Untitled TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ o0o BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2 NĂM HỌC 2021 2022 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO G.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -o0o BÁO CÁO ĐỒ ÁN NĂM HỌC: 2021- 2022 ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TRẦN TRỌNG HIẾU SINH VIÊN THỰC HIỆN: Lớp: Mã số sinh viên: Thành phố Hồ Chí Minh, ngày,tháng,năm 2021 ) Báo cáo đồ án GVHD: Trần Trọng Hiếu TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày….tháng… năm…… ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT TÊN ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO Giảng viên hướng dẫn: Trần Trọng Hiếu Thời gian thực hiện: Sinh viên thực hiện: Lâm Hoàng Quy Nội dung đề tài: - Tìm hiểu tổng quan lý thuyết Xây dựng mục tiêu đề tài Thiết kế thi công hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao Thực nghiệm đánh giá đề tài Kế hoạch thực hiện: - Từ ngày …đến ngày …: Nhận đề tài Từ ngày … đến ngày …: Nghiên cfíu đề tài Từ ngày … đến ngày…: Tiến hành thi công lắp ráp thfí nghiệm Từ ngày … đến ngày …: Viết báo cáo Xác nhận giảng viên hướng dẫn TP HCM, ngày… tháng … năm… Sinh viên SVTH: Lâm Hoàng Quy Báo cáo đồ án TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD: Trần Trọng Hiếu CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TP HCM, ngày….tháng… năm…… NHẬN XÉT ĐỒ ÁN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tên đồ án: ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ TRÊN LED MA TRẬN NỐI TIẾP Giảng viên hướng dẫn: T r ầ n Lâm Ho àn g Qu y 20 02 19 03 00 T r ọ n g H i ế u Đánh giá Đồ án SVTH: Lâm Hoàng Quy Về báo cáo: Số trang Số bảng số liệu Số tài liệu tham khảo Báo cáo đồ án GVHD: Trần Trọng Hiếu n h S ố v ẽ c h n g S ả n ……………………………………… ……………………………………… ……………… ……………………………………… ……………………………………… ……………… ……………………………………… ……………………………………… ……………… p h ẩ m S ố h ì Một số nhận xét hình thfíc báo cáo: ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………… Về nội dung đồ án: ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… SVTH: Lâm Hoàng Quy ………………………… Về tính fíng dụng: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… …………………… Về thái độ làm việc sinh viên: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… ……………………………… Đánh giá chung: ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………… Điểm sinh viên: Lâm Hoàng Quy: … /10 Người nhận (Ký tên ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… .……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 201… Tác giả (Họ tên sinh viên) MỤC LỤC DANH MỤC KÝ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.3: Các cổng vào 15 2.1.6.Ngôn ngữ lập trình cho Arduino 16 Hình 2.4: Giao diện phần mềm Arduino IDE 17 MỤC LỤC i DANH MỤC KÝ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC HÌNH ẢNH v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các cơng trình nghiên cfíu liên quan 1.3 Mục tiêu đề tài .1 … CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 … 2.1.1 … .2 2.1.2 … .2 2.2 … … CHƯƠNG 3: CƠ SỞ THỰC HIỆN 3.1 … 3.1.1 … .3 3.1.2 … .3 3.2 … … CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 4.1 … 4.1.1 … .4 4.1.2 … .4 4.2 … … CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ TÀI 5.1 Kết đạt 5.2 Hạn chế 5.3 Hướng phát triển đề tài .5 PHỤ LỤC Code chương trình Giới thiệu phần mềm sfí dụng… Hướng dẫn cài đặt phần mềm …6 DANH MỤC KÝ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT KÝ HIỆU THUẬT NGỮ DANH MỤC BẢNG BIỂU • 2.2.2.Sơ đồ chân IC 74HC595 Hình 2.5: Sơ đồ chân IC 74HC595 - Các chân từ tới chân số 15 