GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết của máy kiểm tra độ bền thiết bị văn phòng
Trong bối cảnh thế giới ngày càng hiện đại, nhu cầu về sản phẩm chất lượng và độ bền cao ngày càng trở nên cấp thiết Các nhà sản xuất, đặc biệt trong ngành chế tạo, đã chú trọng đến việc kiểm tra và kiểm định chất lượng ghế trong dây chuyền sản xuất Tại Việt Nam, việc nghiên cứu và sản xuất máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế còn hạn chế, chủ yếu do doanh nghiệp nhỏ và sản xuất tại nhà Hiện nay, nhiều doanh nghiệp lớn phải nhập khẩu máy kiểm tra từ nước ngoài, chủ yếu từ Trung Quốc, Nhật Bản, Mỹ và Hà Lan, để nâng cấp dây chuyền sản xuất Mặc dù việc nhập khẩu từ Trung Quốc giúp tiết kiệm chi phí, nhưng tổng chi phí vẫn khá cao, lên đến hàng tỷ đồng Việt Nam.
Nâng cao chất lượng và tuổi thọ của sản phẩm không chỉ giúp giảm chi phí tiêu dùng cho người dân mà còn giảm thiểu lượng rác thải từ những chiếc ghế hư hỏng Việc kéo dài tuổi thọ ghế góp phần bảo vệ rừng và tài nguyên môi trường, đồng thời bảo vệ môi trường sống trên trái đất - một vấn đề ngày càng được quan tâm trong cuộc sống hiện đại.
Kiểm soát và phân tích độ của ghế giúp doanh nghiệp định giá sản phẩm hợp lý, nâng cao giá trị và tính cạnh tranh Thông số tuổi thọ của ghế được đưa vào chi tiết sản phẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho khách hàng trong việc lựa chọn mua sắm.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của máy kiểm tra độ bền mỏi thiết bị văn phòng
Đề tài nghiên cứu không chỉ góp phần phát triển các hệ thống cơ điện tử mà còn nâng cao chất lượng và tuổi thọ sản phẩm ghế văn phòng, bảo vệ quyền lợi người tiêu dùng Nó đóng góp vào sự phát triển công nghệ trong kiểm tra chất lượng sản phẩm trong dây chuyền sản xuất công nghiệp tại Việt Nam Các sản phẩm được sản xuất với chất lượng đảm bảo, có giá trị phù hợp với thị trường, từ đó thúc đẩy cạnh tranh lành mạnh và đáp ứng nhu cầu thị trường hiệu quả.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Máy kiểm tra độ bền mỏi thiết bị văn phòng
Đề tài thiết kế và chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi cho thiết bị văn phòng sẽ được thực hiện trong vòng sáu tháng với sự hỗ trợ từ nhà trường và giảng viên Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, bao gồm việc thực hiện các giai đoạn kiểm tra cho nhiều bộ phận khác nhau Nhóm nghiên cứu sẽ mô phỏng các tác động thực tế khi người tiêu dùng sử dụng ghế, từ đó phát triển các cơ cấu kiểm tra phù hợp cho từng quá trình Mục tiêu là thiết kế và chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, với quá trình kiểm tra mô phỏng lực ngồi xuống và tựa vào lưng ghế, nhằm xây dựng mô hình thí nghiệm dựa trên nguyên lý và cơ cấu kiểm tra độ bền của ghế Cuối cùng, nhóm sẽ phát triển mô hình điều khiển cho hệ thống dựa trên mô hình đã thực hiện.
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận
Nhóm nghiên cứu đã tham khảo nhiều nguồn tài liệu từ sách, tạp chí khoa học, và internet để nắm vững các nghiên cứu trước đây liên quan đến máy kiểm tra độ bền mỏi Họ cũng xem xét các tài liệu về khí nén, nguyên lý chi tiết máy, và điều khiển tự động nhằm phát triển sản phẩm một cách tối đa Kết quả là, nhóm đã xây dựng những cơ sở vững chắc để nâng cao hiệu quả và tính năng của sản phẩm.
Học hỏi kiến thức và tham khảo ý kiến từ giảng viên hướng dẫn là rất quan trọng Sự hỗ trợ từ các trang thiết bị và cơ sở vật chất của nhà trường cũng đóng vai trò thiết yếu trong quá trình học tập.
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
Xác định được cách thức để tiếp cận cũng như thực hiện đề tài qua một số phương pháp như sau:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết bao gồm việc phân tích tổng hợp để thu thập thông tin từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau như sách, báo và internet, có liên quan đến đề tài nghiên cứu Qua đó, dữ liệu được phân loại và hệ thống hóa thành các phần riêng biệt như cơ khí, khí nén, lập trình điều khiển, điện và IOT.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn bao gồm việc thực hiện quan sát khoa học để kiểm chứng các kiến thức đã thu thập, thiết kế và kết quả của đề tài Đồng thời, việc kết hợp với phương pháp chuyên gia cho phép tham vấn ý kiến từ giảng viên hướng dẫn, từ đó nâng cao tính chính xác và hiệu quả của nghiên cứu.
Phương pháp toán học được áp dụng để thiết kế và tính toán các cấu kiện cơ khí trong hệ thống, đồng thời giúp lựa chọn thiết bị phù hợp Ngoài ra, phương pháp này còn hỗ trợ trong việc phân tích và xử lý dữ liệu đầu vào cũng như kết quả thu thập trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
1.6 Kết cấu của ĐATN ĐATN bao gồm 5 chương, trong đó chương 2 trình bày tóm tắt những lý thuyết, nghiên cứu trong và ngoài nước trước đây có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu hẹp của đề tài Chương 3 trình bày về các lý thuyết giải quyết các vấn đề liên quan đến nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi ghế Chương 4 trình bày về các yêu cầu của đề tài, các phương hướng và các giải pháp cụ thể để giải quyết các vấn đề, chọn giải pháp thực hiện và nêu rõ các bước công việc cần thực hiện để triển khải giải pháp đã chọn Trình bày về các tính toán, thiết kế máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế bao gồm phần cơ khí và phần điều khiển Chương 5 trình bày về phần thực nghiệm và đánh giá
Thử nghiệm rung động và chấn động được thực hiện để đánh giá sự ổn định và độ bền của ghế Máy kiểm tra độ bền cơ học đo độ bền mỏi của ghế thông qua các thử nghiệm như tải trọng, áp lực và biến dạng Các phương pháp thử nghiệm như độ bền tĩnh, độ bền động và độ bền mệt mỏi được áp dụng để đánh giá hiệu suất và tuổi thọ của sản phẩm Máy kiểm tra bền mỏi căng-tĩnh, một phần của nghiên cứu này, kiểm tra độ bền mỏi khi ghế chịu tải trọng căng-tĩnh, sử dụng các phương pháp như thử nghiệm kéo căng, nén, uốn và xoắn Các máy kiểm tra này thường trang bị cảm biến lực và cảm biến biên độ để ghi nhận và đo lường các thông số quan trọng trong quá trình thử nghiệm.
Tải trọng căng-tĩnh là lực tác động tĩnh lên cấu trúc hoặc vật liệu trong một thời điểm cố định, không thay đổi theo thời gian, thường được áp dụng đồng đều và ổn định Trong kiểm tra độ bền mỏi của ghế, tải trọng này mô phỏng tình huống người dùng ngồi lâu mà không có sự thay đổi đột ngột Việc áp dụng tải trọng căng-tĩnh tuân theo các tiêu chuẩn cụ thể nhằm đảm bảo ghế đáp ứng yêu cầu về độ bền và an toàn Nghiên cứu về máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế bao gồm nhiều khâu như kiểm tra chân ghế, lực tác động và độ bền của mặt ghế và tựa ghế Máy kiểm tra sẽ tác động lực vào mặt ghế và tựa ghế dựa trên hành vi ngồi của người dùng Quá trình kiểm tra lặp đi lặp lại sẽ ghi lại số chu kỳ cho đến khi ghế bị phá huỷ do mỏi, và dữ liệu từ cảm biến sẽ được sử dụng để đo độ dịch chuyển trong thời gian ngắn.
Để xác định khoảng cách dịch chuyển so với vị trí ban đầu, máy sử dụng hai xy lanh khí nén để mô phỏng lực tác động vào ghế Hệ thống điều khiển được lập trình bằng vi điều khiển STM32F407-VET6, áp dụng thuật toán PID để xây dựng mô hình điều khiển Ngoài ra, công nghệ IoT được tích hợp để điều khiển thiết bị qua ứng dụng điện thoại và thu thập, giám sát trạng thái Để kết luận độ bền của ghế sau quá trình kiểm tra, phương pháp xác định số chu kỳ sẽ được áp dụng.
Thu thập dữ liệu là quá trình quan trọng trong việc ghi nhận các thông tin liên quan đến hoạt động của máy Điều này bao gồm việc thu thập thông tin về tải trọng, tần số tác động, chu kỳ tải trọng và độ dịch chuyển của ghế sau khi hoàn tất quá trình kiểm tra.
Để xác định đường cong mỏi, cần dựa vào dữ liệu thử nghiệm hoặc thông tin từ các nghiên cứu trước đó Đường cong mệt mỏi thể hiện mối quan hệ giữa số lần tác động và chuyển vị của bộ phận ghế, giúp đánh giá độ bền và khả năng chịu tải của vật liệu hoặc cấu trúc.
Đánh giá độ bền của máy là việc so sánh số lần tác động dự đoán với giới hạn mệt mỏi của vật liệu hoặc cấu trúc, từ đó xác định tuổi thọ dự kiến Tuổi thọ này phụ thuộc vào số lần tác động và chu kỳ tải trọng Nếu số lần tác động dự đoán vượt quá giới hạn mệt mỏi, điều này có thể chỉ ra rằng máy có nguy cơ gặp sự hỏng hóc hoặc suy giảm hiệu năng.
Việc xác định độ bền của ghế chỉ là một ước lượng và có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm các điều kiện vận hành và môi trường cụ thể.
Hình 2 1: Máy kiểm tra độ bền mỏi ghế với tải trọng đột ngột [16]
2.2 Đặc tính của máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Máy kiểm tra độ bền mỏi thiết bị văn phòng
Đề tài thiết kế và chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi cho ghế văn phòng sẽ được thực hiện trong sáu tháng dưới sự hướng dẫn của giảng viên và hỗ trợ từ nhà trường Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, bao gồm các giai đoạn kiểm tra nhiều bộ phận khác nhau và mô phỏng các tác động thực tế khi người tiêu dùng sử dụng ghế Nhóm nghiên cứu sẽ thiết kế và chế tạo máy kiểm tra với quá trình mô phỏng lực ngồi xuống và tựa vào lưng ghế, từ đó xây dựng mô hình thí nghiệm dựa trên nguyên lý và cơ cấu kiểm tra độ bền của ghế, cùng với mô hình điều khiển cho hệ thống.
Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Cơ sở phương pháp luận
Nhóm nghiên cứu đã tham khảo nhiều nguồn tài liệu từ sách, tạp chí khoa học, và nghiên cứu trên internet để củng cố kiến thức về máy kiểm tra độ bền mỏi Họ cũng xem xét các tài liệu liên quan đến khí nén, nguyên lý chi tiết máy và điều khiển tự động Qua đó, nhóm đã xây dựng cơ sở vững chắc và phát triển tối đa sản phẩm của mình.
Học hỏi kiến thức và tham khảo ý kiến từ giảng viên hướng dẫn là rất quan trọng, cùng với sự hỗ trợ từ các trang thiết bị và cơ sở vật chất do nhà trường cung cấp.
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể
Xác định được cách thức để tiếp cận cũng như thực hiện đề tài qua một số phương pháp như sau:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết bao gồm việc phân tích tổng hợp để thu thập thông tin từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau như sách, báo và internet, có liên quan đến đề tài Sau đó, dữ liệu được phân loại và hệ thống hóa thành các bộ phận riêng biệt, bao gồm phần cơ khí, khí nén, lập trình điều khiển, điện và IoT.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn bao gồm việc thực hiện quan sát khoa học để kiểm chứng các kiến thức đã thu thập, thiết kế và kết quả của đề tài Ngoài ra, việc kết hợp phương pháp chuyên gia giúp tham vấn ý kiến từ giảng viên hướng dẫn, từ đó nâng cao chất lượng nghiên cứu.
