuất Thơng số kỹ thuật Sau phân tích, khảo sát thực tế, tham khảo nguồn thông tin bên ngồi, chúng em đưa thơng số kỹ thuật cho “Mạch đếm sản phẩm LED hồng ngoại” sau: Tên thơng số Giá trị Kích thước bảng mạch 12 x cm Nhiệt độ, độ ẩm 10 – 60 độ C, 85% Hiệu suất 95% Số sản phẩm giới hạn 99 sản phẩm Loại sản phẩm Phụ thuộc băng chuyền Điệp áp mạch 5V Công suất đèn LED 1.4 W Trọng lượng 100 g Thời gian sử dụng - năm Giá tiền 199.000 VNĐ Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật Sau khái quát xong yêu cầu thông số đặt kế hoạch chi tiết, chúng em chuyển qua bước tiếp theo, tiến hành thực mạch Nội dung thực mạch trình bày cụ thể chương II CHƯƠNG II: NỘI DUNG Trong chương này, chúng em xin trình bày chi tiết “Mạch đếm sản phẩm sử dụng LED hồng ngoại”, bao gồm phần: cách thiết lập sơ đồ khối, sơ đồ khối con, nguyên lý hoạt động “Mạch đếm sản phẩm LED hồng ngoại” Sơ đồ khối Để khái quát toàn mạch, chúng em tiến hành bước đề tài kế hoạch: thiết kế sơ đồ khối Sơ đồ khối đề tài gồm khối sau: Hình 3.1: Sơ đồ khối Sơ đồ nguyên lý mạch in Phần chúng em dùng phần mềm Proteus để thiết kế mạch nguyên lí mạch in cho đề tài “Mạch đếm sản phẩm LED hồng ngoại” 4.1 Sơ đồ nguyên lý Nguyên lý hoạt động mạch (Hình 4.1): Khi chưa có sản phẩm qua tức cảm biến chưa tác động, chưa có tín hiệu đến mạch điều khiển ta thấy led hiển thị Khi có sản phẩm qua led thu hồng ngoại bị che khuất xung, tín hiệu đưa vi điều khiển → Led hiển thị mức sản phẩm tăng lên đơn vị Mạch gồm khối: Khối hồng ngoại khối xử lý tín hiệu Dưới mạch ngun lí mơ phần mềm Proteus: Hình 4.1.Sơ đồ nguyên lý 4.1.1 Khối hồng ngoại Led hồng ngoại gồm có loại: thu phát Loại phát có chân, thường thấy loại Remote TV, đầu máy Loại đơn giản cần cấp nguồn (phân cực thuận), cấp xung phát tia hồng ngoại Loại thu có chân chân, nhận tín hiệu hồng ngoại dẫn (giống cơng tắc đóng mở mạch điện) D3 IR T D2 IR-R R20 R19 330 10k Hình 4.2: Mạch thu phát hồng ngoại Về ngun lý hoạt động (Hình 4.2), LED thu khơng nhận tín hiệu từ LED phát, điện trở LED thu lớn Vphát> Vthu lối điện áp 0, LED thu nhận tín hiệu từ LED phát, điện trở LED thu giảm xuống mạnh (sự giảm phụ thuộc vào cường độ LED phát) Vphát < Vthu lối điện áp 5V.[2] 4.1.2 Khối xử lý, khối hiển thị a Khối xử lý tín hiệu Mạch sử dụng IC vi điều khiển PIC16F877A (Hình 4.3) Microchip sản xuất, với thông số ROM 8Kb, RAM 368 bytes, PORT I/O[1] cho phép xử lí thơng tin cách nhanh chóng, xác Hình 4.3: PIC16F877A b Khối hiển thị Khối hiển thị gồm LED đoạn hiển thị số sản phẩm đếm từ 00 – 99 AC2 LED2 10 10 A B C D E F G H A B C D E F G H AC2 LED1 hình 4.4 đây: R3 330 R18 330 R10 330 Hình 4.4: Khối hiển thị c Nguyên lí hoạt động khối Mạch sử dụng PIC16F877A để đếm có nút reset để reset Khi có tín hiệu từ Port 3.2 (Mức 0) ta code cho PIC16F877A đếm lên đơn vị xuất LED đoạn Mạch có LED đoạn để hiển thị từ 00 > 99 hiển thị số sản phẩm đếm 4.2 Mạch in Chúng em sử dụng phần mềm Proteus vẽ mạch in hình 4.5 đây: Hình 4.5: Mạch in Các phương án lựa chọn Lựa chọn linh kiện đánh giá tiêu chí hiệu năng, chức năng, giá thành 5.1 Lựa chọn nguồn Loại Nguồn 5V-1A Mạch nguồn Pin 5V dung biến áp, IC Đặc điểm Giá tiền Đơn giản, điện áp 7805 Sử dụng mạch Tiện lợi, dễ thay ổn định, khơng nguồn, có linh thế, thời gian dùng chập chờn 30.000đ kiện kèm 60.000đ có hạn 20.000đ Bảng 5.1 So sánh nguồn Từ bảng trên, nhóm chọn nguồn 5V – 1A Hình 5.1: Nguồn 5V - 1A 5.2 Vi điều khiển 5.2.1 Mạch đếm dùng IC số Mạch đếm dùng IC số có nhiều ưu điểm như: cho phép tăng hiệu suất lao động, đảm bảo độ xác cao, tần số đáp ứng mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao, khoảng cách đặt phần phát phần thu xa cho phép đếm sản phẩm lớn, tổn hao cơng suất bé, mạch sử dụng pin acquy, khả đếm rộng.