ngõ IC (fíng với Q0, Q1, …, Q7) - Chân DS (chân số 14) ngõ vào IC (đây IC vào nối tiếp nên ta cần ngõ vào đủ) - Chân 16 - VCC chân cấp nguồn dương (từ 2V đến 6V) - Chân số GND chân cấp Ground – cực (-) nguồn - Chân SHCP chân đưa xung clock (xung nhịp) vào IC có cạnh lên xung IC đưa tín hiệu ngõ vào vào nhớ IC để chờ xfí lý (Xung clock chuỗi tín hiệu logic xen kẽ với 0,1 ngẫu nhiên, nói chung chuổi tín hiệu logic Cịn cạnh lên cạnh xuống xung bạn thấy hình, cạnh lên xung clock, chuyển trạng thái từ lên 1, cạnh xuống thời điểm chuyển từ xuống Vậy có cạnh lên xung chân SHCP tín hiệu logic từ ngõ vào IC lưu trữ vào IC để chờ tín hiệu cho phép xfí lý Bộ nhớ tối đa IC bit, vượt ngưỡng giá trị đưa vào IC đồng thời giá trị cũ IC xoá đi.) - Chân STCP chân đưa xung clock vào IC để có cạnh lên xung IC đưa tồn 8bit data lưu (đã nói chân SHCP) ngõ IC - Chân MR| chân reset IC (tfíc trả IC trạng thái ban đầu – chân tích cực tồn bộ nhớ IC bị xoá tất 0, nhiên lưu ý lúc tín hiệu ngõ khơng bị xố mà giữ ngun giá trị trước đó) chân tích cực mfíc thấp (LOW active) có nghĩa muốn reset IC phải đưa 0V vào chân - Chân EO| chân Output Enable chân tích cực cho phép ta điều chỉnh giá trị ngõ Khi tên chân IC mà có dấu gạch đầu tfíc tích cực thấp (LOW active) tfíc muốn tích cực chân ta phải đưa 0v (GND) vào chân Cịn chân khơng tích cực (tfíc đưa mfíc logic vào chân ngõ bị đưa lên trạng thái trở kháng cao) Bây đủ kiến thfíc để tìm hiểu chân số chân Q7S Chữ S viết tắt cho từ Serial (nối tiếp) chân thường dùng ta nối tiếp IC 74HC595 với (chân Q7S trước nối vào chân DS sau) chân có giá trị bit trọng số cao nhớ IC (Bit đưa vào nằm vị trí LSB – số thấp) mắc nối tiếp IC 74HC595 lại với theo cách bit MSB bị đẩy khỏi nhớ IC khơng mà trước chép qua IC phía sau 2.3 Cảm Biến E18-D80NK Hình 2.6: Cảm Biến E18-D80NK 2.3.1 Thơng số kỹ thuật E18-D80NK Dạng đóng ngắt: Thường mở (NO - Normally Open) Số dây tín hiệu: dây (2 dây cấp nguồn DC dây tín hiệu) Nguồn điện cung cấp: 5VDC Khoảng cách phát hiện: ~ 80cm Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở Dịng kích ngõ ra: 300mA Chân tín hiệu ngõ ra: dạng Transistor NPN kéo nội trở 10k lên VCC, có vật cản xuất mfíc thấp (Low-GND), khơng có vật cản mfíc cao (High-VCC) Chất liệu sản phẩm: nhựa Có led hiển thị ngõ màu đỏ Kích thước: 18 x 45mm 2.3.2Sơ đồ chân E18-D80NK E18-D80NK có cách nối dây tương đối đơn giản: +Màu nâu: VCC, nguồn dương 5VDC +Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC +Màu đen: Chân tín hiệu cấu trúc Transistor NPN kéo trở nội 10k lên VCC Hình 2.7: Sơ đồ chân E18-D80NK 2.4.LED đoạn 2.4.1Giới thiệu Led đoạn đèn led xếp thành hình chữ nhật hình bên Hình 2.8: Led đoạn Mỗi led đoạn Khi đoạn chiếu sáng phần chữ số (hệ thập phân thập lục phân) hiển thị Đơi có thêm led thfí để biểu thị dấu thập phân có nhiều led đoạn nối với để hiển thị số lớn 10 2.4.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc Led đoạn Mỗi đèn led đoạn có chân đưa khỏi hộp hình vng Mỗi chân gán cho chữ từ a đến g tương fíng với led Những chân khác nối lại với thành chân chung Như cách phân cực thuận (forward biasing) chân led theo thfí tự cụ thể, số đoạn sáng số đoạn khác không sáng cho phép hiển thị ký tự mong muốn Điều cho phép hiển thị số thập phân từ đến led đoạn Chân chung sfí dụng để phân loại led đoạn Vì đèn led có chân, chân anode chân cathode nên có loại led đoạn cathode chung (CC) anode chung (CA) Sự khác loại thấy tên gọi Loại CC chân cathode nối chung với Còn loại CA chân anode nối chung với Cách chiếu sáng loại sau: Loại CC (common cathode): Tất chân cathode nối với nối đất, hay logic Mỗi phân