Phương pháp toán học được áp dụng để thiết kế và tính toán cho việc chế tạo cấu kiện cơ khí trong hệ thống Nó cũng giúp trong việc lựa chọn thiết bị sử dụng, phân tích và xử lý dữ liệu đầu vào cũng như kết quả thu thập trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Kết cấu của ĐATN
ĐATN gồm 5 chương, trong đó chương 2 tóm tắt các lý thuyết và nghiên cứu liên quan đến đề tài Chương 3 tập trung vào lý thuyết giải quyết vấn đề thiết kế và chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi ghế Chương 4 nêu rõ yêu cầu của đề tài, phương hướng và giải pháp cụ thể để thực hiện, cùng với các bước công việc cần triển khai Cuối cùng, chương 5 trình bày phần thực nghiệm và đánh giá kết quả.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện bốn loại thử nghiệm để đánh giá độ ổn định và độ bền của ghế Đầu tiên là thử nghiệm rung động và chấn động, nhằm tạo ra các tác động và phân tích phản ứng của ghế Thứ hai, máy kiểm tra độ bền cơ học được sử dụng để đo độ bền mỏi thông qua các thử nghiệm như tải trọng, áp lực, biến dạng và tác động, áp dụng các phương pháp thử như độ bền tĩnh, động và mệt mỏi Cuối cùng, máy kiểm tra bền mỏi căng-tĩnh, nghiên cứu trong đề tài này, được sử dụng để kiểm tra độ bền mỏi của ghế dưới tải trọng căng-tĩnh với các phương pháp thử như kéo căng, nén, uốn và xoắn Các máy kiểm tra này thường được trang bị cảm biến lực và cảm biến biên độ để ghi nhận và đo lường các thông số quan trọng trong quá trình thử nghiệm.
Tải trọng căng-tĩnh là lực tác động tĩnh lên cấu trúc hoặc vật liệu trong thời gian cố định, không có biến đổi Trong kiểm tra độ bền mỏi của ghế, tải trọng này được áp dụng đều đặn để mô phỏng tình huống người dùng ngồi lâu mà không thay đổi tải trọng Việc áp dụng tải trọng căng-tĩnh tuân theo các tiêu chuẩn cụ thể, đảm bảo ghế đáp ứng yêu cầu về độ bền và an toàn Nghiên cứu máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế bao gồm nhiều khâu như kiểm tra chân ghế, lực tác động và độ bền của mặt ghế và tựa ghế Quá trình kiểm tra dựa trên hành vi người dùng khi ngồi và tựa lưng vào ghế, với lực tác động lần lượt lên mặt ghế và tựa ghế Sau nhiều chu kỳ kiểm tra, hệ thống sẽ ghi lại số lần chu kỳ cho đến khi ghế bị phá huỷ do mỏi, và nếu kiểm tra trong thời gian ngắn, dữ liệu sẽ được thu thập từ cảm biến đo độ dịch chuyển.
Để xác định khoảng cách dịch chuyển so với vị trí ban đầu, lực tác động vào ghế được mô phỏng qua hai xy lanh khí nén Hệ thống sử dụng vi điều khiển STM32F407-VET6 để lập trình và điều khiển máy, áp dụng thuật toán PID để xây dựng mô hình điều khiển hiệu quả Ngoài ra, công nghệ IoT được tích hợp để điều khiển thiết bị qua ứng dụng điện thoại và giám sát trạng thái Để đánh giá độ bền của ghế sau quá trình kiểm tra, phương pháp xác định số chu kỳ sẽ được áp dụng.
Thu thập dữ liệu là quá trình quan trọng trong việc ghi nhận các thông tin liên quan đến hoạt động của máy, bao gồm tải trọng, tần số tác động, chu kỳ tải trọng và độ dịch chuyển của ghế sau khi hoàn tất kiểm tra.
Để xác định đường cong mỏi, cần dựa vào dữ liệu thử nghiệm hoặc thông tin từ các nghiên cứu trước đó Đường cong mệt mỏi thể hiện mối quan hệ giữa số lần tác động và chuyển vị của bộ phận ghế, giúp đánh giá độ bền và khả năng chịu tải của vật liệu hoặc cấu trúc.
Để đánh giá độ bền của máy, cần so sánh số lần tác động dự đoán với giới hạn mệt mỏi của vật liệu hoặc cấu trúc Tuổi thọ dự kiến của máy sẽ phụ thuộc vào số lần tác động và chu kỳ tải trọng Nếu số lần tác động dự đoán vượt quá giới hạn mệt mỏi, đây có thể là dấu hiệu cho thấy máy có nguy cơ hỏng hóc hoặc suy giảm hiệu năng.
Việc xác định độ bền của ghế chỉ là một ước lượng, và có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau Ngoài ra, các điều kiện vận hành và môi trường cụ thể cũng đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến độ bền của ghế.
Hình 2 1: Máy kiểm tra độ bền mỏi ghế với tải trọng đột ngột [16]
2.2 Đặc tính của máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế
Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế có khả năng áp dụng cho nhiều loại ghế khác nhau Thiết kế của máy cho phép kiểm tra ghế có tựa thông qua hai cụm xy lanh, tạo ra lực tác động lên các bộ phận của ghế Đối với ghế không có tựa lưng, máy cũng có thể thực hiện kiểm tra hiệu quả.
Hệ thống khí nén mang lại nhiều ưu điểm cho máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, bao gồm thiết kế đơn giản, an toàn và độ bền, độ tin cậy cao Việc sử dụng khí nén để tạo lực mô phỏng giúp nâng cao hiệu quả và khả năng hoạt động của máy.
Quá trình kiểm tra độ bền của ghế yêu cầu thực hiện hàng nghìn chu kỳ tác động lực, với mỗi chu kỳ kiểm tra kéo dài khoảng 4 giây Do đó, máy phải vận hành liên tục trong một khoảng thời gian dài, khiến khung máy phải chịu đựng phản lực liên tục.
2.3 Kết cấu của máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế
Một máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế có thể có các thành phần và kết cấu sau:
Khung máy là bộ phận chịu lực chính, được thiết kế để đảm bảo khả năng chịu tải trọng và cung cấp độ ổn định cho các thành phần khác trong máy.
Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế sử dụng hệ thống tạo lực, bao gồm xy lanh khí nén, để tác động lên ghế Hệ thống này đảm bảo tạo ra lực tác động và biên độ cần thiết cho quá trình kiểm tra.
Bộ điều khiển máy kiểm tra, được trang bị bộ vi xử lý, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh quy trình kiểm tra và thu thập dữ liệu từ các cảm biến Chức năng chính của bộ điều khiển là đánh giá độ bền mỏi của ghế, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình thử nghiệm.
- Cơ cấu cố định ghế: Đây là cơ cấu giúp giữ ghế ở trạng thái ổn định trong suốt quá trình kiểm tra ghế
Ghế thử nghiệm là thiết bị được sử dụng để kiểm tra độ bền và tính năng của các loại ghế khác nhau, bao gồm ghế văn phòng và ghế gỗ có tựa Các ghế thử nghiệm có thiết kế và kích thước đa dạng, phù hợp với mục đích và tiêu chuẩn kiểm tra cụ thể Điều này giúp đảm bảo rằng sản phẩm cuối cùng đáp ứng được yêu cầu chất lượng và sự thoải mái cho người sử dụng.
- Chiều cao trong kích thước ghế văn phòng từ đất đến mặt ngồi: từ 450 – 480 mm
- Chiều cao lưng ghế văn phòng: từ 900 – 1300 mm
- Chiều rộng của kích thước ghế làm việc: từ 450 – 550 mm
- Chiều sâu của kích thước ghế làm việc: từ 400 – 500 mm
TỔNG QUAN MÁY KIỂM TRA ĐỘ BỀN MỎI GHẾ
Đặc tính của máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế
Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế có khả năng áp dụng cho nhiều loại ghế khác nhau Thiết kế của máy cho phép kiểm tra ghế có tựa thông qua hai cụm xy lanh, tạo lực tác động lần lượt lên các bộ phận của ghế Đối với ghế không có tựa lưng, máy vẫn đảm bảo hiệu quả kiểm tra.
Hệ thống khí nén mang lại nhiều ưu điểm khi áp dụng cho máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, bao gồm thiết kế đơn giản, an toàn, và độ bền, độ tin cậy cao.
Quá trình kiểm tra độ bền của ghế yêu cầu thực hiện hàng nghìn chu kỳ tác động lực, với mỗi chu kỳ kiểm tra kéo dài khoảng 4 giây Do đó, thời gian vận hành máy kéo dài và khung máy phải chịu đựng phản lực liên tục trong suốt quá trình này.
Kết cấu của máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế
Một máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế có thể có các thành phần và kết cấu sau:
Khung máy là phần chịu lực chính, được thiết kế để đảm bảo khả năng chịu tải trọng và cung cấp độ ổn định cho các bộ phận khác của máy.
Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế sử dụng hệ thống tạo lực với xy lanh khí nén, giúp tạo ra lực tác động và biên độ cần thiết cho quá trình kiểm tra.
Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế được điều khiển bởi một bộ vi xử lý, giúp điều chỉnh quá trình kiểm tra và thu thập dữ liệu từ các cảm biến Bộ điều khiển này đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả và độ chính xác của quá trình kiểm tra.
- Cơ cấu cố định ghế: Đây là cơ cấu giúp giữ ghế ở trạng thái ổn định trong suốt quá trình kiểm tra ghế
Ghế thử nghiệm là đối tượng được sử dụng để kiểm tra, với thiết kế và kích thước đa dạng tùy thuộc vào mục đích và tiêu chuẩn kiểm tra Các loại ghế văn phòng và ghế gỗ có tựa thường được chú trọng về tính năng và độ bền, đảm bảo đáp ứng yêu cầu sử dụng trong môi trường làm việc và sinh hoạt.
- Chiều cao trong kích thước ghế văn phòng từ đất đến mặt ngồi: từ 450 – 480 mm
- Chiều cao lưng ghế văn phòng: từ 900 – 1300 mm
- Chiều rộng của kích thước ghế làm việc: từ 450 – 550 mm
- Chiều sâu của kích thước ghế làm việc: từ 400 – 500 mm
Các mẫu ghế xoay văn phòng thường được cấu tạo từ các bộ phận chính như lưng ghế, mặt ghế và đệm ngồi, tay vịn, cụm piston nâng hạ ghế, trục ghế, cùng với chận sao di chuyển thường có 5 bánh xe.
Hình 2 3: Cấu tạo của ghế [9]
Hệ thống đo lường của máy kiểm tra độ bền mỏi ghế được trang bị cảm biến lực (loadcell) và các thiết bị ghi nhận thông số quan trọng trong quá trình thử nghiệm Các thông số này bao gồm lực tác động, biên độ, thời gian hoạt động, số lần tác động và nhiều yếu tố khác liên quan đến độ bền của ghế.
Máy kiểm tra được trang bị giao diện người dùng thân thiện, cho phép điều chỉnh các thiết lập và theo dõi quá trình kiểm tra dễ dàng Giao diện này bao gồm màn hình từ đầu cân, chức năng điều áp và ứng dụng Android để tương tác, giúp hiển thị thông tin một cách trực quan.
Mỗi máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế có thiết kế và kết cấu đa dạng, phù hợp với mục đích sử dụng và yêu cầu cụ thể của quá trình kiểm tra.
Các nghiên cứu liên quan đến đề tài
2.4.1 Các nghiên cứu ngoài nước
Trung Quốc nổi bật với công nghệ máy kiểm tra độ bền mỏi ghế, đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất Việt Nam thường xuyên nhập khẩu các loại máy móc từ quốc gia này, đặc biệt là máy kiểm tra chất lượng.
Hình 2 4: Máy kiểm tra độ bền mỏi ghế mô phỏng lực ngồi [16]
Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế với tải trọng tác động đột ngột là thiết bị quan trọng để đánh giá chất lượng và độ bền ghế văn phòng Thiết bị này mô phỏng các tình huống tác động đột ngột lên ghế, như người dùng ngồi xuống nhanh hoặc thay đổi tư thế đột ngột Cấu trúc máy bao gồm khung chịu lực vững chắc và hệ thống tạo lực tác động đột ngột.
Hệ thống tạo lực sử dụng bộ truyền động hoặc xy lanh khí nén để tạo ra tải trọng tác động, cho phép điều chỉnh cường độ và thời gian tác động theo yêu cầu kiểm tra cụ thể.
Hình 2 5: Máy kiểm tra độ bền mỏi Gester với lực tác động đột ngột [17]
Máy kiểm tra độ bền mỏi mặt ghế và tựa ghế là công cụ thiết yếu để đánh giá chất lượng ghế văn phòng Thiết bị này áp dụng lực lên các thành phần ghế nhằm kiểm tra khả năng chịu đựng và tuổi thọ Quá trình kiểm tra bắt đầu bằng việc đặt ghế lên khung chịu lực và định vị chính xác Hệ thống sẽ kích hoạt để tác động lực lên mặt ghế và tựa ghế, với tải trọng được áp dụng tại các điểm cụ thể Máy kiểm tra thường được điều khiển bằng phần mềm, cho phép thu thập dữ liệu về lực tác động, thời gian và phản hồi của ghế Dữ liệu này giúp đánh giá độ bền và xác định khả năng đáp ứng các tiêu chuẩn về độ bền mỏi.
