(Đồ án hcmute) nghiên cứu, chế tạo, thử nghiệm giàn phơi đồ tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ÐỒ TỰ ÐỘNG GVHD: TS CÁI VIỆT ANH DŨNG SVTH: NGUYỄN VĂN TÂM MSSV: 12146162 S KL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : “ NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ĐỒ TỰ ĐỘNG” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS CÁI VIỆT ANH DŨNG MSSV: Lớp: Khoá: 12146162 121462B 2012 - 2016 NGUYỄN VĂN TÂM Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN: CƠ ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “ NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ĐỒ TỰ ĐỘNG ” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: MSSV: TS CÁI VIỆT ANH DŨNG Lớp: Khoá: 121462B 2012 - 2016 NGUYỄN VĂN TÂM 12146162 Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………………………… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Sinh Viên Thực Hiện: TS Cái Việt Anh Dũng Nguyễn Văn Tâm MSSV 12146162 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ĐỒ TỰ ĐỘNG II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG Các yêu cầu thực thông số đề tài - Phục vụ để phơi đồ tránh mưa cần thiết Vận hành ổn, cấu xác, an tồn Ứng dụng cảm biến, vi mạch để theo dõi thời tiết dựa theo thông số đo để đưa đồ phơi thu đồ trời đổ mưa, lúc chập tối - Kiểu dáng đơn giản đẹp, thân thiện với môi trường Nội dung thực hiện: Đồ án nghiên cứu, khảo sát thực với mục đích áp dụng kiến thức học nhà trường để thiết kế, tạo mơ hình giàn phơi đồ tự động để ứng dụng vào thực tế III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/02/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 28/07/2016 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: - GVHD SVTH NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ĐỒ TỰ ĐỘNG TS.Cái Việt Anh Dũng Nguyễn Văn Tâm MSSV: 12146162 Lớp: 121462B SĐT : 0167 216 2443 Email : 12146162@student.hcmute.edu.vn - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 28/7/2016 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tơi khơng chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Ký tên ii an LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt đề tài em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Cơ Khí Máy Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu quãng thời gian qua Cảm ơn Nhà Trường môn Cơ Điện Tử tạo điều kiện cho trình học tập nghiên cứu cảm ơn tập thể lớp Cơ Điện Tử (121462) giúp đỡ nhiều Đặc biệt, nhóm xin gởi lời cảm ơn chân thành tới thầy Cái Việt Anh Dũng tận tình giúp đỡ, bảo trực tiếp hướng dẫn em thời gian qua để em hoàn thành tốt đồ án Tốt Nghiệp Những tuần qua khoảng thời gian em cố gắng nghiên cứu, phác thảo, xây dựng hoàn thành kế hoạch đồ án Tốt nghiệp cách tốt theo dẫn đầy tận tình thầy Cái Việt Anh Dũng Tuy vậy, em nhiệt tình cố đồ án “NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ĐỒ TỰ ” em hẳn khơng tránh khỏi thiếu sót bao gồm yếu cố khách quan chủ quan Vì thế, em kính mong nhận góp ý, bảo q thầy đóng góp tích cực từ phía bạn sinh viên Chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng năm 2016 sinh viên thực Nguyễn Văn Tâm iii an TÓM TẮT ĐỀ TÀI TÊN ĐỀ TÀI: “ NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ĐỒ TỰ ĐỘNG” Nội dung đề tài - Thiết kế tính