Máy quấn dây động cơ điện tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MÁY QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ ĐIỆN TỰ ĐỘNG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Vạn Quốc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàn Tân Mã SV: 1915781003 Lớp: 19HDCA2 Sinh viên thực hiện: Lê Văn Báu Lớp: 19LDDCA2 Mã SV: 1916781001 Sinh viên thực hiện: Đặng Trung Thành Mã SV: 1915781004 Tp.HCM, ngày 24 tháng năm 2021 Lớp: 19HDCA2 GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Đồ án tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021 (Ký tên ghi rõ họ tên) (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Hoàn Tân Lê Văn Báu Đặng Trung Thành SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân i Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đồ án tốt nghiệp em nhận quan tâm, hướng dẫn đóng góp ý kiến tận tình bảo thầy Nguyễn Vạn Quốc Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Vạn Quốc quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp thời gian qua Em xin gửi tới thầy, cô Viện Kỹ Thuật Trường Đại học Công nghệ Tp Hồ Chí Minh lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc Với quan tâm, dạy dỗ, bảo tận tình chu đáo thầy cơ, đến em hồn thành đồ án tốt nghiệp đề tài “Nghiên cứu, chế tạo MÁY QUẤN DÂY ĐỘNG CƠ ĐIỆN TỰ ĐỘNG” Với điều kiện thời gian kinh nghiệm hạn chế sinh viên, đồ án tốt nghiệp tránh thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức mình, phục vụ tốt cơng tác thực tế sau Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân ii Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH vi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I GIỚI THIỆU 1.1 Cấu tạo chung 1.2 Ưu điểm máy quấn dây tự động 1.3 Khảo sát loại máy quấn dây điện từ tay 1.4 Khảo sát loại máy quấn dây điện từ đại CHƯƠNG II TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1 Tổng quan giải pháp 2.2 Sơ lược bước thực phương pháp tự động 2.2.1 Phân tích lựa chọn phương án 2.2.2 Thiết kế hệ thống điện – điện tử 12 2.2.3 Xây dựng giải thuật điều khiển 12 2.2.4 Lập trình 12 2.2.5 Thực nghiệm đánh giá kết 13 CHƯƠNG III 14 PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 14 3.1 Sơ đồ hệ thống phương pháp quấn dây tự động 14 3.2 Hệ Thống Điều Khiển 15 SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân iii GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Đồ án tốt nghiệp 3.2.1 Điều khiển vi điều khiển 15 3.2.2 Dòng vi điều khiển STM32 19 3.3 Hệ thống động lực 22 3.3.1 Cơ cấu vít me – đai ốc trượt 25 3.3.2 Truyền động đai 26 3.3.3 Sử dùng Drive A4988 điều khiển động 27 3.3.4 Động stepper 27 3.4 Hệ thống nguồn 28 3.5 Hệ thống hiển thị điều chỉnh 28 CHƯƠNG IV 30 QUY TRÌNH THIẾT KẾ 30 4.1 Cơ cấu khí 30 4.1.1 Cơ cấu quấn dây quấn dây 30 4.1.2 Cơ cấu dẫn hướng dây 32 4.1.3 Khung cấu nhả dây 37 4.2 Mạch điều khiển 40 4.2.1 Kit phát triển STM32F030C8T6 40 4.2.2 Màn hình text LCD1602 41 4.2.3 Nút nhấn 12 * 12mm 43 4.2.5 Nguồn tổ ong 12V5A 46 4.2.6 Động bước NEMA17 (Step motor 42) 47 4.2.7 Code điều khiển 48 4.3 Tính tốn, thiết kế cụm trục tịnh tiến 50 4.3.1 Chọn vật liệu, tính tốn đường kính trục vít me 50 4.3.2 Kiểm tra bền 52 4.3.3 Tính chọn động trục vít me 57 SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân iv GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc 4.3.4 4.4 Đồ án tốt nghiệp Chọn bạc dẫn hướng khớp nối lò xo 58 Tính chọn động trục dây 60 CHƯƠNG V 61 THI CÔNG, MÔ HÌNH THỰC TẾ 61 5.1 Mơ hình 3D quấn dây tự động ( Phần Khí ) 61 5.2 Mạch Động lực 62 5.3 Sơ đồ mạch thiết kế Altium 62 5.4 Lập Trình - Main 65 5.5 Mơ hình thực tế 67 CHƯƠNG VI 71 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 71 6.1 Kết đánh giá kết 71 6.1.1 