Hình 2 6: Máy kiểm tra độ mỏi ghế với tác động ngồi và tựa ghế của JTM [19]
Máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế là thiết bị quan trọng giúp đảm bảo chất lượng và an toàn cho sản phẩm ghế văn phòng Thiết bị này hỗ trợ các nhà sản xuất và nhà thiết kế trong việc đánh giá và cải thiện độ bền của ghế, từ đó đáp ứng tốt hơn yêu cầu và mong đợi của người sử dụng.
Các máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế sử dụng hệ thống xy lanh khí nén để tạo ra lực tác động, giúp đánh giá hiệu suất và độ bền của sản phẩm Những thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng ghế trước khi đưa ra thị trường.
Hệ thống được thiết kế để mô phỏng lực tác động của con người khi sử dụng, với khung bao được làm bằng nhôm định hình Ngoài ra, sắt hộp cũng là một lựa chọn phù hợp cho vật liệu làm khung bao cho máy.
2.4.2 Các nghiên cứu trong nước
Hiện nay, Việt Nam chưa có công ty nào chuyên nghiên cứu và chế tạo máy kiểm tra độ bền ghế, khiến nhiều doanh nghiệp phải nhập khẩu máy từ nước ngoài Tuy nhiên, việc kiểm tra độ bền mỏi của ghế là rất quan trọng trong quy trình sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm Các công ty sản xuất ghế trong nước đã bắt đầu chú trọng đến việc cung cấp dịch vụ kiểm tra ghế và nghiên cứu, chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi, cho thấy sự phát triển trong ngành công nghiệp nội thất.
Mặc dù chưa có công ty sản xuất máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, nhưng đã có một số nghiên cứu đáng chú ý về lĩnh vực này Một trong những đề tài tiêu biểu là “Thiết kế máy thử mỏi cho ghế nhựa”, do sinh viên Nguyễn Hồng Thái, Hoàng Tùng và Đặng Quốc Thái thực hiện trong khóa học 2017-2021, thuộc ngành Công nghệ kỹ thuật chế tạo máy.
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Mai Văn, đang thực hiện nghiên cứu về hệ thống kiểm tra độ bền mỏi của ghế nhựa loại thấp và các chi tiết nhựa.
Hình 2 7: Máy kiểm tra độ bền mỏi ghế nhựa [6]
Với hệ thống này, Nhóm sinh viên đã sử dụng động cơ thông qua hệ truyền động xích để tạo lực tác động lực vào mẫu thử nghiệm.
Các tồn tại của máy kiểm tra độ bền mỏi
Chi phí nhập khẩu máy kiểm tra độ bền mỏi từ nước ngoài là một thách thức lớn đối với các doanh nghiệp Việt Nam Việc chế tạo, lắp đặt và duy trì máy này đòi hỏi một khoản đầu tư tài chính đáng kể Sự phức tạp trong công nghệ và kiến thức kỹ thuật, cùng với việc sử dụng vật liệu chất lượng cao và thiết bị đo lường chính xác, đều làm tăng chi phí tổng thể Do đó, việc sở hữu máy kiểm tra độ bền mỏi trở nên khó khăn cho những doanh nghiệp có nguồn lực hạn chế.
Máy kiểm tra độ bền mỏi có giới hạn trong việc áp dụng cho các loại ghế khác nhau do thiết kế, cấu trúc và vật liệu riêng biệt của từng loại Mặc dù máy có thể được tùy chỉnh cho một loại ghế cụ thể, nhưng không thể sử dụng trực tiếp cho các loại ghế khác mà không cần điều chỉnh Điều này yêu cầu phải cấu hình lại máy kiểm tra, làm tăng độ phức tạp và chi phí trong quá trình kiểm tra.
Nghiên cứu về máy kiểm tra độ bền mỏi ghế tại Việt Nam chưa phát triển mạnh mẽ như ở nhiều quốc gia khác Số lượng nghiên cứu trong lĩnh vực này còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào một số khía cạnh cụ thể.
Sản phẩm này tương thích với nhiều mẫu ghế và sử dụng vi điều khiển STM32 thay vì PLC như các hãng khác Vi điều khiển STM32 mạnh mẽ với đầy đủ cổng giao tiếp phù hợp cho phần điều khiển máy Ứng dụng IoT được tích hợp để thực hiện việc điều khiển và giám sát trạng thái thông qua ứng dụng trên điện thoại.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Các tồn tại của máy kiểm tra độ bền mỏi
3.1.1 Hiện tượng phá hủy mỏi
Phá huỷ mỏi là hiện tượng xảy ra khi vật liệu hoặc cấu trúc không còn khả năng chịu đựng mệt mỏi từ tải trọng đột ngột hoặc biến đổi lặp lại Quá trình này dẫn đến sự suy yếu và mất tính chất cơ học của vật liệu, gây ra sự hình thành và mở rộng các vết nứt.
Hình 3 1: Chi tiết bị phá huỷ mỏi [12]
Các giai đoạn của quá trình phá huỷ mỏi bao gồm:
Giai đoạn khởi đầu là thời điểm tải trọng bắt đầu tác động lên vật liệu, dẫn đến sự hình thành các vết nứt ban đầu Những vết nứt này thường xuất hiện tại các điểm yếu, góc cạnh hoặc những khuyết tật có sẵn trong vật liệu.
Trong giai đoạn mở rộng, các vết nứt bắt đầu lan rộng dưới tác động của tải trọng Quá trình này xảy ra do căng thẳng lặp lại tại khu vực gần vết nứt, dẫn đến sự hình thành một vùng căng thẳng tập trung.
Trong giai đoạn gia tăng, các vết nứt tiếp tục mở rộng với sự gia tăng kích thước và độ dài không đáng kể Cấu trúc hoặc vật liệu có khả năng chịu đựng sự gia tăng này trong một khoảng thời gian nhất định.
Trong giai đoạn gia tăng nhanh, các vết nứt mở rộng với tốc độ nhanh chóng, dẫn đến sự suy yếu nghiêm trọng của vật liệu hoặc cấu trúc Hiện tượng này xảy ra khi độ dài của vết nứt vượt qua một giá trị nhất định, gây ra sự mất cân bằng giữa sức căng và sức chịu đựng của vật liệu, từ đó dẫn đến sự phá huỷ nhanh chóng.
Hiện tượng phá huỷ mỏi xảy ra ở nhiều loại vật liệu như kim loại, nhựa, gỗ và composite Hiện tượng này thường xuất hiện trong các ứng dụng yêu cầu tính linh hoạt cao.
Hình 3 2: Phương trình đường cong mỏi [2]
Phương trình đường cong mỏi có thể viết dưới dạng: 𝜎 𝑚 N = C (3 1)
• 𝜎 là ứng suất được tác động lên vật liệu
• N là số chu kỳ tải mà vật liệu đã trải qua
• m là hệ số mỏi, thể hiện mức độ ảnh hưởng của số chu kỳ tải lên ứng suất 𝜎
Hệ số mỏi m là tham số quan trọng trong việc đánh giá ảnh hưởng của số chu kỳ tải lên ứng suất 𝜎 Giá trị của m có thể được xác định thông qua các thử nghiệm và phân tích độ mỏi của vật liệu.
Hằng số C là giá trị cố định trong phương trình, phản ánh độ bền mỏi tối đa của vật liệu, tức là ứng suất 𝜎 tối đa mà vật liệu có thể chịu trong số chu kỳ tải tương ứng Phương trình đường cong mỏi dự đoán tuổi thọ của vật liệu dựa trên ứng suất 𝜎 và số chu kỳ tải mà nó trải qua, với đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa giá trị ứng suất và số chu kỳ.
Đường cong mỏi mô tả sự làm việc của chi tiết máy, hệ thống hoặc máy cho đến khi hỏng, cho thấy rằng ứng suất càng lớn thì số chu kỳ N tác động đến giới hạn mỏi càng nhỏ, dẫn đến độ bền mỏi giảm Ngược lại, khi ứng suất nhỏ, số chu kỳ N tăng lên, làm tăng độ bền mỏi Tuy nhiên, để xây dựng đường cong mỏi, cần thực hiện nhiều thí nghiệm với chu kỳ ứng suất và vật liệu đồng nhất, điều này đòi hỏi thời gian và quy trình thực hiện tương đối lớn.
3.1.3 Bản chất của quá trình phá hủy mỏi
Theo thời gian, sự mệt mỏi và suy thoái tích tụ làm giảm độ bền của vật liệu, dẫn đến nguy cơ phá hủy khi không đủ sức chịu tải Các hiện tượng phá hủy mỏi bao gồm mở rộng kẽ hở, nứt gãy, biến dạng không đảo ngược và phá vỡ hoàn toàn Phá hủy mỏi là quá trình giảm độ bền của vật liệu dưới tác động kéo dài, phụ thuộc vào tính chất vật liệu, thiết kế cấu trúc và điều kiện môi trường Hiểu rõ bản chất này là cần thiết để dự đoán, đánh giá và cải thiện độ bền mỏi của vật liệu và cấu trúc, đặc biệt trong các ngành công nghiệp và ứng dụng khác nhau.
Chu kỳ ứng suất, ký hiệu là T, là khoảng thời gian ngắn nhất để ứng suất lặp lại các giá trị ban đầu Đây là thông số quan trọng trong việc điều khiển máy, giúp cải thiện thời gian kiểm tra độ bền của ghế Chu kỳ ứng suất được đặc trưng bởi ba yếu tố chính.
• Hệ số phi đối xứng của chu kỳ: r = 𝜎 𝑚𝑎𝑥
3.1.4 Các tác động ảnh hưởng đến độ bền mỏi Độ bền mỏi của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc tinh thể của vật liệu, quá trình sản xuất, xử lý nhiệt, gia công, và môi trường hoạt động Các phương pháp đánh giá độ bền mỏi bao gồm thử nghiệm mỏi, mô phỏng số học và mô hình phân tích Kết quả độ bền mỏi được sử dụng để đưa ra các giới hạn an toàn và thiết kế cấu trúc để đảm bảo khả năng chịu được mệt mỏi và tuổi thọ dài của vật liệu và cấu trúc
Theo [5], để đánh giá quá trình phá huỷ mỏi, người ta đưa ra chỉ tiêu sau đây:
• Chỉ tiêu về ứng suất: 𝑆 𝑖 𝑚 𝑁 𝑖 =const hay 𝐹 𝑛 =S( 𝑁
Trong đó: 𝐹 𝑛 – độ bền mỏi ứng với n chù kỳ
S - ứng suất ứng với N chu kỳ
𝐾 𝑛 – Số mũ đường cong mỏi Wohler
16 cầu sử dụng và tải trọng Sử dụng các nguyên tắc thiết kế về khối lượng, hình dạng, và kết cấu để tối ưu hóa độ bền mỏi
Lựa chọn vật liệu chất lượng cao với tính chất cơ học tốt và khả năng kháng mỏi cao là rất quan trọng Vật liệu cần phải đáp ứng yêu cầu sử dụng và chịu được tải trọng tác động mà chi tiết phải đối mặt.
Xử lý nhiệt là quá trình quan trọng nhằm cải thiện tính chất cơ học và độ bền mỏi của vật liệu thông qua các phương pháp như nung, làm mềm, tăng cường và tăng cứng Những quy trình này giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của sản phẩm, đáp ứng yêu cầu khắt khe trong ngành công nghiệp.
Tiến hóa trong công nghệ sản xuất đang diễn ra mạnh mẽ với việc áp dụng các phương pháp tiên tiến nhằm đảm bảo chất lượng và độ chính xác của từng chi tiết Quy trình sản xuất hiệu quả không chỉ giúp giảm thiểu lỗi mà còn cải thiện tính đồng nhất trong toàn bộ quá trình sản xuất.
Khái niệm Internet Of Thing
Internet of Things (IoT) là khái niệm công nghệ thông tin liên quan đến việc kết nối các thiết bị và đối tượng qua mạng internet để trao đổi dữ liệu và thực hiện tác vụ tự động IoT cho phép các thiết bị kết nối lẫn nhau và với internet thông qua các giao thức và giao diện Các thiết bị IoT thường được trang bị cảm biến, chip vi xử lý và khả năng kết nối mạng, giúp tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả hoạt động.
