Mô hình phân loạiVi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp hần to lớn vào việc phát triển thông tin. Chính vì các lý do trên, việc tìm hiểu, hảo sát vi điều khiển là điều mà các sinh viên ngành điện mà đặc biệt là chuyên gành kỹ thuật điệnđiện tử phải hết sức quan tâm. Đó chính là một nhu cầu cần hiết và cấp bách đối với mỗi sinh viên, đề tài này được thực hiện chính là đáp ng nhu cầu đó. Để góp phần đáp ứng nhu cầu trên và đóng góp thêm giải pháp thay thế các ủ điều khiển lớn và phức tạp, sau một thời gian dưới sự giảng dạy của các thầy ô trường Đại học, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy và các bạn ùng khoa, tôi đã thiết kế, chế tạo Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao ùng Arduino. Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của tôi còn có hạn nên sẽ không thể ránh khỏi những sai sót. Tôi rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của hầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài.
Mục lục Lời Mở Đầu Chương 1: Tổng quan đề tài .6 1.1 Lý chọn đề tài .6 1.2 Mục tiêu đề tài .6 1.3 Đối tượng 1.4 Phương thức nghiên cứu 1.5 Ý nghia thực tế .7 CHƯƠNG SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 2.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm 2.2.1 Giới thiệu chung 2.2.2 Ưu điểm băng tải 2.2.3 Cấu tạo chung băng tải 10 2.2.4 Các loại băng tải thị trường 11 2.2.5 Các loại băng tải phân loại sản phẩm 12 2.3 Giới thiệu băng tải mơ hình 14 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN CHÍNH 18 3.1 Arduino Nano 18 3.1.1 Giới thiệu 18 3.1.2 Arduino Nano 20 3.2 Cảm biến Hồng Ngoại 23 3.4 Màn hinh Lcd 2004 25 3.5 Triết Áp Đơn 10K 27 3.6 Motor DC 28 3.6.1 Giới thiệu 28 3.6.2 Tính tốn chọn động 28 3.6.3 Thông số kỹ thuật 29 3.6.4 Cấu tạo & Hoạt động 30 3.7 Mạch Công Suất MOSFET IRF520 31 3.8 Motor Servo 33 3.8.1 Giới thiệu 33 3.8.2 Giới thiệu 34 3.8.3 Thông số kỹ thuật 36 3.8.4 Điều biến độ rộng xung .37 3.8.5 Giới hạn quay 38 3.8.6 Phân loại kích thước đặc biệt 38 3.9 Nguồn 39 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG .41 4.1 Giới thiệu 41 4.2 Các phần mềm thiết kế 43 4.2.1 Arduino IDE 43 4.2.2 Altium designer 47 4.3 Sơ đồ khối .48 4.4 Sơ đồ nguyen lý 49 4.5 Lưu đồ thuật toán 50 50 50 4.7 Code điều khiển 51 Chương 5: KẾT LUẬN .59 5.1 Ưu nhược điểm 59 5.2 Hướng phát triển .59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Danh mục hình ảnh Hình 2.1: Cấu tạo chung băng chuyền 12 Bảng 2.1: Danh sách loại băng tải 13 Hình 2.2: Băng chuyền vẽ 17 Hình 2.3: Băng chuyền vẽ 18 Hình 2.4: Băng chuyền thực tế 19 Hình 3.2 Arduino Nano 22 Hình 3.3 Arduino Nano Pinout 23 Hình 3.4: Giao diện lập trình cho Arduino 24 Hình 3.5: Cảm biến hống ngoại 25 Hình 3.6: Sơ đồ cảm biến hống ngoại .25 Hình 3.7: Màn hinh LCD 27 Hình 3.8: Triết Áp Đơn 10K 29 Hình 3.9: Kích thước động 32 Hình 3.10: Nguyên lý hoạt động phần cảm phần ứng 33 Hình 3.11: Mạch cơng suất MOSFET IRF520 34 Hình 3.12: Sơ đồ mạch công suất 35 Hình 3.13: Servo 996 36 Hình 3.14: Cấu tạo động (motor) servo .37 Hình 3.15: Sơ đồ nối dây Micro Servo 38 Hình 3.16 Kích thước Micro Servo 39 Hình 3.17: Điều khiển trục động cách điều chế độ rộng xung 40 Hình 3.18: Nguồn Adapter 12V-2A 5.5*2.1mm .41 Hình 4.1: Mơ hình hệ thống .44 