đoạn chiếu sáng cách sfí dụng điện trở đặt tín hiệu logic (hay mfíc cao) để phân cực thuận cực anode (từ a đến g) Hình 2.9: Led đoạn loại cathode chung Loại CA (common anode): Tất chân anode nối với với logic Mỗi phân đoạn chiếu sáng cách sfí dụng điện trở tín hiệu logic (hay low) vào cực cathode (từ a đến g) Hình 2.10: Led đoạn loại anode chung Nói chung loại CA phổ biến loại Loại CA không thay cho loại CC mạch điện, ngược lại cách nối đèn led bị đảo ngược Tùy vào chữ số thập phân hiển thị mà đèn led cụ thể phân cực thuận Ví dụ để hiển thị chữ số 0, cần phải chiếu sáng đoạn tương fíng a, b, c, d, e f Như số từ đến hiển thị led đoạn hình bên 2.5 Motor DC 2.5.1 Giới thiệu Động điện chiều máy điện chuyển đổi lượng điện chiều sang lượng (Máy điện chuyển đổi từ lượng sang lượng điện máy phát điện) Động DC giảm tốc V1 loại lựa chọn sfí dụng nhiều cho mơ hình, thiết kế Robot đơn giản… Động DC giảm tốc V1 có chất lượng tương khả dễ lắp ráp đem lại tiện dụng, thích hơp cho mơ hình đồ án 2.5.2 Thơng số kỹ thuật - Điện áp hoạt động: 3→ 9VDC - Dòng điện tiêu thụ: 110→ 140Ma - Tỉ số truyền: 1:120 - Số vòng/phút: * 50 vòng/phút – 3VDC * 83 vòng/phút – 5VDC - Momen: ~1Kg.Cm 2.5.3 Cấu tạo Hoạt động Gồm có phần stator (phần cảm), rotor (phần fíng), phần chỉnh lưu (chổi than cổ góp) - Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cfíu, hay nam châm điện - Rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều - Bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục 2.6 Module LM2596 2.6.1 Giới thiệu Mạch Giảm Áp LM2596 module giảm áp có khả điều chỉnh dịng đến 3A Tfíc cấp nguồn 9v vào module, sau giảm áp ta lấp nguồn 3A < 9v 5V hay 3.3V Hình 2.11: Module giảm áp 2.6.2 Thơng số kỹ thuật ∙ Module nguồn khơng sfí dụng cách ly ∙ Nguồn đầu vào từ 4V - 35V ∙ Nguồn đầu ra: 1V - 30V ∙ Dòng Max: 3A ∙ Kích thước mạch: 53mm x 26mm ∙ Đầu vào: INPUT +, INPUT∙ Đầu ra: OUTPUT+, OUTPUT- 2.6.3 Nguyên lý hoạt động Hình 2.12: Hướng dịng điện LM2596 Khi cấp nguồn thô vào chân INPUT+, INPUT- ta nhận nguồn từ chân OUTPUT+, OUTPUT Điện áp đầu tùy chỉnh cách vặn biến trở module Biến trở module hỗ trợ vặn 14 vòng ⇨ Dựa nguyên lý trên, Module LM2596 áp dụng vào mơ hình nhằm tùy chỉnh tốc độ băng tải hoạt động thông qua động DC 2.7 Motor Servo 2.7.1 Giới thiệu Servo dạng động điện đặc biệt Không giống động thơng thường cfí cắm điện vào quay liên tục, servo quay điều khiển với góc quay nằm khoảng giới hạn Mỗi loại servo có kích thước, khối lượng cấu tạo khác Có loại nặng 9g (chủ yếu dùng máy bay mơ mình), có loại sở hữu momen lực tương đối (vài chục Newton/m), có loại khỏe nhơng sắc chắn Hình 2.14: Micro Servo 9g Các động servo điều khiển liên lạc vô tuyến gọi động servo RC (radio-controlled) Trong thực tế, thân động servo khơng phải điều khiển vơ tuyến, nối với máy thu vô tuyến máy bay hay xe Động servo nhận tín hiệu từ máy thu 2.7.2 Hoạt động Cấu tạo Động DC động bước vốn hệ hồi tiếp vòng hở Việc thiết lập hệ thống điều khiển để xác định ngăn cản chuyển động quay động làm động không quay không dễ dàng Mặt khác, động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vòng kín Khi động quay, vận tốc vị trí hồi tiếp mạch điều khiển Nếu có bầt kỳ lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Hình 2.15: Cấu tạo động (motor) servo Để quay động cơ, tín hiệu số gới tới mạch điều khiển Tín hiệu khởi động động cơ, thơng qua chuỗi bánh răng, nối với vơn kế Vị trí trục vơn kế cho biết vị trí trục servo Khi vơn kế đạt vị trí mong muốn, mạch điều khiển tắt động Mặc dù ta chỉnh quay liên tục cơng dụng động servo đạt góc quay xác khoảng giới hạn 2.7.3 