Các ứng dụng của IoT rất đa dạng, bao gồm gia đình thông minh, y tế, nông nghiệp, công nghiệp, vận tải và điều khiển tự động Sự phát triển của IoT cho phép các thiết bị và đối tượng trao đổi dữ liệu và tương tác thông minh, mang lại nhiều lợi ích và tiện ích cho con người và xã hội.
Một số khía cạnh quan trọng trong IoT bao gồm:
- Mạng kết nối: IoT dựa trên việc kết nối các thiết bị và đối tượng với nhau thông qua mạng internet hoặc mạng nội bộ
Các thiết bị IoT được trang bị cảm biến để thu thập thông tin về môi trường và dữ liệu liên quan, góp phần vào việc phân tích và cải thiện hiệu suất hoạt động.
Phân tích dữ liệu từ các thiết bị IoT giúp trích xuất thông tin hữu ích và hỗ trợ quá trình ra quyết định.
Bảo mật và quyền riêng tư là những yếu tố quan trọng trong IoT, đặc biệt khi kết nối và dữ liệu được truyền qua mạng ngày càng gia tăng.
IoT mang lại nhiều tiện ích và ứng dụng đa dạng như giám sát từ xa, tự động hóa quy trình, tối ưu hóa tài nguyên và cải thiện chất lượng cuộc sống Tuy nhiên, việc triển khai IoT cũng đối mặt với thách thức về bảo mật, quản lý dữ liệu, tính tương thích giữa các thiết bị và chuẩn giao thức Để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho môi trường IoT, cần thiết phải có các quy định và tiêu chuẩn chung nhằm hướng dẫn và điều chỉnh việc triển khai và sử dụng IoT.
Giao thức UART
UART, RS232 và RS485 là ba giao thức truyền thông dữ liệu phổ biến, mỗi giao thức có những đặc điểm và ứng dụng riêng UART là giao thức đơn giản, thường được sử dụng trong các thiết bị nhúng RS232 phù hợp cho khoảng cách ngắn và tốc độ thấp, thường thấy trong kết nối máy tính và thiết bị ngoại vi Trong khi đó, RS485 hỗ trợ truyền dữ liệu ở khoảng cách xa hơn và có khả năng kết nối nhiều thiết bị trong cùng một mạng, làm cho nó lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp.
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) là một giao thức giao tiếp đơn giản và không đồng bộ, không cần các giao thức đặc biệt như RS232 hay RS485 Giao thức này thường được áp dụng để kết nối vi điều khiển và thiết bị điện tử trong các ứng dụng IoT, điều khiển và điều hướng UART hoạt động dựa trên hai tín hiệu chính là TX (truyền) và RX (nhận) để thực hiện việc truyền dữ liệu.
RS232 (Recommended Standard 232) là giao thức truyền thông dựa trên tiêu chuẩn RS-232C, sử dụng mức điện ±12V để truyền dữ liệu Giao thức này phổ biến trong các ứng dụng như truyền thông máy tính, kết nối với thiết bị ngoại vi và modem RS232 thường sử dụng cổng D-Sub 9 chân (DB9) với các chân quan trọng như TX (Transmit), RX (Receive), RTS (Ready to Send), CTS (Clear to Send), DTR (Data Terminal Ready) và DSR (Data Set Ready).
RS485 (Recommended Standard 485) là một giao thức truyền thông hiệu quả cho việc kết nối các thiết bị từ xa, cho phép truyền dữ liệu điểm-điểm hoặc nhiều-điểm với khả năng hỗ trợ tối đa 32 thiết bị trong mạng Giao thức này sử dụng cấu trúc mạch cân bằng và mức điện thấp (0-5V) để đảm bảo truyền dữ liệu ổn định RS485 rất phù hợp cho các ứng dụng truyền thông từ xa như hệ thống điều khiển và giám sát, hệ thống báo động, và hệ thống quản lý tòa nhà.
Tóm lại, UART là một giao thức giao tiếp đơn giản và không đồng bộ, trong khi RS232 và RS485 là các giao thức giao tiếp tiêu chuẩn với những đặc điểm riêng biệt RS232 chủ yếu được áp dụng trong các ứng dụng giao tiếp giữa máy tính và thiết bị ngoại vi, trong khi RS485 thích hợp cho truyền thông từ xa và kết nối nhiều thiết bị trong mạng.
Cầu Wheatstone trong cảm biến lực - loadcell
Cầu Wheatstone là một mạch cân bằng dựa trên nguyên lý thay đổi điện trở, được sử dụng để đo biến đổi điện trở của cảm biến Load cell khi có lực tác động Mạch cầu này bao gồm bốn điện trở, với hai điện trở ở cánh cầu và hai ở cánh đáy Khi cảm biến Load cell bị biến dạng, giá trị điện trở của các điện trở sẽ thay đổi, dẫn đến sai số không đối xứng trong cầu Wheatstone Điện áp tại một điểm giao của cầu Wheatstone sẽ biến đổi tương ứng với lực tác động lên cảm biến Load cell.
4.2 Nguyên lý hoạt động của máy kiểm tra độ bền mỏi ghế
1: Xy lanh tác động mặt ghế 2: Cảm biến hành trình 3, 10: Cảm biến thước đo độ dịch chuyển 4: Khung thoát cho xy lanh tác động tựa ghế 5 Đệm mặt ghế 6, 8: Cảm biến lực loadcell 7: Xy lanh tác động tựa lưng ghế 9: Đệm tựa lưng ghế 11: Cụm nâng chỉnh góc xy lanh 12: Cơ cấu cố định ghế 13: Ghế
Sơ đồ nguyên lý máy kiểm tra độ bền mỏi ghế được trình bày trong Sơ đồ 4.1 Quá trình thiết kế và chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi ghế có thể bao gồm các bước cụ thể để đảm bảo hiệu quả và độ chính xác trong việc kiểm tra.
Để tiến hành kiểm tra độ bền mỏi ghế, bước đầu tiên là xác định rõ yêu cầu và mục tiêu, bao gồm các thông số kỹ thuật, tiêu chuẩn và phương pháp kiểm tra cần áp dụng.
Nghiên cứu và thu thập thông tin về máy kiểm tra độ bền mỏi ghế là bước quan trọng tiếp theo Điều này bao gồm việc tìm hiểu các thiết kế và công nghệ hiện có, các tiêu chuẩn và quy định liên quan, cũng như tham khảo các nghiên cứu và kinh nghiệm từ các máy kiểm tra tương tự.
Dựa trên thông tin thu thập, tiến hành thiết kế ban đầu cho máy kiểm tra độ bền mỏi ghế, bao gồm xác định cấu trúc, lựa chọn linh kiện và vật liệu, cùng với việc tạo ra bản vẽ và mô hình 3D Thiết kế cơ khí bắt đầu từ khung bảo vệ, cấu kiện gá lắp và khung cơ sở, đảm bảo độ cứng và bền để chịu tải trọng trong quá trình kiểm tra Đồng thời, thiết kế mạch điện và lập trình điều khiển để quản lý các chức năng của máy, như điều khiển tải trọng, đo lường và ghi nhận dữ liệu.
Kiểm tra và điều chỉnh hệ thống là bước quan trọng để đảm bảo máy hoạt động hiệu quả và đáng tin cậy Việc tiến hành kiểm tra toàn bộ hệ thống và điều chỉnh các thông số cần thiết giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của máy.
Hình 4 2: Các cụm cơ khí máy kiểm tra độ bền mỏi ghế
Mô hình cơ khí tổng quát của máy kiểm tra độ bền mỏi cho ghế văn phòng bao gồm năm khối chính, gồm:
1 Khối xy lanh 1 (kiểm tra mặt ghế)
2 Khối kết nối đệm tải 1 (kiểm tra mặt ghế)
3 Khối xy lanh 2 (kiểm tra tựa lưng)
4 Khối kết nối đệm tải 2 (kiểm tra tựa lưng)
5 Khối gá cố định ghế
Các khối này kết hợp hợp lý để thực hiện quy trình kiểm tra độ bền mỏi của ghế, giúp hiểu rõ hơn về cách chúng hoạt động và tương tác trong máy kiểm tra.
Phương hướng và phương án thực hiện:
• Hệ tạo lực bằng xy lanh:
Hệ thống tạo lực bằng xy lanh khí nén sử dụng xy lanh để tác động lên ghế, với việc điều khiển thông qua van và điều chỉnh áp suất khí nén Ưu điểm của hệ thống này là khả năng tạo lực tác động chính xác và linh hoạt.
Hệ thống khí nén cho phép điều khiển dễ dàng và chính xác, nhờ vào việc sử dụng van điều khiển và áp suất khí nén linh hoạt.
- Đáp ứng nhanh: Xy lanh khí nén có thể tạo ra lực tác động một cách nhanh chóng và đáp ứng nhanh với các yêu cầu kiểm tra
Hệ thống khí nén là một cấu trúc phức tạp bao gồm nhiều thành phần thiết yếu như máy nén khí, bình chứa khí, van điều khiển và ống dẫn khí, điều này không chỉ làm tăng độ phức tạp mà còn gia tăng chi phí cho máy kiểm tra.
- Đòi hỏi bảo trì: Hệ thống khí nén yêu cầu việc bảo trì và kiểm tra định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn
• Hệ tạo lực bằng động cơ:
Hệ thống tạo lực bằng động cơ sử dụng động cơ để tác động lên ghế, với điều khiển thông qua mạch điện tử và bộ điều khiển Ưu điểm của hệ thống này là khả năng cung cấp lực tác động chính xác và hiệu quả.
- Điều khiển chính xác: Hệ thống động cơ có thể được điều khiển chính xác và linh hoạt thông qua các mạch điện tử và bộ điều khiển
Động cơ có khả năng điều chỉnh linh hoạt, cho phép cung cấp các mức lực tác động khác nhau, đáp ứng hiệu quả với các yêu cầu kiểm tra đa dạng.
- Chi phí cao: Hệ thống động cơ có chi phí cao hơn so với hệ thống khí nén, đòi hỏi đầu tư lớn vào công nghệ và thiết bị
Việc kiểm soát chính xác động cơ trong quá trình kiểm tra yêu cầu các mạch điện tử và bộ điều khiển phức tạp, cùng với việc hiệu chỉnh đúng để đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của kết quả Tổng quan, cả hai hệ tạo lực đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, do đó, việc lựa chọn hệ tạo lực phù hợp cần dựa trên yêu cầu cụ thể của quy trình kiểm tra và nguồn lực đầu tư hiện có.
• Chọn phương án cho hệ tạo lực
Sau khi phân tích các phương án cho hệ tạo lực trong máy kiểm tra độ bền mỏi ghế, nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn phương án sử dụng xy lanh Lựa chọn này mang lại sức mạnh, độ tin cậy, tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế, giúp đáp ứng tốt các yêu cầu kiểm tra độ bền mỏi của ghế một cách hiệu quả và chính xác.
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY KIỂM TRA ĐỘ BỀN MỎI GHẾ
Nguyên lý hoạt động của máy kiểm tra độ bền mỏi ghế
1: Xy lanh tác động mặt ghế 2: Cảm biến hành trình 3, 10: Cảm biến thước đo độ dịch chuyển 4: Khung thoát cho xy lanh tác động tựa ghế 5 Đệm mặt ghế 6, 8: Cảm biến lực loadcell 7: Xy lanh tác động tựa lưng ghế 9: Đệm tựa lưng ghế 11: Cụm nâng chỉnh góc xy lanh 12: Cơ cấu cố định ghế 13: Ghế
Sơ đồ nguyên lý máy kiểm tra độ bền mỏi ghế được trình bày trong Sơ đồ 4.1 Quy trình thiết kế và chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi ghế có thể được thực hiện qua các bước sau đây.
Để tiến hành kiểm tra độ bền mỏi ghế, bước đầu tiên là xác định rõ yêu cầu và mục tiêu của quá trình này Việc này bao gồm việc xác định các thông số kỹ thuật, tiêu chuẩn và phương pháp kiểm tra phù hợp cần được áp dụng.
Nghiên cứu và thu thập thông tin về máy kiểm tra độ bền mỏi ghế là bước quan trọng tiếp theo Việc này bao gồm việc tìm hiểu các thiết kế và công nghệ hiện có, các tiêu chuẩn và quy định liên quan, cùng với việc tham khảo các nghiên cứu và kinh nghiệm từ những máy kiểm tra tương tự.
Dựa trên thông tin thu thập được, thiết kế ban đầu của máy kiểm tra độ bền mỏi ghế được tiến hành, bao gồm xác định cấu trúc, cơ cấu máy, lựa chọn linh kiện và vật liệu, cùng với việc tạo ra các bản vẽ và mô hình 3D Thiết kế cơ khí bắt đầu với khung bảo vệ và các cấu kiện gá lắp, đảm bảo độ cứng và bền vững để chịu tải trọng trong quá trình kiểm tra Song song, thiết kế hệ thống điện và lập trình điều khiển được thực hiện, bao gồm việc phát triển bộ điều khiển và mạch điện tử để quản lý các chức năng của máy, như điều khiển tải trọng, đo lường và ghi nhận dữ liệu.