Hình 4.2: Board mạch hệ thống 44 Hình 4.3: Giao diện lập trình IDE 46 Hình 4.4: Menu file phần mềm IDE 47 Hình 4.7: Cách chọn cổng COM hình IDE 48 Hình 4.5: Giao diện Altium designer 50 Hình 4.6: Sơ đồ khối 50 Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý 51 Lời Mở Đầu Ngày kỹ thuật vi điều khiển trở nên quen thuộc ngành kỹ thuật dân dụng Các vi điều khiển có khả xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà cần chip vi mạch nhỏ, dần thay tủ điều khiển lớn phức tạp mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng Vi điều khiển khơng góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà cịn góp phần to lớn vào việc phát triển thơng tin Chính lý trên, việc tìm hiểu, khảo sát vi điều khiển điều mà sinh viên ngành điện mà đặc biệt chuyên ngành kỹ thuật điện-điện tử phải quan tâm Đó nhu cầu cần thiết cấp bách sinh viên, đề tài thực đáp ứng nhu cầu Để góp phần đáp ứng nhu cầu đóng góp thêm giải pháp thay tủ điều khiển lớn phức tạp, sau thời gian giảng dạy thầy cô trường Đại học, đồng thời giúp đỡ nhiệt tình thầy bạn khoa, thiết kế, chế tạo "Mơ hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng Arduino." Do thời gian, kiến thức kinh nghiệm tơi cịn có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Tơi mong giúp đỡ tham khảo ý kiến thầy cô bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài Chương 1: Tổng quan đề tài 1.1 Lý chọn đề tài Với phát triển xã hội, khoa học kĩ thuật nói chung vi điều khiển nói riêng ngày ứng dụng hầu hết lĩnh vực Trong nhiều lĩnh vực quan tâm, có lĩnh vực vi điều khiển quan tâm nhiều vi điều khiển AVR Một số biến thể phổ biến AVR Arduino Việc tìm hiểu ứng dụng hết khả nhiều loại Arduino q trình dài lý thú hữu ích, thuận tiện, tinh gọn, khả phát triển đa dạng dòng sản phẩm phù hợp nhiều quy mơ ứng dụng Một ý tưởng khác quan tâm đông đảo diễn đàn học tập ngành điện tử tự động hóa, chưa có tài liệu thống phổ biến hướng dẫn hay cung cấp thơng tin nó, chưa giảng dạy nhiều trung tâm ứng dụng Arduino sản xuất Trước thực tiễn ấy, tơi định chọn đề tài nhằm tìm hiểu vấn đề đếm phân loại sản phẩm qua ứng dụng Arduino 1.2 Mục tiêu đề tài Mục đích nghiên cứu thơng qua đề tài tìm hiểu ứng dụng đếm phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm: - Tìm hiểu chế hoạt động - Phân tích sơ đồ nguyên lý - Nâng cao kỹ lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩm điện tử - Phát triển khả tư cho sinh viên trình nghiên cứu 1.3 Đối tượng - Thi cơng hệ thống “ Phân loại sản phẩm theo chiều cao đếm sản phẩm “ - Xây dựng mơ hình - Xây dựng lưu đồ thuật toán 1.4 Phương thức nghiên cứu - Thiết kế thi công hệ thống - Tìm hiểu nghiên cứu loại cảm biến hồng ngoại - Thiết kế lưu đồ giải thuật viết chương trình điều khiển cho Arduino - Thử nghiệm điều chỉnh để mơ hình tối ưu Đáp ứng yêu cầu thực tế 1.5 Ý nghia thực tế Mục đích nghiên cứu thơng qua đề tài tìm hiểu ứng dụng đếm phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm: - Tìm hiểu chế hoạt động - Phân tích sơ đồ nguyên lý - Nâng cao kỹ lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩm điện tử - Phát triển khả tư cho sinh viên trình nghiên cứu CHƯƠNG SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày với phát triển ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà điều khiển tự động 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 điều khiển tự động nói riêng Xuất phát từ đợt thực tập tốt nghiệp nhà máy, khu công nghiệp tham quan doanh nghiệp sản xuất, chúng em đƣợc thấy nhiều khâuddc tự động hóa q trình sản xuất Một khâu tự động dây chuyền sản xuất tự động hóa số lƣợng sản phẩm sản xuất băng tải vận chuyển sử dụng hệ thống nâng gắp phân loại sản phẩm Tuy nhiên doanh nghiệp vừa nhỏ việc tự động hóa hồn tồn chưa áp dụng khâu phân loại, đóng bao bì mà cịn sử dụng nhân cơng, nhiều cho suất thấp chưa đạt hiệu Từ điều nhìn thấy thực tế sống kiến thức mà em học trường muốn tạo hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo độ xác cao kích thước Nên em định thiết kế thi cơng mơ hình sử dụng băng chuyền để phân loại sản phẩm gần gũi với thực tế, thực tế có nhiều sản phẩm sản xuất đòi hỏi phải có kích thước tương đối xác thật có ý nghĩa chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với phát triển giới Băng tải thường dùng để di chuyển vật liệu đơn giản vật liệu rời theo phương ngang phương nghiêng Trong dây chuyền sản xuất, thiết bị sử dụng rộng rãi phương tiện để vận chuyển cấu nhẹ, xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, loại xỉ lò trạm thủy điện dùng vận chuyển nhiên liệu Trên kho bãi dùng để vận chuyển loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt số sản phẩm khác Trong số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất dùng để vận chuyển sản phẩm hoàn thành chưa hoàn thành công đoạn, phân xưởng, đồng thời dùng để loại bỏ sản phẩm không dùng 2.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm 2.2.1 Giới thiệu chung Băng tải thường dùng để di chuyển vật liệu đơn giản vật liệu rời theo phương ngang phương nghiêng Trong dây chuyền sản xuất, thiết bị sử dụng rộng rãi phương tiện để vận chuyển cấu nhẹ, xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, loại xỉ lò trạm thủy điện dùng vận chuyển nhiên liệu Trên kho bãi dùng để vận chuyển loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt số sản phẩm khác Trong số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất dùng để vận chuyển sản phẩm hoàn thành chưa hoàn thành công đoạn, phân xưởng, đồng thời dùng để loại bỏ sản phẩm không dùng 2.2.2 Ưu điểm băng tải - Cấu tạo đơn giản, bền, có khả vận chuyển rời đơn theo - hướng nằm ngang, nằm nghiêng kết hợp nằm ngang với nằm nghiêng - Vốn đầu tư khơng lớn lắm, tự động được, vận hành đơn giản, bảo - dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, suất cao tiêu hao lượng so với máy vận chuyển khác không lớn 10 Bên cạnh việc chọn bo phần quan trọng chọn cổng COM Hình bên minh họa cho việc chọn cổng COM Khi lần đầu gắn mạch Arduino vào máy tính, người sử dụng cần nhấn chọn cổng COM cách vào Tools -> Serial Port (một số phiên dùng từ Port) sau nhấn chọn cổng COM, ví dụ COM1 Những lần sau đưa board Arduino vào máy tính không cần chọn cổng COM, đưa board Arduino khác vào máy cần phải chọn lại cổng COM, quy trình thực tương tự Hình 4.7: Cách chọn cổng COM hình IDE 48 4.2.2 Altium designer Altium Designer trước có tên gọi quen thuộc Protel DXP, công cụ vẽ mạch điện tử mạnh Được phát triển hãng Altium Limited Altium designer phần mềm chuyên nghành