tốn phần khí bao gồm: phần khung, mái che, ray - Thiết kế phần điều khiển bao gồm: phần điện-điện tử chương trình điều khiển - Tính Tốn chọn động Chế tạo sản phẩm hồn chỉnh tiến hành chạy thử Sau nghiên cứu em nhận thấy đề tài có tính thực tiễn cao, ứng dụng rộng rãi vào sống có tính thương mại cao Hiện có số cơng ty chế tạo giàn phơi đồ thông minh không nhiều chủ yếu cơng ty nước ngồi với kiểu dáng mẫu mã đa dạng phong phú như: giàn phơi gán tren tường, tràn nhà xếp lai để tiết kiệm diện tích, giàn phơi độc lập Vì em định chọn phương án giàn phơi đồ độc lập có mái che mưa tính linh hoạt di chuyển đến ni mong muốn Phương án vấn cồn nhiều hạn chế cần khắc phục: khích thước lớn khơng phù hợp với khơng gian chật hẹp, lượng đồ phơi cịn phù hợp sử dụng cho cá nhân không phù hợp cho gia đình Phương hướng phát triển: sản phẩm cần cải tiến để có kích thước nhỏ gọn tăng lượng đồ phơi lần để gia đình sử dụng iv an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT ĐỀ TÀI iv MỤC LỤC v DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ viii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 ý nghĩa thực tiễn đề tài 1.3 mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tượng nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu: 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận: 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu 2.1 Nghiên cứu thị trường 2.1.1 Ngoài nước 3.1.2 Trong nước 3.2 Kết Luận 12 3.2.1 Tồn 12 3.2.2 Hướng giải 13 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 3.1 Động DC 14 3.2 Arduino 16 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP 19 4.1 Thông số thiết kế 19 4.2 Phương hướng giải pháp thực 19 v an 4.2.1 Phương án khí 19 4.2.2 Phương án lượng cung cấp 26 4.2.3 Phương pháp điều khiển 28 4.3 Lựa chọn phương án 31 CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN – THIẾT KẾ 32 5.1 Tính Toán 32 5.1.1 động 32 5.1.2 Chọn dây đai 35 5.2 Thiết Kế 36 5.2.1: Cơ Khí 36 5.2.2 điện- điện tử 43 CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ 47 6.1 Nguồn cung câp 47 6.2 Sơ đồ giải thuật 48 6.3 điều khiển 49 6.3.3 Mạch động lực 49 6.3.4 Mạch điều khiển 49 6.4 Chế tạo 50 6.5 Thử nghiệm 50 6.6 Đánh giá 51 6.7 Kết luận- Kiến nghị 51 6.7.1 Kết luận 51 6.7.2 Kiến Nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC 53 vi an DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 5.1 : Thông số arduino 20 Bảng 5.2 : Thông số mạch cầu h L298 .21 Bảng 5.3 : Thông số cảm biến mưa 22 Bảng 5.4 : Thông số cảm biến sáng tối 22 vii an MỤC TIÊU ĐẠT ĐƯỢC KHI THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ ĐẠT ĐƯỢC: - đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Tiết kiểm chí phí Bảo đảm tiến độ đề Phù hợp với khả cơng nghệ có Đảm bảo tính thẩm mỹ Và độ bền đặtt ngồi trời CHƯA ĐẠT ĐƯỢC - Độ xác chế tạo hạn chế - Động Cơ nối với trục ray chưa đồng tâm 5.2.2 điện- điện tử - Qua kiến thức tham khảo thị trường Arduino Uno vi điều khiển ATmega328P đáp ứng tốt yêu cầu điều khiển - giá thành thấp - board mạch nhỏ - ngơn ngữ lập trình đơn giản nên em chọn arduino phận điều khiển cho giàn phơi arduino có tổng cộng 14 pin (ngõ) / vào đánh số từ tới 13 (trong có pin PWM, đánh dấu ~ trước mã số pin) Song song đó, ta có thêm pin nhận tín