Kiểm tra và hiệu chỉnh hệ thống là bước quan trọng để đảm bảo máy hoạt động ổn định và đáng tin cậy Việc điều chỉnh các thông số cần thiết sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và nâng cao độ tin cậy của thiết bị.
Tính toán thiết kế phần cơ khí
Hình 4 2: Các cụm cơ khí máy kiểm tra độ bền mỏi ghế
Mô hình cơ khí tổng quát của máy kiểm tra độ bền mỏi cho ghế văn phòng bao gồm năm khối chính, gồm:
1 Khối xy lanh 1 (kiểm tra mặt ghế)
2 Khối kết nối đệm tải 1 (kiểm tra mặt ghế)
3 Khối xy lanh 2 (kiểm tra tựa lưng)
4 Khối kết nối đệm tải 2 (kiểm tra tựa lưng)
5 Khối gá cố định ghế
Các khối này kết hợp chặt chẽ để thực hiện quy trình kiểm tra độ bền mỏi của ghế Sơ đồ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và sự tương tác giữa các khối trong máy kiểm tra.
Phương hướng và phương án thực hiện:
• Hệ tạo lực bằng xy lanh:
Hệ thống tạo lực bằng xy lanh khí nén sử dụng xy lanh để tác động lên ghế, với van điều khiển và áp suất khí nén được điều chỉnh để tạo ra lực cần thiết Ưu điểm của hệ thống này là khả năng điều chỉnh linh hoạt và hiệu suất cao trong việc tạo lực.
Hệ thống khí nén cho phép điều khiển dễ dàng và chính xác thông qua việc sử dụng van điều khiển và áp suất khí nén, mang lại tính linh hoạt cao trong quá trình vận hành.
- Đáp ứng nhanh: Xy lanh khí nén có thể tạo ra lực tác động một cách nhanh chóng và đáp ứng nhanh với các yêu cầu kiểm tra
Hệ thống khí nén là một hệ thống phức tạp bao gồm nhiều thành phần thiết yếu như máy nén khí, bình chứa khí, van điều khiển và ống dẫn khí Sự đa dạng này không chỉ làm tăng độ phức tạp của hệ thống mà còn góp phần làm gia tăng chi phí cho máy kiểm tra.
- Đòi hỏi bảo trì: Hệ thống khí nén yêu cầu việc bảo trì và kiểm tra định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn
• Hệ tạo lực bằng động cơ:
Hệ thống tạo lực bằng động cơ sử dụng động cơ điện để tác động lên ghế, được điều khiển qua mạch điện tử và bộ điều khiển, đảm bảo cung cấp lực tác động cần thiết Ưu điểm của hệ thống này bao gồm khả năng điều chỉnh linh hoạt và hiệu suất cao trong việc tạo ra lực.
- Điều khiển chính xác: Hệ thống động cơ có thể được điều khiển chính xác và linh hoạt thông qua các mạch điện tử và bộ điều khiển
Động cơ được thiết kế để đáp ứng linh hoạt, cho phép điều chỉnh các mức lực tác động khác nhau, nhằm phù hợp với yêu cầu kiểm tra cụ thể.
- Chi phí cao: Hệ thống động cơ có chi phí cao hơn so với hệ thống khí nén, đòi hỏi đầu tư lớn vào công nghệ và thiết bị
Kiểm soát chính xác động cơ trong quá trình kiểm tra yêu cầu các mạch điện tử và bộ điều khiển phức tạp, cần được hiệu chỉnh đúng để đảm bảo độ chính xác và đáng tin cậy của kết quả Cả hai hệ tạo lực đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, do đó, việc lựa chọn hệ tạo lực phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của quy trình kiểm tra và nguồn lực đầu tư sẵn có.
• Chọn phương án cho hệ tạo lực
Sau khi phân tích các phương án cho hệ tạo lực của máy kiểm tra độ bền mỏi ghế, nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn phương án tạo lực bằng xy lanh Phương án này mang lại sức mạnh, độ tin cậy, tính linh hoạt và hiệu quả kinh tế, giúp đáp ứng tốt các yêu cầu kiểm tra độ bền mỏi của ghế một cách hiệu quả và chính xác.
Để lựa chọn xy lanh cho một hệ thống cụ thể, cần xem xét nhiều yếu tố như áp suất làm việc, lực cần tạo ra, đường kính piston và hành trình của xy lanh Dưới đây là công thức tổng quát để tính toán kích thước xy lanh.
Xác định nguồn cấp khí nén thông dụng: 8 𝑏𝑎𝑟 = 800000 𝑁/𝑚 2
Tính toán lựa chọn xy lanh dựa vào các công thức:
• 𝐹 = 𝜂𝑃𝐴 𝜂: Hiệu suất xy lanh, thường dùng 𝜂 = 0.8 [3] (4 1)
• Tính lại lực đẩy tối đa:
Lựa chọn kích thước xy lanh:
- Đường kính piston (D): Cần chọn một đường kính piston đủ lớn để tạo ra lực cần thiết và đáp ứng yêu cầu công việc
- Hành trình của xy lanh (S): Cần chọn hành trình đủ lớn để đáp ứng yêu cầu vận hành và phạm vi di chuyển của hệ thống
Nhóm nghiên cứu đã quyết định sử dụng xy lanh có đường kính pittong 63mm và hành trình 500mm cho máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, dựa trên các tính toán kỹ lưỡng.
Hình 4 5: Xy lanh khí nén [7]
4.3.2 Khung bao và cụm xy lanh tác động tựa lưng ghế
Sắt hộp có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng chịu lực tốt và dễ dàng gia công, lắp ráp Với tính năng dễ cắt, hàn, và lắp ráp, sắt hộp cho phép thiết kế và sản xuất các khung có kích thước và hình dạng đa dạng, đồng thời giúp tiết kiệm chi phí hiệu quả.
Sắt hộp có nhược điểm là trọng lượng nặng và dễ bị ăn mòn, do đó cần bảo trì thường xuyên Để giữ cho sắt hộp ở trạng thái tốt nhất, việc sơn phủ chống rỉ sét là rất quan trọng.
• Sử dụng nhôm định hình:
Khung nhôm có nhiều ưu điểm nổi bật, bao gồm khả năng chịu lực tốt và dễ dàng lắp ráp, giúp tạo và thay đổi kết cấu một cách linh hoạt Với trọng lượng nhẹ, khung nhôm không chỉ tiện lợi trong việc di chuyển mà còn giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển Đặc biệt, nhôm có khả năng chống oxi hóa và kháng ăn mòn tự nhiên, làm tăng tuổi thọ của khung và giảm nhu cầu bảo trì Bên cạnh đó, tính thẩm mỹ cao của khung nhôm cũng là một yếu tố quan trọng, mang lại vẻ đẹp hiện đại cho các công trình.
Phương án thực hiện: Dùng nhôm định hình là vật liệu chế tạo khung bao cho máy kiểm tra độ bền mỏi ghế
Để tính toán khung bao bảo cho máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế, cần xác định các yêu cầu và tham số cụ thể của máy, bao gồm kích thước, trọng lượng và phương thức hoạt động.
Khi lựa chọn máy kiểm tra độ bền mỏi cho ghế, cần xác định kích thước và hình dạng phù hợp với ghế cần kiểm tra và không gian hoạt động Máy cần có đủ không gian để xy lanh tác động vào tựa lưng và đệm ghế, đảm bảo ghế có thể nghiêng một góc xác định Ngoài ra, khi ghế bị phá hủy, cần có không gian lớn để tránh nguy hiểm cho người vận hành Kích thước khung bao của máy nên được xác định với chiều dài, chiều rộng và chiều cao phù hợp, nhằm đảm bảo phù hợp với kích thước ghế văn phòng và đủ không gian cho các quy trình kiểm tra.
Thiết kế mạch
Vi điều khiển STM32F407 hoạt động ở điện áp 0 – 3.3V, do đó để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi có điện áp cao hơn như 10VDC hay 24VDC, cần thiết phải sử dụng các mạch cách ly cho ngõ vào và ngõ ra số, cũng như mạch chuyển đổi điện áp cho tín hiệu analog vào và ra.
4.4.1 Thiết kế mạch cách ly
Hình 4 42: Sơ đồ nguyên lý mạch cách ly ngõ vào Dựa vào datasheet của PC817 [21], ta chọn được các thông số của PC817: Điện áp ngược của led: 𝑉 𝐹 = 1,2 𝑉
Dòng điện ngược của led: 𝐼 𝐹 = 12 𝑚𝐴
Khi có tín hiệu đầu vào, DI.1 được nối đất Giả sử chưa có R1, và tụ lọc C1
Tính toán chọn R2: R2 dùng để giới hạn dòng điện đầu vào
Theo định luật Kirchoff về điệp áp vòng, ta có:
0,012= 1900Ω Chọn R2 = 1800Ωcó trên thị trường
Vì vậy thêm R1 mắc song song với led để hạn dòng
1500 −1 = 1800 Ω Để lọc tín hiệu đầu vào, ta chọn tụ lọc C1 = 0,1mF có trên thị trường
Dùng thêm điện trở R3 = 100Ωđể hạn dòng đầu vào của chân vi điều khiển
- Tính toán, thiết kế mạch cách ly ngõ ra số:
Hình 4 43: Sơ đồ nguyên lý mạch cách ly ngõ ra Dựa vào datasheet của PC817 [21], ta chọn được các thông số của PC817: Điện áp ngược của led: 𝑉 𝐹 = 1,2 𝑉
Dòng điện ngược của led: 𝐼 𝐹 = 1,2 𝑚𝐴
0,0012= 1750 Ω Chọn R4 = 1800Ω có trên thị trường
Để đảm bảo tín hiệu điện áp 3.3V giữa anode và cathode của PC817 ổn định, chúng ta sử dụng diode zener 1N4728 với điện áp 3.3V, đồng thời bảo vệ PC817 khỏi nhiễu điện áp từ môi trường.
4.4.2 Thiết kế mạch chuyển đổi điện áp analog Đối với điện áp analog trong công nghiệp thường sử dụng là 0 – 10VDC nhưng vi điều khiển STM32F407 chỉ xuất ra điện áp từ 0 – 3.3VDC, do đó cần phải có mạch khuếch đại Ở đây, ta sử dụng mạch khuếch đại không đảo dùng Op-Amp LM358 có sẵn trên thị trường
- Tính toán, thiết kế mạch chuyển đổi analog vào:
Hình 4 44: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi analog ngõ vào
Gọi 𝑉 𝑖 , 𝑉 𝑜 lần lượt là điện áp ngõ vào và điện áp ngõ ra Đối với mạch khuếch đại không đảo, ta có:
Vì điện trở 423 Ω không có trên thị trường nên ta chọn 3 điện trở nối tiếp nhau: 300Ω, 120Ω và 3Ω
Dùng thêm điện trở 𝑅 10 = 100Ω để hạn dòng đầu vào của chân vi điều khiển
Ngoài ra, sử dụng cầu chì F1 để bảo vệ mạch khỏi quá tải hoặc ngắn mạch Sử dụng cuộn cảm L1 để lọc nhiễu
- Tính toán, thiết kế mạch chuyển đổi analog ra:
Hình 4 45: Sơ đồ nguyên lý mạch chuyển đổi analog ngõ ra
Gọi 𝑉 𝑖 , 𝑉 𝑜 lần lượt là điện áp ngõ vào và điện áp ngõ ra Đối với mạch khuếch đại không đảo, ta có:
Để thiết lập mạch điện, chúng ta chọn điện trở 𝑅 11 = 330Ω và sử dụng hai điện trở 470Ω và 200Ω mắc nối tiếp để tạo thành điện trở 𝑅 12, do điện trở 670Ω không có sẵn trên thị trường Để lọc tín hiệu analog từ vi điều khiển, chúng ta sử dụng điện trở 𝑅 13 = 100Ω kết hợp với tụ lọc C1 = 0,1mF có sẵn trên thị trường.
Chương trình điều khiển
4.5.1 Sơ đồ khối hệ thống
Sơ đồ khối tổng quát của máy kiểm tra độ bền ghế văn phòng bao gồm 6 khối chính: khối nguồn, khối điều khiển, khối cảm biến, khối hiển thị, khối van điều khiển và khối cơ cấu chấp hành Chi tiết về các khối này được thể hiện rõ trong sơ đồ dưới đây.