Thơng số kỹ thuật Hình 2.16: Sơ đồ nối dây Micro Servo - Khối lượng: 9g - Tín hiệu: Analog - Mơ men xoắn: 1.6kg/cm - Tốc độ hoạt động: 0,12sec/60degree - Điện áp hoạt động: 4.8VDC~5VDC - Nhiệt độ hoạt động: ºC – 55 ºC - Delay: 10us Hình 2.17: Kích thước Micro Servo 2.7.4 Điều biến độ rộng xung Trục động servo R/C định vị nhờ vào kỹ thuật gọi điều biến độ rộng xung (PWM) Trong hệ thống này, servo đáp fíng dãy xung số ổn định Cụ thể hơn, mạch điều khiển đáp fíng tín hiệu số có xung biến đổi từ – ms Các xung gởi 50 lần/giây Chú ý số xung giây điều khiển servo mà chiều dài xung Servo đòi hỏi khoảng 30 – 60 xung/giây Nếu số qua thấp, độ xác cơng suất để trì servo giảm Với độ dài xung ms, servo điều khiển quay theo chiều (giả sfí chiều kim đồng hồ): Hình 2.18: Điều khiển trục động cách điều chế độ rộng xung Với độ dài xung ms, servo quay theo chiều ngược lại Kỹ thuật gọi tỉ lệ số – chuyển động servo tỉ lệ với tín hiệu số điều khiển 2.7.5 Giới hạn quay Các servo khác góc quay với tín hiệu – ms (hoặc bất kỳ) cung cấp Các servo chuẩn thiết kế để quay tới lui từ 90 độ – 180 độ cung cấp toàn chiều dài xung Nếu ta cố điều khiển servo vượt giới hạn học nó, tượng kéo dài vài giây làm bánh động bị phá hủy CHƯƠNG 3: CƠ SỞ THỰC HIỆN 3.1 Sơ đồ khối Hình 3.1: Sơ đồ khối mơ hình đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao -Khối nguồn gồm linh kiện tác động đến cơng suất, dịng điện (adapter, module nguồn ) cung cấp lượng thích hợp cho mơ hình hệ thống Hình 3.2: Adapter AC/DC cho hệ thống -Khối hiển thị (Led đoạn): hiển thị số lượng đếm từ cảm biến Hình 3.3:Các cặp Led đoạn -Khối phân loại (Băng tải, Servo): phân sản phẩm thành nhiều loại theo yêu cầu mơ hình đề tài -Khối tín hiệu cảm biến E18D80NK: phát vật thể truyền tín hiệu khối xfí lý để mã hóa liệu Hình 3.4: Băng tải có động servo cảm biến -Khối xfí lý (Arduino Uno R3, IC 74HC595…): xfí lý tín hiệu từ cảm biến xuất liệu mã hóa đến khối hiển thị, khối phân loại 3.2 Nguyên lý hoạt động -Khi cấp nguồn, mạch hoạt động theo chương trình thiết lập Arduino Hình 3.5: Sơ đồ nguyên lý hoạt động proteus -Chu trình hoạt động mơ hình hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến -Các tín hiệu trung tâm xfí lý xuất lệnh tương thích cho Servo với chuỗi Led đoạn để thực theo yêu cầu đề tài -Ở trạng thái bình trường, cảm biến E18-D80NK cấp xung mfíc cao cho xfí lý trung tâm Với xung mfíc cao, thơng qua code lập trình, Arduino Uno R3 trì trạng IC “dịch chốt” 74HC595 tiếp tục chu trình quét led đoạn với khối liệu có (1 IC phụ trách số mà led đoạn thị, IC lại phụ trách vị trí hiển thị số đó) Động Servo giữ nguyên gạc phân loại góc 0o -Khi tác động đối tượng, dịng điện qua trở treo thơng qua cảm biến E18-D80NK tới GND Lúc này, xung mfíc thấp cấp cho Arduino Uno R3 Dữ liệu xfí lý đưa vào IC 74HC595 làm thay đổi hiển thị led đoạn Đồng thời, động Servo quay gạc phân loại góc 50o, đối tượng đưa khỏi băng tải 3.3 Lưu đồ giải thuật Hình 3.6: Lưu đồ giải thuật ... nghệ cao hơn, phí để đầu tư hệ thống máy móc đắt tiền mà nhiều doanh nghiệp vừa nhỏ đủ chi phí mua máy móc Từ thực tế nên em định thực đồ án ? ?Thi? ??t kế thi công hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo. .. hiểu tổng quan lý thuyết Xây dựng mục tiêu đề tài Thi? ??t kế thi công hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao Thực nghiệm đánh giá đề tài Kế hoạch thực hiện: - Từ ngày …đến ngày …: Nhận đề... quan 1.2.1 Trong nước Các hệ thống băng tải đếm sản phẩm công ty Việt Thống, công ty Thi? ?n Phú, công ty Tuấn Thành 1.2.2 Ngồi nước Trên giới, mơ hình phân loại sản phẩm có mặc khắp lĩnh vực :