hiệu analog đánh kí hiệu từ A0 - A5, pin sử dụng pin / vào bình thường (như pin - 13) Ở pin đề cập, pin 13 pin đặc biệt nối trực tiếp với LED trạng thái board Trên board cịn có nút reset, ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy lượng trực tiếp từ AC-DC adapter hay thông qua ắc-quy nguồn 43 an Bảng 5.1: Thông số arduino  Chức arduino uno xử dụng đề tài - Ngắt: Interrupts, thường gọi tắt ngắt, tín hiệu khẩn cấp gởi đến sử lí, yêu cầu xử lí tạm dừng tức khắc hoạt động để nhảy đến nơi T đó, nhiệm vụ gọi trình phục vụ khác thực nhiệm vụ khẩn cấp ngắt Ngắt dùng đề tài nhằm nhận tính hiệu từ nút nhấn - Điều khiển động theo yêu cầu đề tài 44 an - Mạch cầu h L298 Mạch cầu h L298 dùng để điều khiển tốc độ chiều quay động DC Mạch cầu h L298 có điện áp từ 5V đến 35V Nó có tích hợp IC nguồn 7805 để tạo nguồn 5V cung cấp cho thiết bị arduino, cảm biến  Thông số kỹ thuật mạch cầu h L298 Bảng 5.2: Thông số mạch cầu h L298 T Hình 5.1: mạch cầu h L298 - Cảm biến mưa Bộ cảm biến sử dụng FR-04 chất lượng cao hai mặt, diện tích 5x4cm, với bề mặt mạ niken, với chất chống oxy hóa, độ dẫn điện, hiệu suất cao Có thiể điều chỉnh độ nhạy T Hoạt động: - Đầu số D0 TTL Mặc định mức cao (1), có giọt nước mưa nhỏ cảm biến D0 chuyển sang mức thấp (0) - Đầu tương tự AO kết nối với chuyển đổi AD đưa vào vi điều khiển để xác định lượng mưa 45 an Bảng 5.2:Thông số cảm biến mưa Hình 5.2: Cảm biến mưa - Cảm biến sáng tối Hoạt động - TĐầu số D0 = cường độ sáng cao D0=1 cường độ sáng thấp - Đầu tương tự A0 kết nối với ADC để điều khiển thiết bị cường độ sáng T mong muốn Bảng 5.3: Thơng số cảm biến sáng tối Hình 5.3: Cảm biến sáng tối T T 46 an CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ 6.1 Nguồn cung câp Hệ Thống sử dụng loại nguồn để cung cấp thiết bị ngoại vi - Nguồn 24VDC : Cấp cho động cơ, mạch công suất LM298 - Nguồn 5V: Cấp Cho cảm biến, mạch arduino Mạch Công suất L298 có tích hợp IC 7805 Chuyển hóa dịng điện 24V sang 5V Sử dụng dịng điện 5v để ni arduino cảm biến T Hình 5.4: sơ đồ nguồn điện T 47 an 6.2 Sơ đồ giải thuật - Khi trời chưa mưa giàn phơi đưa đến chạm ctht2 dừng lại Nếu trời mưa thu vào đến đụng ctht1 dừng thu lại Nếu trời mưa nhấn khẩn cấp giàn phơi đưa 48 an 6.3 điều khiển 6.3.3 Mạch động lực 6.3.4 Mạch điều khiển 49 an 6.4 Chế tạo 6.5 Thử nghiệm - Cảm biến Mưa: + Khi kích hoạt cảm biến mưa cách nhỏ nước vào (giả lập trời mưa), hệ thống tự động thu vào + Khi lau bề mặt cảm biến mưa (giả lậ hết mưa),hệ thống tự động đưa - Cảm biến sáng tối + Dùng bao nilong màu đen, che kín bề mặt cảm biến sáng tối (giả lập trời tối), hệ thống tự động thu vào + Bỏ bao nilong ra, hệ thống tự động đưa 50 an 6.6 Đánh giá Ưu Điểm - Hoạt động ổn định Kích thước nhỏ ngọn, dể tháo lắp Phần khí cứng cáp, có độ thẩm mỹ cao Khuyết Điểm - Kinh nghiệm chưa có phí chế tạo cao Hệ thống khơng chạy ổn định đối lượng bình ác quy 6.7 Kết luận- Kiến nghị 6.7.1 Kết luận - Đồ án thực tiến độ, kế hoạch đề - Mơ hình hồn chỉnh,được chế tạo bảng thiết kế - Mạch điện kết nối đơn giản, dể dàng sửa chưa giàn phơi bị cố 6.7.2 Kiến Nghị - Thiết kế hệ thống dự báo mưa cho giàn phơi - Xây dựng hệ thống chống ẩm cho áo quần - Đưa vào thực tế để ứng dụng sống - Đưa giàn phơi đồ vào sản xuất giàn phơi đại trà 51 