Sơ đồ 4 3: Sơ đồ khối hệ thống
Chức năng của các khối trong sơ đồ khối điều khiển hệ thống
Khối hiển thị là thành phần quan trọng giúp người sử dụng và người điều khiển theo dõi tình trạng và quá trình hoạt động của máy Nó cho phép thực hiện một số thao tác cần thiết để vận hành và điều khiển hệ thống hiệu quả.
Khối nguồn ổn định 24V là nguồn cung cấp chính cho toàn bộ mạch điều khiển, đảm bảo hoạt động hiệu quả Bên cạnh đó, nguồn 220V cũng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho một số thiết bị khác trong hệ thống.
- Khối cảm biến: Bao gồm cảm biến loadcell, cảm biến hành trình Cảm biến dịch chuyển phát tín hiệu về bộ điều khiển
Khối điều khiển là trái tim của hệ thống, chịu trách nhiệm tạo ra giá trị sử dụng cho toàn bộ hệ thống Nó tiếp nhận và xử lý tín hiệu từ khối cảm biến, bao gồm các chương trình điều khiển, nút nhấn và màn hình LCD để nhập dữ liệu đầu vào trực tiếp Cụm điều khiển liên kết các chức năng và xử lý tín hiệu nhận được để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.
- Khối công suất: Dùng để khuếch đại tín hiệu đã được xử lí từ bộ điều khiển thành tín hiệu điều khiển cho cơ cấu chấp hành
Khối cơ cấu chấp hành bao gồm xy lanh, các van điều khiển và van điều áp, có chức năng tiếp nhận tín hiệu từ vi điều khiển STM32 để thực hiện các hoạt động tương ứng với tín hiệu nhận được.
4.5.2 Sơ đồ điều khiển hệ thống
Sơ đồ điều khiển hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc mô tả và hiểu cách thức hoạt động cũng như sự tương tác giữa các thành phần trong hệ thống Nó giúp người dùng nắm bắt được cấu trúc và quy trình làm việc, từ đó cải thiện hiệu suất và khả năng quản lý hệ thống.
Sơ đồ điều khiển là công cụ quan trọng giúp mô tả quy trình hoạt động của hệ thống, xác định các bước và luồng làm việc cần thiết để đạt được mục tiêu Việc hiểu rõ quy trình này không chỉ tối ưu hóa hiệu suất mà còn đảm bảo tính chính xác trong các hoạt động của hệ thống.
61 giúp người dùng và nhà phát triển hiểu rõ quy trình và cách các thành phần của hệ thống tương tác với nhau
Sơ đồ điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc phân chia và tổ chức công việc giữa các thành phần của hệ thống, giúp xác định trình tự và ưu tiên của các hoạt động Nhờ đó, nó tạo ra sự cân đối và nâng cao hiệu quả trong việc thực hiện nhiệm vụ.
Sơ đồ điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc xác định luồng dữ liệu và tương tác giữa các thành phần trong hệ thống Nó mô tả chi tiết cách thông tin và dữ liệu được chuyển đổi, truyền tải và xử lý qua các bước và quy trình khác nhau.
Sơ đồ 4 4: Sơ đồ điều khiển hệ thống
4.5.3 Sơ đồ các giao tiếp các thiết bị ngoại vi
Sơ đồ giao tiếp với thiết bị ngoại vi đóng vai trò quan trọng trong thiết kế và phát triển hệ thống, giúp hình dung rõ ràng cách các thành phần chính tương tác và truyền thông với nhau Việc sử dụng lưu đồ này không chỉ tạo ra cái nhìn tổng quan mà còn hỗ trợ trong việc tối ưu hóa quy trình làm việc và nâng cao hiệu quả hệ thống.
Sơ đồ giao tiếp là công cụ quan trọng giúp bạn hiểu cách các thành phần trong hệ thống kết nối và giao tiếp với nhau Nó mô tả rõ ràng các giao thức, giao diện và tín hiệu mà các thiết bị sử dụng để truyền thông và trao đổi dữ liệu hiệu quả.
Quy trình truyền thông được xác định qua sơ đồ giao tiếp, thể hiện sự tương tác giữa các thiết bị và ngoại vi Sơ đồ này chỉ ra các bước cần thiết để thiết lập và duy trì kết nối, cũng như quá trình truyền, xử lý và nhận dữ liệu.
Sơ đồ 4 5: Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi
Chương trình chính bao gồm nguyên lý hoạt động với việc khai báo thư viện và các biến liên quan Sau khi cài đặt thông số và chọn chế độ hoạt động, chương trình kiểm tra xem xy lanh đã chạm cảm biến hành trình hay chưa Nếu ở chế độ thủ công, điều khiển xy lanh A và B theo lực cài đặt; nếu ở chế độ tự động, kiểm tra biến “run” Khi biến “run” là “1”, máy sẽ thực hiện chu kỳ hoạt động: đầu tiên là PID cho xy lanh A (mô phỏng động tác ngồi), sau đó là PID cho xy lanh B (mô phỏng động tác tựa lưng) nếu đủ lực đã cài đặt Khi xy lanh B đã dừng ở vị trí chạm ghế, xy lanh A sẽ trở về, kết thúc một chu kỳ Nếu đã thực hiện đủ chu kỳ hoặc biến “run” về “0”, cả hai xy lanh A và B sẽ trở về vị trí ban đầu.
Sơ đồ 4 6: Lưu đồ giải thuật chương trình chính
Sơ đồ 4 7: Lưu đồ giải thuật chương trình chính o Chương trình: Xem ở Phụ lục 2.1
Chương trình nhận dữ liệu từ đầu cân:
Nguyên lý hoạt động của hệ thống là khai báo bộ đệm dữ liệu nhận được với kích thước 100 ký tự và xác định vị trí của ký tự thông qua biến dataIndex Khi đủ dữ liệu cho một khung, hệ thống sẽ tiến hành xử lý; nếu chưa đủ, dataIndex sẽ được tăng lên 1 để tiếp tục nhận ký tự tiếp theo.
Sơ đồ 4 8: Lưu đồ giải thuật nhận dữ liệu từ đầu cân Chương trình: Xem ở Phụ lục 2.1
Chương trình xử lý dữ liệu nhận về từ đầu cân:
Nguyên lý hoạt động của đầu cân dựa vào khung dữ liệu như “ST, NT, ?, 10.40 kg” Đầu tiên, ta tách các dấu phẩy và chuyển đổi dữ liệu sang kiểu số thực Sau đó, lực thông được tính toán qua kg và lưu vào biến giá trị hiện tại Cuối cùng, sau khi hoàn tất xử lý, dữ liệu sẽ được xóa.
Sơ đồ 4 9: Lưu đồ giải thuật xử lý dữ liệu từ đầu cân Chương trình: Xem ở Phụ lục 2.1
Chương trình xử lý nút nhấn
Switch: Lựa chọn chế độ cài đặt và chế độ điều khiển
Chương trình: Xem ở Phụ lục 2.1
Nút nhấn 1: Lựa chọn chế độ – thông số
CHẾ TẠO, THỬ NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ
Chế tạo và lắp ghép
Sau khi hoàn tất thiết kế và tính toán, quá trình chế tạo các thành phần và linh kiện của máy kiểm tra được tiến hành Đồng thời, các thành phần này được lắp ráp lại để tạo thành một máy hoàn chỉnh Việc chế tạo và lắp ráp phải tuân thủ các quy trình và quy định kỹ thuật nghiêm ngặt.
Chi tiết được sử dụng trong máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế được chế tạo chủ yếu bằng phương pháp CNC và chấn
Máy kiểm tra độ bền mỏi ghế sau ghi chế tạo và lắp ghép:
Hình 5 1: Máy kiểm tra độ bền mỏi ghế
- Cụm xy lanh tác động vào mặt ghế:
Hình 5 2: Cụm xy lanh tác động vào mặt ghế
- Cụm xy lanh tác động vào tựa lưng ghế:
Hình 5 3: Cụm xy lanh tác động vào tựa lưng ghế
- Cơ cấu nâng chỉnh góc xy lanh:
Hình 5 4: Cơ cấu nâng xy lanh
Hình 5 5: Chi tiết cố định chân ghế
Kiểm tra và hiệu chỉnh
Kiểm tra và hiệu chỉnh máy là bước quan trọng sau khi chế tạo và lắp ráp, nhằm đảm bảo máy hoạt động chính xác và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật Quá trình này bao gồm việc kiểm tra các chức năng của máy, hiệu chỉnh thông số và điều khiển hệ thống một cách tối ưu.
Sơ đồ 5 1: Quy trình lắp ráp
Nguyên tắc sử dụng máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế bao gồm các bước sau:
Để chuẩn bị ghế, hãy đặt ghế vào vị trí thích hợp và điều chỉnh các yếu tố cần thiết như định vị ghế cùng với các bộ phận di chuyển, chẳng hạn như bộ điều chỉnh độ cao của ghế.
Để thiết lập một thử nghiệm hiệu quả, cần điều chỉnh các thông số và điều kiện trên máy kiểm tra, bao gồm lực tác động, tần số và thời gian thử nghiệm Việc này đảm bảo rằng các yếu tố này được tối ưu hóa để thu được kết quả chính xác và đáng tin cậy.
Kích hoạt máy kiểm tra để bắt đầu quá trình kiểm tra độ bền mỏi của ghế Các yếu tố tác động như lực, chấn động và áp lực sẽ được áp dụng lên ghế theo cấu hình đã thiết lập.
Giám sát quá trình kiểm tra độ bền mỏi của ghế là rất quan trọng để đảm bảo mọi hoạt động diễn ra đúng kế hoạch Cần theo dõi các thông số quan trọng như lực tác động, tần số và số lần tác động để đánh giá chính xác hiệu suất của ghế.
Ghi lại kết quả kiểm tra độ bền mỏi của ghế là rất quan trọng, bao gồm các thông số đo lường cụ thể và thông tin chi tiết về các lỗi hoặc sự phá hủy xảy ra trong quá trình thử nghiệm.
Để đánh giá kết quả, cần so sánh các kết quả đo được với tiêu chuẩn, quy định hoặc yêu cầu về độ bền của ghế Việc này giúp xác định xem ghế có đạt yêu cầu về chất lượng và độ bền hay không.
Sau mỗi lần kiểm tra, việc bảo dưỡng và sửa chữa máy kiểm tra là rất quan trọng Điều này bao gồm việc kiểm tra các bộ phận cơ khí và cảm biến để đảm bảo máy hoạt động chính xác và hiệu quả.
Quy trình vận hành máy
Hình 5 8: Bảng điều khiển Bước 1: Cấp nguồn cho hệ thống
Cắm phích tắm, bật CB trên bảng điều khiển Kiểm tra nguồn khí nén, cấp khí nén cho hệ thống
Máy sử dụng công tắc hai trạng thái (tận cùng bên phải) để mở chế độ cài đặt thông số và chế độ điều khiển
• Gạt công tắc sang bên trái để chuyển sang chế độ cài đặt thông số:
- Nút nhấn 2: Khi ở chế độ Auto có chức năng Stop, và Start Khi ở chế độ Manual nút nhấn không có chức năng
Nút nhấn 3 không hoạt động ở chế độ Auto, nhưng khi chuyển sang chế độ Manual, nó sẽ điều khiển xy lanh cụm A di chuyển ra và vào.
Nút nhấn 4 không hoạt động khi ở chế độ Auto, nhưng có chức năng điều khiển xy lanh cụm B di chuyển ra vào khi ở chế độ Manual.
Bước 3: Tắt nguồn hệ thống khi không còn sử dụng
- Nhấn nút nhấn Stop khi máy đang hoạt động
Thử nghiệm và đánh giá
Để điều khiển và giám sát hệ thống, nhóm nghiên cứu sử dụng lực (N) làm đại lượng setpoint, điều này rất quan trọng trong quá trình điều khiển Việc tìm hiểu mối quan hệ giữa lực và khối lượng (kg) là cần thiết, vì nhóm sử dụng đầu cân để đọc giá trị từ loadcell Phương pháp nhận và phân tích dữ liệu từ đầu cân được trình bày chi tiết trên trang 65, 66.
Tiến hành thí nghiệm để xác định mối quan hệ giữa lực và khối lượng Thực hiện các thí nghiệm ở từng mức áp suất khác nhau và ghi lại kết quả khối lượng (kg) hiển thị trên đầu cân.
Bảng 5 1: Thực nghiệm quan hệ giữa lực (N) và khối lượng (Kg)
Hình 5 9: Phương trình hồi quy tuyến tính của lực theo khối lượng Phương trình: y = 9.6545x Trong đó y là lực (N), x là khối lượng (kg)
Theo tiêu chuẩn Châu Âu trong bảng 3.2, tải nén mỏi tối đa cho ghế là 1600N và 410N Tuy nhiên, khi kiểm tra độ bền của khung với tải 800N, chuyển vị của dầm đạt 0.958mm, cho thấy mức độ biến dạng vẫn còn lớn Do đó, nhóm quyết định sử dụng tải nhỏ hơn là 750N để tiến hành thử nghiệm.