Kết đạt 71 6.1.2 Ưu điểm 71 6.1.3 Hạn chế 71 6.2 Kết luận 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 74 Code Control_Step_Motor 74 SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân v Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Hình 5.3 Sơ đồ mạch ngun lí mạch điều khiển Hình 5.4 Thiết kế mạch Altium SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 64 GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc 5.4 Đồ án tốt nghiệp Lập Trình - Main SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 65 GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Đồ án tốt nghiệp Code LCD SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 66 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc 5.5 Mơ hình thực tế Hình 5.5 Mơ hình thực tế SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 67 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Hình 5.6 Mơ hình thực tế SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 68 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Hình 5.7 Mơ hình thực tế Sản phẩm thực tế thêm số cấu nhôm bên giúp máy chắn Cùng với số cải tiến so với mơ hình 3D giúp cho máy chạy xác ổn định SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 69 GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Đồ án tốt nghiệp Quá trình hoạt động Bước 1: Setup máy ( chuẩn bị ống dây cuộn dây ) Bước 2: Tăng giảm số vòng dây Bước 3: Máy tự động chạy chia đủ số vòng dây SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 70 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc CHƯƠNG VI ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN 6.1 Kết đánh giá kết 6.1.1 Kết đạt  Nghiên cứu , đánh giá loại máy quấn dây điện từ thị trường  Thiết kế, chế tạo máy quấn dây điện từ có điều khiển  Máy điện có điều khiển có đầy đủ thông số kỹ thuật hướng dẫn sử dụng 6.1.2 Ưu điểm  Được điều khiển tự động thay quấn dây tay  Nhỏ gọn, tiện lợi cho vận chuyển, sử dụng, vệ sinh bảo dưỡng máy móc  Tiết kiệm nhiều cơng sức lắp đặt sửa chữa  Là sản phẩm thực hành tốt cho sinh viên trợ giúp giảng dạy cho giảng viên nhà trường 6.1.3 Hạn chế  Gia công khí có độ xác chưa cao  Cơng suất động cịn nhỏ  Ngoại hình thơ sơ, chưa có tính thẩm mỹ  Khó ứng dụng quy mô lớn SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 71 GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc 6.2 Đồ án tốt nghiệp Kết luận Thiết bị thiết thực phục vụ cho việc giảng dạy học tập Khoa điện – Tự động hóa Nếu nhận quan tâm thầy cô giảng viên nhà trường, đề tài nghiên cứu đáng tham khảo, phục vụ cho việc chế tạo thiết bị phục vụ cho việc đào tạo nhà trường giảng viên trực tiếp giảng dạy tự làm Từ tăng cường kỹ thực hành, giảm thiểu thời gian công sức cho sinh viên theo học Đây thiết bị chế tạo lần đầu đơn chiếc, không tránh khỏi thiếu sót gia cơng chế tạo, cần thêm nhiều cải tiến để hồn thiện hơn, từ đưa vào sản xuất sử dụng đại trà Rất mong nhận thêm nhiều quan tâm đến từ môn nhà trường để cải tiến chế tạo máy quấn dây điện phục vụ cho hệ thống phòng thí nghiệm mơn Điện - Tự đơng hố SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 72 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo trình, giảng [1] Kỹ thuật quấn dây – Lê Thị Hồng Gấm – Nhà xuất giáo dục [2] Giáo trình Kỹ thuật vi xử lý- TS Vũ Khánh Lâm - Nhà xuất Thơng tin truyền thơng [3] Giáo trình Vi Điều khiển ARM – TS.Nguyễn Vũ Quỳnh – KS.Phạm Quang Huy-Nhà Xuất Thanh Niên [4] Tự Động Hóa Điều khiển thiết bị điện – Trần Văn Thịnh – Nhà xuất giáo dục [5] Động bước (STEP), phân loại, ứng dụng điều khiển 8/6/2019 https://vietmachine.com.vn/cac-loai-dong-co-buoc-step-phan-loai-ung-dungva-dieu-khien.html SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 