[3] Hình 5.2: IC số TL494 Tuy nhiên, việc sử dụng kỹ thuật số khó đáp ứng việc thay đổi số đếm Muốn thay đổi yêu cầu mạch buộc lịng phải thay đổi phần cứng Do lần phải lắp lại mạch dẫn đến tốn kinh tế mà nhiều u cầu khơng thực phương pháp 5.2.2 Mạch đếm dùng vi xử lý Ngoài ưu điểm liệt kê phương pháp dùng IC rời mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi xử lí cịn có ưu điểm sau: Mạch thay phần mềm, phần cứng khơng cần thay đổi mà mạch dùng IC rời thực mà thực cứng nhắc mà người cơng nhân khó tiếp cận, dễ nhầm Số linh kiện sử dụng mạch mạch đơn giản so với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời Mạch lưu lại số liệu ca sản xuất đồng thời điều khiển đếm nhiều dây chuyền sản xuất lúc phần mềm, mạch kết nối giao tiếp với máy tính.[3] Hình 5.3: Vi điều khiển PIC16F877A Trong thiết kế người ta thường chọn phương pháp tối ưu kinh tế chúng em chọn phương pháp đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi điều khiển Hoàn thiện mạch kiểm tra mạch Sau tiến hành in mạch, khoan lỗ, lắp ráp linh kiện hoàn mạch, chúng em thu sản phẩm sau hồn thiện (Hình 6.1) Tiến hành kiểm tra lại mạch, nhìn chung, mạch hoạt động tốt, nhận tín hiệu có vật thể qua, thông tin qua vi xử lý PIC16F877A đến hình LED đoạn, hiển thị rõ ràng số đếm Mỗi vật thể qua hình thị dấu chấm đỏ báo hiệu 10 Hình 6.1: Mạch sản phẩm sau hoàn thiện Nguồn vào 5V – 1A ổn định, LED hồng ngoại nhận tín hiệu tốt Như chương II, chúng em trình bày sơ đồ mạch (Hình 6.1) nguyên lí hoạt động mạch Qua người đọc nắm phận quan trọng mạch LED thu phát hồng ngoại, vi xử lý PIC16F877A LED đoạn Khi có vật thể qua, tức có vật cản mạch tăng số đếm 11 CHƯƠNG III: TỔNG KẾT Chương tóm tắt lại tồn nội dung báo cáo, đồng thời nhận xét ưu nhược điểm, hướng phát triển đề tài lời kết Ưu nhược điểm đề tài Ưu điểm đề tài mạch gọn nhẹ, đặt vị trí khác tùy theo mong muốn người sử dụng, LED hồng ngoại thu phát nhận tín hiệu nhanh chóng, đèn báo số rõ ràng Tuy nhiên bên cạnh đó, cịn tồn số nhược điểm là: Mạch làm với mục đích mơ hình nên cịn đơn giản, sử dụng linh kiện rẻ nên độ bền chưa cao; Giới hạn mạch không hoạt động tiếp xúc với ánh nắng trực tiếp, giải pháp để khắc phục dùng băng dính đen che kín mắt thu màu đen để ánh sáng từ LED thu đến LED phát Hướng phát triển Có thể sử dụng kết hợp thêm băng chuyền để di chuyển hàng hóa qua LED hồng ngoại thu phát cách ổn định, nhanh chóng Có thể sử dụng vi xử lí, vi điều khiển để tích hợp nhiều chức mạch đơn giản hơn, kết nối với máy tính để lưu trữ số liệu, điều khiển, kiểm soát từ xa Đề xuất mạch đếm sẩn phẩm chúng em hy vọng phát triển mở rộng hơn, ứng dụng dây chuyền sản xuất, nhà máy xí nghệp lớn, góp phần nâng cao nâng suất lao động, tiết kiệm thời gian kinh tế Lời kết Qua đề tài “Mạch đếm sản phẩm LED hồng ngoại”, chúng em học hỏi thêm nhiều kiến thức điện tử, tích luỹ nhiều kiến thức bổ ích kỹ sáng tạo ý tưởng, lên kế hoạch, thực kế hoạch cho thời hạn đảm bảo chất lượng sản phẩm, đặc biệt kỹ làm việc nhóm hiệu quả, đồng thời thành thạo kỹ ứng dụng kiến thức học vào thực tế Đây sản phẩm bọn em, kiến thức hạn chế nên q trình thực đề tài khơng tránh khỏi cịn nhiều thiếu sót, chúng em cố gắng cải thiện để đáp ứng cách tốt thông số kỹ thuật đặt Chúng em xin chân thành cảm ơn 12 Tài liệu tham khảo [1] http://www.dientuvietnam.net , truy cập lần cuối vào ngày 15/4/2019 [2] http://www.thuviendientu.org, truy cập lần cuối vào ngày 15/4/2019 [3] http://www.hqdt.vn, truy cập lần cuối vào ngày 15/4/2019 13 ... cách đếm sản phẩm thủ công chưa áp dụng cách đêm kỹ thuật tự động hóa, chúng em nảy ý tưởng thiết kế ? ?Mạch đếm sản phẩm LED hồng ngoại? ?? 1.2 Mục đích Mục đích mạch đếm sản phẩm giúp cho nhà máy đếm. .. thuật cho ? ?Mạch đếm sản phẩm LED hồng ngoại? ?? sau: Tên thơng số Giá trị Kích thước bảng mạch 12 x cm Nhiệt độ, độ ẩm 10 – 60 độ C, 85% Hiệu suất 95% Số sản phẩm giới hạn 99 sản phẩm Loại sản phẩm Phụ... nhầm Số linh kiện sử dụng mạch mạch đơn giản so với mạch đếm sản phẩm dùng IC rời Mạch lưu lại số liệu ca sản xuất đồng thời điều khiển đếm nhiều dây chuyền sản xuất lúc phần mềm, mạch kết nối giao