Nhóm sử dụng tải nén 450N để kiểm nghiệm độ bền Nhóm sử dụng tải nén 250N để test vì tải nén mô phòng lực ngồi bị giảm còn 1 nửa.
Kết quả, đánh giá
Quá trình kiểm tra ghế đã được thực hiện với lực tác động 750N lên mặt ghế và 250N lên tựa lưng, trải qua 7500 chu kỳ trong 9 giờ Kết quả thu được bao gồm dữ liệu biểu đồ lực, biểu đồ chuyển vị và thông số chu kỳ hoạt động của máy.
Hình 5 10: Lực xy lanh tác động vào mặt ghế
91 Hình 5 11: Lực xy lanh tác động vào tựa lưng ghế
Hình 5 12: Vị trí của xy lanh tác động vào mặt ghế
Hình 5 13: Vị trí của xy lanh tác động vào tựa lưng ghế
Dựa vào hình ảnh bên dưới của ghế có thể thấy các tấm gỗ ép tạo lên ghế đã bắt đầu tách ra sau 7500 chù kì kiểm tra
Hình 5 14: Ghế trước quá trình kiểm tra
Hình 5 15: Ghế sau quá trình kiểm tra
Sử dụng App Android để điều khiển, giám sát máy kiểm tra độ bền mỏi của ghế
Hình 5 16: App android điều khiển, giám sát hệ thống
Quá trình kiểm tra độ bền mỏi của ghế đã ghi nhận các yếu tố quan trọng như lực tác động, chu kỳ tác động, chuyển vị và thời gian kiểm tra Kết quả cho thấy ghế không bị gãy ở bất kỳ bộ phận nào sau khi hoàn tất quá trình kiểm tra.
Việc xây dựng đường cong mỏi đòi hỏi nhiều thí nghiệm và thời gian phân tích dữ liệu Sau sáu tháng thực hiện, nhóm đã hoàn tất chế tạo, lập trình và điều khiển, nhưng không còn đủ thời gian để tiến hành công việc này.
Nghiên cứu và chế tạo máy kiểm tra độ bền mỏi ghế đã đạt được kết quả tích cực với một hệ thống hoàn chỉnh Nhóm nghiên cứu đã thực hiện tính toán, thiết kế và chế tạo phần cơ khí cho máy, đồng thời hoàn thiện phần điện, lập trình và điều khiển, giúp máy kiểm tra hoạt động hiệu quả.
Sự ứng dụng của Internet of Things (IOT) trong hệ thống đã cải thiện khả năng điều khiển và giám sát hệ thống
Quá trình thực nghiệm cho thấy máy hoạt động ổn định, nhưng nhóm nghiên cứu nhận ra một số khía cạnh cần cải thiện Để nâng cao sản phẩm, nhóm đề xuất nâng cấp vật liệu khung nhằm chịu tải kiểm tra cao hơn và tăng số chu kỳ kiểm tra cho ghế để rút ngắn thời gian kiểm tra độ bền.
[5] Ngô Văn Quyết, Cơ sở lý thuyết mỏi, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 2000
[6] Hoàng Tùng và cộng sự, Trần Mai Văn, Thiết kế máy thử mỏi cho ghế nhựa, Cấp ĐATN, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh
[7] Công ty TNHH VN Techsun Việt Nam, Xy lanh SMC MB series, link: https://linhkiennhamay.com/san-pham/xy-lanh-smc-mb-series/, 3/4/2023
[8] Công ty TNHH TMJ GROUP, Loadcell hoạt động như thế nào, link: http://loadcell.com.vn/tin-tuc/loadcell-hoat-dong-nhu-the-nao.html, 8/5/2023
[9] Điện tử online, Giao tiếp UART là gì, link: https://dientutuonglai.com/giao- tiep-uart-la-gi.html, 23/5/2023
Ghế xoay văn phòng Hòa Phát được thiết kế với cấu tạo hiện đại, mang lại sự thoải mái và tiện nghi cho người sử dụng Để tối ưu hóa trải nghiệm, việc điều chỉnh ghế là rất quan trọng, bao gồm điều chỉnh chiều cao, độ ngả lưng và tay vịn Việc hiểu rõ cấu tạo và cách điều chỉnh ghế sẽ giúp bạn lựa chọn sản phẩm phù hợp và nâng cao hiệu suất làm việc Ghế xoay Hòa Phát không chỉ đáp ứng nhu cầu sử dụng mà còn góp phần tạo nên không gian làm việc chuyên nghiệp.
[11] Nội thất công cộng Minh Đức, Ghế xoay bọc da ghế xoay nâng hạ cao thấp có bánh xe, link: https://mdsf.vn/san-pham/ghe-xoay-boc-da/, 11/6/2023
[12] Nội thất Tuệ Phát, Cách tự sửa ghế xoay tại nhà cực kì đơn giản, hiệu quả, link: https://noithattuephat.com/sua-ghe-xoay/, 9/4/2023
[13] Tôn thép Huy Hoàng, Thép hộp mạ kẽm, link: http://tonthephuyhoang.com/thep-hop, 30/4/2023
[14] Sandi Việt Nam, Nhôm định hình, link: https://sandivietnam.com/nhom-dinh- hinh-20x20, 20/3/2023
[15] BSI Standards Publication, BS EN 1728:2012, link: https://wadespringblog.files.wordpress.com/2016/04/bs-en-1728-2012-furniture-seating- test-methods-for-the-determination-of-strength-and-durability-zipfile-version.pdf,
Haida International Equipment Co offers advanced testing solutions for furniture, including the Chair Seating Cyclic Impact Tester and Chair Swivel Tester These specialized furniture testing machines ensure the durability and safety of seating products For more information, visit their website at [Haida International Equipment Co.](http://vietnamese.qc-test.com/sale-2109012-chair-seating-cyclic-impact-tester-chair-swivel-tester-furniture-testing-machines.html).
[17] Gester total testing solution, Chair Seating Impact Durability Testing Machine GT-LB05, link: https://www.gestertester.com/chair-seating-impact-durability-testing- machine-gt-lb05_p75.html, 2/3/2023
[18] Haida International Equipment Co., Office Chair Rotating Testing Equipment Lab Furniture Test Machines, link: https://www.labtestmachines.com/sale-10620064-office- chair-rotating-testing-equipment-lab-furniture-test-machines.html, 5/5/2023
[19] J.T.M TECHNOLOGY, JTM-OC1500 Chair Back Testing Machine, Link: https://www.jtmtest.com/chair-testing-machine/JTM-OC1500.html, 5/3/2023
[20] Motorola, 1N4728 Datasheet, link: https://www.alldatasheet.com/datasheet- pdf/pdf/2812/MOTOROLA/1N4728.html, 2/5/2023
[21] Sharp Corporation, PC817 Datasheet, link: https://www.alldatasheet.com /datasheet-pdf/pdf/43368/SHARP/PC817.html, 2/5/2023
Hình 1: Đầu cân CI-1560A Thông số kỹ thuật:
- Điện áp kích loadcell: 5V DC
- Phạm vi điều chỉnh Zero: 0.05mV ~ 30mV
- Độ nhạy đầu vào: Trên 1𝜇V/D
- Hệ thống tuyến tính: Trong khoảng 0.01% của F.S
- Độ phân giải ngoại A/D: 10 000 (Max.)
- Tốc độ chuyển đổi A/D: 10 lần/s
Sơ đồ 1: Kết nối loadcell với đầu cân
Sơ đồ 2: Giao tiếp UART RS232
2 Van điều khiển hướng tỉ lệ (MPYE-5-1/8-HF-010B)
Hình 2: Van điều khiển hướng tỉ lệ
Van điều khiển hướng tỷ lệ với truyền động trực tiếp và ống đệm điều khiển vị trí chuyển đổi tín hiệu đầu vào tương tự thành mặt cắt mở tương ứng ở đầu ra Khi kết hợp với bộ điều khiển vị trí bên ngoài và bộ mã hóa dịch chuyển, nó có thể tạo ra một hệ thống định vị khí nén chính xác.
- Lưu lượng tiêu chuẩn: 700l/min
- Tín hiệu điều khiển: Điện áp 0…10V DC
Hình 4: Biểu đồ điều khiển bằng điện áp của van điều khiển hướng tỉ lệ
Sơ đồ 3: các đầu dây của Van điều khiển hướng tỉ lệ
3 Van điều áp (ITV2030-013BS5)
Bảng 1:Đầu dây kết nối của van điều áp ITV2030-013BS5
Hạn mức cân max: 300 kg
Cấp chính xác của cân điện tử được phân loại thành cấp II hoặc cấp III, dựa trên tiêu chí đánh giá hoạt động chính xác theo các tiêu chuẩn quốc tế như OIML Độ phân giải của cân điện tử, thường đạt 1/30.000 hoặc 1/60.000, cho thấy tốc độ xử lý dữ liệu của thiết bị.
Cảm biến SMC được thiết kế đặc biệt với connector M8 ba chân, trong khi D-A93 chỉ sử dụng 2 dây Thiết bị hoạt động với điện áp 24VDC/100VAC theo kiểu mắc nối tiếp hai dây Cảm biến tích hợp đèn LED đỏ để báo hiệu ngõ ra khi có tác động Tải sử dụng cho cảm biến có thể là Relay hoặc PLC, với công suất tải từ 5-40mA.
Hình 5:Cảm biến xy lanh D-A93
Chức năng bộ điều khiển:
- Giao tiếp tín hiệu số (12DO, 14DI)
- Giao tiếp tín hiệu analog (4AI, 2AO)
- Giao tiếp chuẩn RS232 (Port 1)
- Giao tiếp chuẩn RS485 (Port 2, Port 3)
Hình 11: Board mạch vi điều khiển STM32F407
Chức năng bộ điều khiển:
- Giao tiếp tín hiệu số (14DO, 16DI)
V Hình 14: Board mạch điều khiển STM32F205
The code snippet initializes various variables for a program, including boolean flags such as `CBHT`, `run`, and `stop`, all set to false It also declares integer and floating-point variables like `adc1_value`, `adc2_value`, `pos1`, and `pos2`, along with character arrays `receivedData_A` and `receivedData_B` for data storage Two indices, `dataIndex_A` and `dataIndex_B`, are initialized to zero for tracking data entries Additionally, it includes a buffer for received data, with `Rx_indx`, `Rx_Buffer`, and `Rx_data` defined, and floating-point variables `cas_a`, `cas_b`, `F1`, and `F2` representing specific values.
The PID control system is defined with parameters including float variables for error terms (e1_k, e1_k_1, e2_k, e2_k_1) and manipulated variables (MV1_pid_k_1, MV1_pid_k, MV2_pid_k_1, MV2_pid_k) The controller gains are set with K_c_1 at 0.07 and K_c_2 at 0.15, both with an integral time constant of tau_i set to 1.75 Desired forces for two separate processes are initialized at zero (DesiredForceA and DesiredForceB) Additionally, process variables pv1 and pv2 are utilized, alongside integer variables x1, x2, x3, and x4, with minimum values for x1 and x2 set at 2048.
VII int value = 1; int mode = 0; int auto_man = 0; int run_stop = 0; int air1 = 0, air2 = 0;
In this article, we outline several essential functions for efficient system operation, including void LCD_Update(void) for updating the display, void Mode(void) for managing operational modes, and void Set_Start_Stop(void) for controlling start and stop actions Additionally, void Tare(void) is crucial for resetting measurements, while void Up(void) facilitates upward adjustments The function void Set_Ctrl(void) is designed for setting control parameters, and both void PID_Control_A(void) and void PID_Control_B(void) are implemented for advanced PID control strategies Finally, void Manual_A(void) and void Manual_B(void) allow for manual operation, ensuring flexibility in system management.
Chương trình chính: int main(void)
HAL_GPIO_WritePin(LCDLED_GPIO_Port,LCDLED_Pin,1);
HAL_ADC_Start_IT(&hadc1);
HAL_ADC_Start_IT(&hadc2);
HAL_DAC_Start(&hdac, DAC_CHANNEL_1);
HAL_DAC_Start(&hdac, DAC_CHANNEL_2);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim4);
HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t*)Rx_data,1);
HAL_UART_Receive_IT(&huart3, (uint8_t *)&receivedData_A[dataIndex_A], 1); HAL_UART_Receive_IT(&huart4, (uint8_t *)&receivedData_B[dataIndex_B], 1); LCD_Clear();
HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 1638); HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_2, DAC_ALIGN_12B_R, 1638); HAL_Delay(2000); while (1)
PID_Control_A(); if (run == 0) break;
PID_Control_B(); if (run == 0) break;
HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_2,DAC_ALIGN_12B_R, 1230);
} HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_2,DAC_ALIGN_12B_R, 2048);
HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R, 1638);
} HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_2,DAC_ALIGN_12B_R, 1230);
HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R, 1638); if (count == cycles) {
LCD_PrintString(0, 0, "TEST COMPLETTED!"); run = 0;
} } else { HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_2,DAC_ALIGN_12B_R, 1230);
HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R, 1638);
HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, 1230);
//Nhận dữ liệu từ App Android uint8_t i; if(huart->Instance == USART1) //uart1 { if(Rx_indx==0) {for (i=0;iInstance == huart3.Instance) //Check Port 2 {
// Kiểm tra xem đã nhận đủ ký tự kết thúc "\r\n" chưa if (strncmp(&receivedData_A[dataIndex_A - 2], "\r\n", 2) == 0) {
// Xử lý frame khi gặp ký tự kết thúc "\r\n"
XIII if (huart->Instance == huart4.Instance) // Check Port 3 {
// Kiểm tra xem đã nhận đủ ký tự kết thúc "\r\n" chưa if (strncmp(&receivedData_B[dataIndex_B - 2], "\r\n", 2) == 0) {
// Xử lý frame khi gặp ký tự kết thúc "\r\n"
} else { // Lưu ký tự vào frame receivedData_B[dataIndex_B++] = huart->Instance->DR;
} // Tiếp tục nhận dữ liệu HAL_UART_Receive_IT(&huart4,(uint8_t*)&receivedData_B[dataIndex_B], 1);
Chương trình xử lý dữ liệu từ đầu cân: void ProcessData_A() //Đầu cân A
{ char tempData_A[100]; strncpy(tempData_A, receivedData_A, dataIndex_A);
// Tách các phần tử dựa trên dấu phẩy strtok(tempData_A, ",");
XIV strtok(NULL, ","); strtok(NULL, ","); cas_a = atof(strtok(NULL, ","));
F1 = cas_a*9.6545; pv1 = F1;// Gia tri hien tai
// Xóa dữ liệu đã xử lý memset(receivedData_A, 0, sizeof(receivedData_A)); dataIndex_A = 0;
{ char tempData_B[100]; strncpy(tempData_B, receivedData_B, dataIndex_B); // Tách các phần tử dựa trên dấu phẩy strtok(tempData_B, ","); strtok(NULL, ","); strtok(NULL, ","); cas_b = atof(strtok(NULL, ","));
F2 = cas_b*9.6545; pv2 = F2;// Gia tri hien tai
// Xóa dữ liệu đã xử lý memset(receivedData_B, 0, sizeof(receivedData_B)); dataIndex_B = 0;
Chương trình xử lý nút nhấn:
Switch chọn chế độ cài đặt và chế độ điều khiển: void Set_Ctrl(void)
{ if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI4_Pin) == 0) { set_mode = true;
XV else if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI5_Pin) == 0) { set_mode = false; ctrl_mode = true;
LCD_PrintString(1, 1, "Auto or Manual");
Nút nhấn 1: Lựa chọn chế độ – thông số void Mode(void)
{ if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI0_Pin) == 0)
HAL_Delay(100); if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI0_Pin) == 0)
{ if (set_mode == 1) { mode ++; if (mode > 5) mode = 1;
XVI if (mode == 1) { value = DesiredForceA;
LCD_PrintString(0, 0, "Force A"); if (DesiredForceA != 0) {
} else if (mode == 2) { value = DesiredForceB;
LCD_PrintString(0, 0, "Force B"); if (DesiredForceB != 0) {
} else if (mode == 3) { value = cycles;
LCD_PrintString(0, 0, "Cycles"); if (cycles != 0) {
} else if (mode == 5) { value = air2;
LCD_PrintString(0, 0, "Air B"); if (air2 != 0) {
} } else if (ctrl_mode == 1) { auto_man++; if (auto_man > 2) auto_man = 1; if (auto_man == 1) { auto_mode = true; man_mode = false;
LCD_PrintString(0, 0, "Auto Mode"); HAL_Delay(300);
} else if (auto_man == 2) { auto_mode = false; man_mode = true;
LCD_PrintString(0, 0, "Manual Mode"); HAL_Delay(300);
Nút nhấn 2: Cài đặt thông số – khởi động, dừng hệ thống void Set_Start_Stop(void)
{ if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI1_Pin) == 0)
HAL_Delay(100); if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI1_Pin) == 0) { if (set_mode == 1) { switch(mode) { case 1:
XIX break; case 3: cycles = value; printf("%d""f\r\n", cycles);
LCD_PrintString(0, 14, "OK"); break; case 4: if (value > 500) {
LCD_PrintString(0, 10, "FALIED"); while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI3_Pin) =1)
} } else { air1 = value; printf("%d""g\r\n", air1);
LCD_PrintString(0, 10, "FALIED"); while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI3_Pin) =1)
} } else { air2 = value; printf("%d""h\r\n", air2);
} else if (ctrl_mode == 1) { if (auto_man == 1) { run_stop++; if (run_stop > 2) run_stop = 1; if (run_stop == 1)
LCD_PrintString(0, 2, "MACHINE STOP"); LCD_PrintString(1, 0, "State: WARNING"); }
Nút nhấn 3: Cài đặt dải cho giá trị – Chế độ thủ công cho xy lanh A void Tare(void) //Cài đặt dải cho giá trị
{ if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI2_Pin) == 0)
HAL_Delay(100); if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI2_Pin) == 0) { if(set_mode == 1) { value = value*10; switch(mode) {
XXII case 1: if (value > 9999) value = 0; break; case 2: if (value > 999) value = 0; break; case 3: if (value > 999999) value = 0; break; case 4: if (value > 500) value = 0; break; case 5: if (value > 500) value = 0; break;
} } void Manual_A(void) //Chế độ thủ công cho xy lanh A
{ if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI2_Pin) == 0)
HAL_Delay(100); if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI2_Pin) == 0) { if (ctrl_mode == 1) { if (man_mode == 1) {
HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_1,DAC_ALIGN_12B_R, 1638);
Nút nhấn 4: Đếm lên – Chế độ thủ công cho xy lanh B void Up(void) //Đếm lên cho chữ số hàng đơn vị
{ if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI3_Pin) == 0)
HAL_Delay(100); if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI3_Pin) == 0) { if (set_mode == 1) { int digitValue = value % 10; digitValue++; if (digitValue > 9){ digitValue = 0;
} void Manual_B(void) //Chế độ thủ công cho xy lanh B
{ if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI3_Pin) == 0)
HAL_Delay(100); if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, DI3_Pin) == 0) { if (ctrl_mode == 1) { if (man_mode == 1) { count_b++; if (count_b > 2) count_b = 1; if ((count_b == 1) && (pv1 >= DesiredForceA)) {
HAL_DAC_SetValue(&hdac,DAC_CHANNEL_2,DAC_ALIGN_12B_R, 1638);
LCD_PrintNum( 1, 10, value); printf("%d\r\n", value);
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int io_putchar(int ch)
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#define GETCHAR_PROTOTYPE int fgetc(FILE *f)
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&ch,1,100); return ch;
To send data to the STM32F205 for updating on the Android app, Timer 3 interrupt is utilized, while Timer 4 interrupt is employed for controlling the indicator light The function void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) is responsible for handling these timer events effectively.
{ if(htim->Instance==htim3.Instance) //TIMER3 GUI DU LIEU DEN STM32F205 { printf("%.2f""a\r\n", F1); printf("%.2f""b\r\n", F2);
XXVI printf("%d""c\r\n", count); printf("%.2f""d\r\n", DesiredForceA); printf("%.2f""e\r\n", DesiredForceB); printf("%d""f\r\n", cycles); printf("%d""k\r\n", run);
} if(htim->Instance==htim4.Instance) //TIMER4 HIEN THI DEN BAO { if (run == 1) {
HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, DO10_Pin, 1);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, DO11_Pin, 0);
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOD, DO10_Pin);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, DO11_Pin, 1);
Ngắt ngoài cho nút nhấn STOP và cảm biến hành trình void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{ if (GPIO_Pin == DI6_Pin) //CBHT
} else if (GPIO_Pin == DI1_Pin) //NUT NHAN STOP
MV1_pid_k = MV1_pid_k_1 + K_c_1*(1 + (delta_t_1/tau_i_1))*e1_k - K_c_1*e1_k_1;
//Cập nhật PI if (MV1_pid_k > 100.0)
} x1 = (int16_t)((( MV1_pid_k-y1_min)/(y1_max-y1_min))*(x1_max-x1_min)+ x1_min);
HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_1, DAC_ALIGN_12B_R, x1); HAL_Delay(500);
} void PID_Control_B(void) //PID xy lanh B
MV2_pid_k = MV2_pid_k_1 + K_c_2*(1 + (delta_t_2/tau_i_2))*e2_k - K_c_2*e2_k_1;
//Cập nhật PI if (MV2_pid_k > 100.0)
} x2 = (int16_t)((( MV2_pid_k-y2_min)/(y2_max-y2_min))*(x2_max-x2_min) + x2_min);
HAL_DAC_SetValue(&hdac, DAC_CHANNEL_2, DAC_ALIGN_12B_R, x2); HAL_Delay(500);
// HAM GUI DU LIEU GIAO TIEP STM32F407
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int io_putchar(int ch)
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
HAL_UART_Transmit(&huart2,(uint8_t *)&ch,1,0xFFFF);
XXIX float aFA,bFB,FAF407,FBF407; unsigned int cCycle,CycleF407,run;
// SETTING AIRA, AIRB float airA,airB;
// KHAI BAO BIEN TRUYEN uint8_t rx_index, rx_data; char rx_buffer[100];
// KHAI BAO BIEN KET NOI VOI ESP8266 uint8_t rx_index1, rx_data1; char rx_buffer1[500]; char ResponseRX[500];
// KHAI BAO BIEN DOC GIA TRI QUA CONG COM VA UART2 char rx_buffer2[50],rx_data2[2]; uint8_t rx_index2;
// KHAI BAO CAC BIEN PHAN HOI uint32_t rx_indexResponse; uint8_t ErrorCode = 0; int ConfigAT = 0; long last = 0; uint8_t CheckConnect = 1;
// KHAI BAO BIEN CHINH CUA HE THONG unsigned int ON;
// KHAI BAO SERVER MQTT char *mqtt_server = "broker.hivemq.com";
XXX char *mqtt_port = "1883"; char *mqtt_user = "nhatnguyenIOT"; char *mqtt_pass = "123456nnn"; char *mqtt_sub = "nhatnguyen/tr"; // NHAN DU LIEU char *mqtt_pub = "nhatnguyen/sub"; // TRUYEN DU LIEU
The core functions of the ESP system include configuring settings with `SettingESP(void)`, clearing the UART buffer using `clearbuffer_UART_ESP(void)`, and handling received data through `HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)` It facilitates sending AT commands with `Send_AT_Commands_Setting(char *AT_Commands, char *DataResponse, uint32_t timesend, uint32_t setting)` and receiving commands via `Received_AT_Commands_ESP(void)` and `Received_AT_Commands_ESP_MessagerMQTT(void)` Additionally, it offers functionality to clear responses with `clearResponse(void)`, connect to MQTT servers using `ConnectMQTT(char *server, char *port, char *user, char *pass, char *sub, char *pub)`, and send commands for establishing and checking MQTT connections with `Send_AT_Commands_ConnectMQTT` and `Send_AT_Commands_CheckConnectMQTT` respectively.
*DataResponse , uint32_t timeout , uint32_t setting , uint32_t count); void SendData(char *pub ); void ParseJson(char *DataMQTT); void SendMQTT(void);
// VIET CAC HAM CON void SendMQTT(void)
// GUI DU LIEU KIEU INT SANG CHAR void SendData(char *pub )
{ char MQTTPUBRAW[100]; char JSON[100]; char Length[100]; char Str_FA[100]; char Str_FB[100]; char Str_C[100]; char Str_FAF407[100]; char Str_FBF407[100]; char Str_CF407[100]; char Str_run[100]; for(int i = 0 ; i < 100; i++)
} sprintf(Str_FA, "%.2f", aFA); sprintf(Str_FB, "%.2f", bFB); sprintf(Str_C, "%d", cCycle); sprintf(Str_FAF407, "%.2f", FAF407); sprintf(Str_FBF407, "%.2f", FBF407); sprintf(Str_CF407, "%d", CycleF407); sprintf(Str_run, "%d", run);