73 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc PHỤ LỤC Code Control_Step_Motor /* * Control_Step_Motor.h * * Created on: Mar 6, 2020 * Author: Phieu Du */ #ifndef CONTROL_STEP_MOTOR_H_ #define CONTROL_STEP_MOTOR_H_ //============================================================= ============ #include "stdint.h" #include "stm32f0xx_hal.h" //============================================================= ============ /* Define Control Pin */ #define MotorX_ENA GPIOC,GPIO_PIN_15 #define MotorY_ENA GPIOB,GPIO_PIN_8 #define MotorZ_ENA GPIOB,GPIO_PIN_13 SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 74 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc #define MotorX_DIR GPIOC,GPIO_PIN_13 #define MotorY_DIR GPIOB,GPIO_PIN_7 #define MotorZ_DIR GPIOB,GPIO_PIN_14 #define MotorX_PUL GPIOC,GPIO_PIN_14 #define MotorY_PUL GPIOB,GPIO_PIN_6 #define MotorZ_PUL GPIOB,GPIO_PIN_15 #define SensorX GPIOA,GPIO_PIN_12 #define SensorY GPIOA,GPIO_PIN_11 #define SensorZ GPIOF,GPIO_PIN_2 #define EMG_Button GPIOA, GPIO_PIN_1 //============================================================= ============ /* Define Control Direction */ #define MotorX_CW #define MotorX_CCW #define MotorY_CW #define MotorY_CCW #define MotorZ_CW #define MotorZ_CCW SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân HAL_GPIO_WritePin(MotorX_DIR, RESET) HAL_GPIO_WritePin(MotorX_DIR, SET) HAL_GPIO_WritePin(MotorY_DIR, RESET) HAL_GPIO_WritePin(MotorY_DIR, SET) HAL_GPIO_WritePin(MotorZ_DIR, SET) HAL_GPIO_WritePin(MotorZ_DIR, RESET) 75 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc //============================================================= ============ /* Define Control Enable */ #define MotorX_Enable HAL_GPIO_WritePin(MotorX_ENA, SET) #define MotorY_Enable HAL_GPIO_WritePin(MotorY_ENA, SET) #define MotorZ_Enable HAL_GPIO_WritePin(MotorZ_ENA, RESET) //============================================================= ============ /* Modify Parameter */ #define Angle 0.036 // Angle of step #define Accel 2000000 #define Decel 2000000 // Accel of Step Motor #define Period_Timer_Of_Move_Speed 30 // Decrease Period_Timer_Of_Move_Speed to Increase Move_Speed of Step Motor #define Constant_Z_Move_Speed // Increase Constant_Z_Move_Speed to Increase Z_Move_Speed of Step Motor #define Period_Timer_Of_Origin_Speed 10 // Decrease Period_Timer_Of_Origin_Speed to Increase Origin_Speed of Step Motor #define Constant_XY_Origin_Speed // Decrease Constant_XY_Origin_Speed to Increase XY_Origin_Speed of Step Motor SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 76 GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Đồ án tốt nghiệp //============================================================= ============ int32_t Current_PosX; int32_t Current_PosY; int32_t Current_PosZ; uint8_t Busy_Flag_X; uint8_t Busy_Flag_Y; uint8_t Busy_Flag_Z; uint8_t Busy_Flag_XY; uint8_t Busy_Flag_XYZ; uint8_t Origin_Flag_X; uint8_t Origin_Flag_Y; uint8_t Origin_Flag_Z; uint8_t Origin_Flag; uint8_t Check_EMG; //============================================================= ============ /* Funtion */ void Motor_Init(void); void Origin_Motor(void); SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 77 GVHD: Ths Nguyễn Vạn Quốc Đồ án tốt nghiệp //void Move_MotorX(int32_t PosX); //void Move_MotorY(int32_t PosY); //void Move_MotorZ(int32_t PosZ); //void Move_MotorXY(int32_t Pos_X, int32_t Pos_Y); void Move_MotorXYZ(int32_t Pos_X, int32_t Pos_Y, int32_t Pos_Z); //void Draw_Circle_XY(int32_t Ox, int32_t Oy, uint16_t R); //============================================================= ============ #endif /* CONTROL_STEP_MOTOR_H_ */ SVTH: Lê Văn Báu Đặng Trung Thành Nguyễn Hoàn Tân 78