sử dụng thiết kế mạch điện tử Nó phần mềm mạnh với nhiều tính thú vị, nhiên phần mềm cịn người biết đến so với phần mềm thiết kế mạch khác orcad hay proteus Altium Designer có số đặc trưng sau: - Giao diện thiết kế, quản lý chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên cho tài liệu thiết kế - Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, dây tự động theo thuật tốn tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm giải pháp thiết kế chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo tham số - Mở, xem in file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ thơng tin linh kiện, netlist, liệu vẽ, kích thước, số lượng… - Hệ thống thư viện linh kiện phong phú, chi tiết hoàn chỉnh bao gồm tất linh kiện nhúng, số, tương tự… - Đặt sửa đối tượng lớp khí, định nghĩa luật thiết kế, tùy chỉnh lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện PCB - Mô mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực khơng gian chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mơ hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho 2D 3D - Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA ngược lại 49 Từ đó, thấy Altium designer có nhiều điểm mạnh so với phần mềm khác đặt luật thiết kế, quản lý đề tài mô dễ dàng, giao diện thân thiện,… Hình 4.5: Giao diện Altium designer 4.3 Sơ đồ khối Hình 4.6: Sơ đồ khối 50 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 Khối hiển thị (LCD 1602): hiển thị số lượng đếm từ cảm biến Khối phân loại (Băng tải, Servo): phân sản phẩm thành nhiều loại theo yêu cầu mơ hình đề tài Khối tín hiệu cảm biến hồng ngoại: phát vật thể truyền tín hiệu khối xử lý để mã hóa liệu 4.4 Sơ đồ nguyen lý Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý 51 4.5 Lưu đồ thuật toán Bắt đầu Đ Giá trị biến trở Điều khiển Vật cao >= Số lượn S Tốc độ quay động Vật cao Điều khiển cấu gạt 30 Số lượng vừa +1 Đ S Băng tải tiếp tục chạy Số lượng thấp + Hiển thi LCD 52 4.7 Code điều khiển #include #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4); // set the LCD address to 0x27 for a 16 chars and line display #define VR1 A0 #define Servo1 #define Servo2 #define IR1 10 #define IR2 #define IR3 #define mor Servo sv1; Servo sv2; 53 int pwm; int mo=0; int dong=100; int percent; unsigned long times; char text[20]; int cao=0; int trungbinh=0; int thap=0; void setup() { Serial.begin(115200); sv1.attach(Servo1); sv2.attach(Servo2); pinMode(VR1,INPUT); pinMode(IR1,INPUT); pinMode(IR2,INPUT); pinMode(IR3,INPUT); pinMode(mor,OUTPUT); lcd.init(); // initialize the lcd // Print a message to the LCD lcd.backlight(); lcd.setCursor(3,0); lcd.print("DO AN BANG TAI"); digitalWrite(mor,1); 54 sv1.write(mo); sv2.write(mo); } void loop() { pwm=map(analogRead(VR1),0,1023,255,50); percent=map(pwm,255,50,0,100); Serial.println(pwm); analogWrite(mor,pwm); lcd.setCursor(10,1); sprintf(text,"Speed:%d ",percent); lcd.print(text); lcd.setCursor(19,1); lcd.print("%"); lcd.setCursor(0,1); sprintf(text,"Cao: %d ", cao); lcd.print(text); lcd.setCursor(0,2); sprintf(text,"Vua: %d ", trungbinh); lcd.print(text); lcd.setCursor(0,3); sprintf(text,"Thap: %d ", thap); 55 lcd.print(text); if(percent>55){ if(digitalRead(IR1)==0){ times=millis(); while(millis()-times