(Đồ án hcmute) thiết kế và thi công băng chuyền kiểm tra sản phẩm dùng arduino

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BĂNG CHUYỀN KIỂM TRA SẢN PHẨM DÙNG ARDUINO GVHD: NGUYỄN TRƯỜNG DUY SVTH: DƯƠNG NGỌC TIẾN MSSV: 13141361 SVTH: ĐINH TRẦN THANH HUY MSSV: 13141109 SKL 0 6 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2018 an BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BĂNG CHUYỀN KIỂM TRA SẢN PHẨM DÙNG ARDUINO GVHD: ThS Nguyễn Trường Duy SVTH 1: Dương Ngọc Tiến MSSV: 13141361 SVTH 2: Đinh Trần Thanh Huy MSSV: 13141109 Tp Hồ Chí Minh - 1/2018 an BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BĂNG CHUYỀN KIỂM TRA SẢN PHẨM DÙNG ARDUINO GVHD: ThS Nguyễn Trường Duy SVTH 1: Dương Ngọc Tiến MSSV: 13141361 SVTH 2: Đinh Trần Thanh Huy MSSV: 13141109 Tp Hồ Chí Minh - 1/2018 an TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Tp HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I TÊN ĐỀ TÀI: Dương Ngọc Tiến Đinh Trần Thanh Huy Điện tử công nghiệp Đại học quy 2013 MSSV: 13141361 MSSV: 13141109 Mã ngành: 01 Mã hệ: Lớp: 13141DT THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BĂNG CHUYỀN KIỂM TRA SẢN PHẨM DÙNG ARDUINO II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: Sản phẩm cần kiểm tra chai nước suối có đặc tính sau: - Thể tích: 330ml - Chất liệu làm chai: nhựa - Nước chưa chai: nước lọc - Màu nắp: xanh dương Nội dung thực hiện: Nội dung 1: Tìm hiểu, lựa chọn giải pháp, linh kiện sử dụng để giải yêu cầu đặt Nội dung 2: Thiết kế, thi công băng chuyền Nội dung 3: Tính tốn, thiết kế khối chức hệ thống Nội dung 4: Vận hành thử nghiệm hiệu chỉnh lỗi Nội dung 5: Đánh giá kết thực III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 01/10/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/01/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Trường Duy CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ii an TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Tp HCM, ngày 10 tháng 01 năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Dương Ngọc Tiến Lớp: 13141DT1B MSSV: 13141361 Họ tên sinh viên 2: Đinh Trần Thanh Huy Lớp: 13141DT1A MSSV: 13141109 Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BĂNG CHUYỀN KIỂM TRA SẢN PHẨM DÙNG ARDUINO Tuần Nội dung Xác nhận GVHD Tuần Gặp GVHD, nhận đề tài Tuần Viết đề cương Tuần Tìm hiểu giải pháp cho đề tài Tuần Tiến hành thiết kế sơ đồ khối Tuần Tìm hiểu cảm biến loadcell Tuần Tìm hiểu cảm biến tiệm cận Tuần Tìm hiểu cảm biến màu Tuần Tìm hiểu động bước Tuần Tìm hiểu mạch cầu H L298 Tuần 10 Tìm hiểu LCD 16x2 Tuần 11 Thiết kế, thi công phần cứng Tuần 12 Vẽ lưu đồ giải thuật viết chương trình Tuần 13 Chạy thử nghiệm, kiểm tra, hiệu chỉnh mô hình Tuần 14 Viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii an LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Sinh viên thực đề tài Dương Ngọc Tiến Đinh Trần Thanh Huy iv an LỜI CẢM ƠN Nhóm em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Trường Duy tận tình giúp đỡ chúng em lựa chọn đề tài trình thực đề tài Trong trình thực đồ án xảy nhiều khó khăn, thiếu sót hỗ trợ góp ý Thầy nên nhóm hồn thành đồ án Một lần nhóm em xin chân thành cảm ơn Thầy Nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, đặc biệt Thầy, Cô khoa Điện – Điện tử truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm tạo điều kiện tốt để nhóm em hồn thành đề tài Nhóm gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 13141DT chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Cảm ơn cha mẹ, người động viên tạo điều kiện tốt sống, học tập q trình thực hồn thành đề tài Xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực đề tài Dương Ngọc Tiến Đinh Trần Thanh Huy v an MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình iii Lời cam đoan iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Liệt kê hình vẽ ix Liệt kê bảng vẽ xi Tóm tắt xii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hệ thống băng chuyền công nghiệp 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Cấu tạo hệ thống băng chuyền 2.1.3 Các loại băng tải phổ biến 2.2 Giới thiệu phần cứng 2.2.1 Chuẩn giao tiếp dây 2.2.2 Board arduino Mega 2560 11 2.2.3 Cảm biến loadcell 1kg 14 2.2.4 Cảm biến màu TCS3200 21 2.2.5 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18 – D80NK 24 2.2.6 Động DC giảm tốc GA25 200 rpm 25 2.2.7 Động bước 42x42x50 mm 26 2.2.8 Mạch cầu H L298N 29 vi an 2.2.9 LCD 16x2 31 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 41 3.1 Giới thiệu 41 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 41 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 41 3.2.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 43 3.2.2.1 Khối điều khiển 43 3.2.2.2 Khối cảm biến kiểm tra lượng nước 44 3.2.2.3 Khối phát nắp 45 3.2.2.4 Khối phát chai 45 3.2.2.5 Khối hiển thị số chai lỗi không lỗi 46 3.2.2.6 Khối mạch cầu H khối động gạt 47 3.2.2.7 Khối động băng tải 47 3.2.2.8 Khối nguồn cung cấp 48 3.2.2.9 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 49 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 51 4.1 Giới thiệu 51 4.2 Thi công hệ thống 51 4.2.1 Thi công, lắp ráp kiểm tra 51 4.2.1.1 Thi công lắp ráp băng chuyền 51 4.2.1.2 Thi công, lắp ráp board điều khiển 52 4.2.1.3 Thi cơng, lắp ráp khối kiểm tra lượng nước có sản phẩm 52 4.2.1.4 Thi công, lắp ráp khối kiểm tra sản phẩm đóng nắp chai 52 4.3 Thi cơng mơ hình 53 4.4 Lập trình hệ thống 55 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 55 4.4.1.1 Lưu đồ giải thuật chương trình 55 4.4.1.2 Lưu đồ giải thuật chương trình 57 4.4.2 Phần mềm lập trình cho Arduino 59 4.4.2.1 Phần mềm 59 4.4.2.2 Cài driver 61 4.4.2.3 Các vùng giao diện 63 4.4.2.4 Cấu hình chương trình nạp vào board Arduino 64 vii an 4.5 Hướng dẫn sử dụng 65 CHƯƠNG KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ 66 5.1 Kết 66 5.1.1 Băng chuyền 66 5.1.2 Cảm biến loadcell 66 5.1.3 Cảm biến màu TCS 3200 67 5.1.4 Cảm biến tiệm cận E18 – D80NK 67 5.1.5 Mạch cầu H L298 động bước 67 5.1.6 Module LCD 68 5.1.7 Arduino Mega 2560 68 5.2 Nhận xét đánh giá 68 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 71 6.1 Kết luận 71 6.2 Hướng phát triển đề tài 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 74 viii an PHỤ LỤC TCS3200 BỘ Ộ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 76 PHỤ LỤC BỘ Ộ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 77 PHỤ LỤC  E18 – D80NK BỘ Ộ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 78 PHỤ LỤC  LCD 16x2 BỘ Ộ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 79 PHỤ LỤC BỘ Ộ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 80 PHỤ LỤC BỘ Ộ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 81 PHỤ LỤC Code chương trình #include "HX711.h"//Sử dụng thư viện HX711 #include #include // khai báo số đếm chai hiển thị LCD int chaidat = 0; int chailoi1 = 0; int chailoi2 = 0; // khai báo chân cảm biến tiệm cận int sensor1 = 5; int sensor2 = 6; // khai báo liệu giá trị đọc màu cảm biến màu int dataR=0; int dataG=0; int dataB=0; // khai báo chân cảm biến màu int S0 = 7; int S1 = 8; int S2 = 9; int S3 = 10; int OUT = 11; // khai báo chân kết nối với mạch cầu H int in1 = A0; int in2 = A1; int in3 = A2; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 82 PHỤ LỤC int in4 = A3; int in5 = A4; int in6 = A5; int in7 = A6; int in8 = A7; int in9 = A8; int in10 = A9; int in11 = A10; int in12 = A11; //Khai báo số bước vòng chân tương ứng mạch cầu H Stepper myStepper1(200,in1,in2,in3,in4); Stepper myStepper2(200,in5,in6,in7,in8); Stepper myStepper3(200,in9,in10,in11,in12); // nối chân hx711: chân DT nối 13, SCK nối 12 HX711 scale(13,12); //Khởi tạo với chân rs e d4 d5 d6 d7 LCD LiquidCrystal lcd(36, 34, 24, 26, 28, 30); void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(S0, OUTPUT); // set ouput, input pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(OUT, INPUT); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 83 PHỤ LỤC digitalWrite(S0, LOW); digitalWrite(S1, HIGH); pinMode(sensor1,INPUT); pinMode(sensor2,INPUT); pinMode(in1,OUTPUT); pinMode(in2,OUTPUT); pinMode(in3,OUTPUT); pinMode(in4,OUTPUT); pinMode(in5,OUTPUT); pinMode(in6,OUTPUT); pinMode(in7,OUTPUT); pinMode(in8,OUTPUT); pinMode(in9,OUTPUT); pinMode(in10,OUTPUT); pinMode(in11,OUTPUT); pinMode(in12,OUTPUT); //Thông báo LCD 1602 lcd.begin(16, 2); // hiển thị thơng tin LCD lcd.setCursor(0, 0); // vị trí hiển thị lcd.print("DAT"); // thông tin hiển thị lcd.setCursor(6, 0); lcd.print("LOI1"); lcd.setCursor(12, 0); lcd.print("LOI2"); lcd.setCursor(7, 1); lcd.print(chailoi1); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 84 PHỤ LỤC lcd.setCursor(1, 1); lcd.print(chaidat); lcd.setCursor(13, 1); lcd.print(chailoi2); } void loop() { int i = 0; digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,LOW); dataR=pulseIn(OUT,LOW); //luu gia tri tan so mau vao bien dataR delay(20); digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,HIGH); dataB=pulseIn(OUT,LOW); //luu gia tri tan so mau xanh da troi vao bien dataB delay(20); digitalWrite(S2,HIGH); digitalWrite(S3,HIGH); dataG=pulseIn(OUT,LOW); //luu gia tri tan so mau xanh la cay vao bien dataG delay(20); Serial.println(digitalRead(sensor1)); //Nếu sensor = khơng phát vật cản, sensor = phát vật cản BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 85 PHỤ LỤC if (digitalRead(sensor1) == 0) { delay(1300); Serial.print("\t| trung binh 10 lan doc:\t"); Serial.println(scale.get_units(10), 1);//In hình giá trị trung bình 10 lần đọc if((scale.get_units(10) < 550000) || (scale.get_units(10) > 612000)) { i = i + 1; } dongco1(); } if ( i == 1) { delay(2000); dongco2(); delay(50); chailoi1 = chailoi1 +1; delay(50); lcd.setCursor(7, 1); delay(50); lcd.print(chailoi1); } Serial.println(digitalRead(sensor2)); //Nếu sensor = khơng phát vật cản, sensor = phát vật cản if (digitalRead(sensor2) == 0) { delay(50); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH an 86 PHỤ LỤC if((dataB