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển Tính tốn hệ thống dẫn động khí tập [2] Sách giáo khoa vật lí lớp 10 [3] Trần Văn Địch, Công nghệ chế tạo bánh răng, NXB KHKT, Hà Nội 2006 ( TLTK SÁCH) Nguồn Khác https://www.youtube.com/watch?v=sux-0lcaiXc https://www.youtube.com/watch?v=6Uy2_VyBrns 52 an PHỤ LỤC Code const int nhan=2; int dem=0; int hientai=0; int quakhu=0; int chan1=7; int chan2=6; int chan3=5; int chan4=4; int ctht1=11; int ctht2=12; int cbm=13; int cbs=A1; int nn=10; int doc; void nhannut() { hientai=digitalRead(nhan); if (hientai != quakhu) { if (hientai==HIGH) { dem++; Serial.println(dem); } } quakhu=hientai; delay(1000); } void setup() { pinMode(chan1, OUTPUT); pinMode(chan2, OUTPUT); pinMode(chan3, OUTPUT); 53 an pinMode(chan4, OUTPUT); pinMode(cbm, INPUT); pinMode(nn, INPUT); pinMode(ctht1,INPUT); pinMode(ctht2,INPUT); pinMode(2, INPUT_PULLUP); attachInterrupt(0, nhannut, HIGH); Serial.begin(9600); } void loop() { y: x1: if(((analogRead(cbs) > 500) && (!digitalRead(cbm)) && dem%2==0) || ((analogRead(cbs) > 500) && (digitalRead(cbm))&& dem%2==0) || (!digitalRead(cbm) && (analogRead(cbs) < 500)&& dem%2==0)) { doc=1; if (digitalRead(ctht1)) { doc=4; } } else if ((digitalRead(cbm) && (analogRead(cbs) < 500) && dem%2!=0) || (digitalRead(cbm) && (analogRead(cbs) < 500) && dem%2==0) || ((analogRead(cbs) > 500) && (!digitalRead(cbm)) && dem%2!=0) || ((analogRead(cbs) > 500) && (digitalRead(cbm))&& dem%2!=0) ||(!digitalRead(cbm) && (analogRead(cbs) < 500)&& dem%2!=0)) // khong mua + sang { 54 an doc=2; if (digitalRead(ctht2)) { doc=3; } } switch (doc) { case 1: digitalWrite(chan3, LOW); digitalWrite(chan4, LOW); digitalWrite(chan1, HIGH); digitalWrite(chan2, LOW); break; case : digitalWrite(chan1, LOW); digitalWrite(chan2, LOW); digitalWrite(chan3, HIGH); digitalWrite(chan4, LOW); break; case : x: digitalWrite(chan1, LOW); digitalWrite(chan2, LOW); digitalWrite(chan3, LOW); digitalWrite(chan4, LOW); 55 an if(((analogRead(cbs) > 500) && (!digitalRead(cbm)) && dem%2==0) || ((analogRead(cbs) > 500) && (digitalRead(cbm))&& dem%2==0) || (!digitalRead(cbm) && (analogRead(cbs) < 500)&& dem%2==0)) { goto y; } goto x; break; case : y1: digitalWrite(chan1, LOW); digitalWrite(chan2, LOW); digitalWrite(chan3, LOW); digitalWrite(chan4, LOW); if ((digitalRead(cbm) && (analogRead(cbs) < 500) && dem%2!=0) || (digitalRead(cbm) && (analogRead(cbs) < 500) && dem%2==0) || ((analogRead(cbs) > 500) && (!digitalRead(cbm)) && dem%2!=0) || ((analogRead(cbs) > 500) && (digitalRead(cbm))&& dem%2!=0) ||(!digitalRead(cbm) && (analogRead(cbs) < 500)&& dem%2!=0)) { goto x1; } goto y1; break; } } 56 an an ... PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài : “ NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ĐỒ TỰ ĐỘNG” Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS... việc phơi áo quần trẻ em - Giàn phơi thấp, áo quần dể bị dính bẩn - Trước trường cao đẳng cơng thương có nhóm sinh viên làm đồ án tốt nghiệp chế tạo giàn phơi đồ tự động Hình 3.1.2c: Giàn phơi đồ. .. đầy tận tình thầy Cái Việt Anh Dũng Tuy vậy, em nhiệt tình cố đồ án “NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM GIÀN PHƠI ĐỒ TỰ ” em hẳn không tránh khỏi thiếu sót bao gồm yếu cố khách quan chủ quan Vì thế,