TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: 1. Trần Trung Hiếu 2.Đinh Văn Dũng 3.Hoàng Đình Dũng 4.Nguyễn Tiến Dũng 5.Nguyễn Nam Dương Ngành: CNKT Điện – Điện tử 1. Mục tiêu đồ án: Hoàn thành đề tài được giao theo đúng yêu cầu và thời gian quy định, sản phẩm phải gọn nhẹ, hiệu quả ứng dụng cao và kinh tế, dễ lắp ráp và thay thế. Qua đó có thể hiểu biết thêm về các linh kiện cũng như ứng dụng của chúng vào thực tế. 2. Nhiệm vụ: Thiết kế thành công băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao. Từ đó đưa vào thực tế và hướng phát triển. 3. Ngày giao đồ án: 20/5/2024 4. Ngày hoàn thành đồ án: 20/6/2024 5. Người hướng dẫn: ThS. Trần Đình Dũng Nghệ An, ngày 20 tháng 6 năm 2024 NGƯỜI HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đồ án: Băng tải phân loại sản phẩm theo chiều cao Ngành: CNKT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Người hướng dẫn: ThS. Trần Đình Dũng STT Họ và tên Mã sinh viên Nhiệm vụ Tự đánh giá (A,B,C,D) Chữ ký 1 Trần Trung Hiếu 215751030110059 Báo cáo, sản phẩm 2 Đinh Văn Dũng 215751030110054 sản phẩm 3 Hoàng Đình Dũng 215751030110073 sản phẩm 4 Nguyễn Tiến Dũng 215751030110032 sản phẩm 5 Nguyễn Nam Dương 215751030110025 sản phẩm Nghệ An, ngày 20 tháng 6 năm 2024 NHÓM TRƯỞNG LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay kỹ thuật vi điều khiển đã trở nên quen thuộc trong các ngành kỹ thuật và trong dân dụng. Các bộ vi điều khiển có khả năng xử lý nhiều hoạt động phức tạp mà chỉ cần một chip vi mạch nhỏ, nó đã dần thay thế các tủ điều khiển lớn và phức tạp bằng những mạch điện gọn nhẹ, dễ dàng thao tác sử dụng. Vi điều khiển không những góp phần vào kỹ thuật điều khiển mà còn góp phần to lớn vào việc phát triển thông tin. Chính vì các lý do trên, việc tìm hiểu, khảo sát vi điều khiển là điều mà các sinh viên ngành điện mà đặc biệt là chuyên ngành kỹ thuật điện, điện tử phải hết sức quan tâm. Đó chính là một nhu cầu cần thiết và cấp bách đối với mỗi sinh viên, đề tài này được thực hiện chính là đáp ứng nhu cầu đó. Để góp phần đáp ứng nhu cầu trên và đóng góp thêm giải pháp thay thế các tủ điều khiển lớn và phức tạp, sau một thời gian dưới sự giảng dạy của các thầy cô trường Đại học, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy và các bạn cùng khoa, tôi đã thiết kế, chế tạo "Mô hình phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng Arduino." Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của nhóm còn có hạn nên sẽ không thể tránh khỏi những sai sót. Em rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài. Xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC Trang MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 LỜI MỞ ĐẦU 3 MỤC LỤC 4 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 6 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 6 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 6 1.3 ĐỐI TƯỢNG 6 1.4 PHƯƠNG THỨC NGHIÊN CỨU 7 1.5 Ý NGHĨA THỰC TẾ 7 CHƯƠNG 2 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC 8 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 8 2.2 CÁC BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM HIỆN NAY. 8 CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN CHÍNH 13 3.4 MÀN HINH LCD 19 3.5 TRIẾT ÁP ĐƠN 10K 20 3.6 MOTOR DC 21 3.7 MOTOR SERVO 23 3.8 NGUỒN 28 CHƯƠNG 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 30 4.1 GIỚI THIỆU 30 4.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 31 4.3 CODE ĐIỀU KHIỂN 32 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 36 5.1 ƯU NHƯỢC ĐIỂM 36 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Với sự phát triển của xã hội, khoa học kĩ thuật nói chung và vi điều khiển nói riêng ngày càng được ứng dụng ở hầu hết các lĩnh vực. Trong nhiều lĩnh vực được quan tâm, có một lĩnh vực về vi điều khiển được quan tâm rất nhiều hiện nay đó là vi điều khiển AVR. Một trong số những biến thể phổ biến của AVR là Arduino. Việc tìm hiểu và ứng dụng hết khả năng của nhiều loại Arduino là cả một quá trình dài lý thú và hữu ích, vì sự thuận tiện, tinh gọn, khả năng phát triển cũng như sự đa dạng các dòng sản phẩm phù hợp nhiều quy mô ứng dụng của nó. Một ý tưởng khác được quan tâm đông đảo trên các diễn đàn học tập ngành điện tử, nhưng chưa có một tài liệu chính thống phổ biến hướng dẫn hay cung cấp thông tin về nó, cũng như chưa được giảng dạy ở nhiều trung tâm đó là ứng dụng Arduino trong sản xuất. Trước thực tiễn ấy, nhóm em đã quyết định chọn đề tài này nhằm tìm hiểu về vấn đề đếm và phân loại sản phẩm qua ứng dụng của Arduino 1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Mục đích nghiên cứu thông qua đề tài là tìm hiểu về ứng dụng đếm và phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm: • Tìm hiểu cơ chế hoạt động. • Phân tích sơ đồ nguyên lý. • Nâng cao kỹ năng lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩm điện tử. • Phát triển khả năng tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu. 1.3 ĐỐI TƯỢNG Thi công hệ thống “ Phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phẩm “ Xây dựng mô hình. Xây dựng lưu đồ thuật toán. 1.4 PHƯƠNG THỨC NGHIÊN CỨU • Thiết kế và thi công hệ thống • Tìm hiểu và nghiên cứu về các loại cảm biến hồng ngoại • Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho Arduino. • Thử nghiệm và điều chỉnh để mô hình tối ưu đáp ứng được yêu cầu thực tế. 1.5 Ý NGHĨA THỰC TẾ • Mục đích nghiên cứu thông qua đề tài là tìm hiểu về ứng dụng đếm và phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm: • Tìm hiểu cơ chế hoạt động. • Phân tích sơ đồ nguyên lý. • Nâng cao kỹ năng lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩm điện tử. • Phát triển khả năng tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu. . CHƯƠNG 2 SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là kỹ thuật điện tử và điều khiển tự động, việc nắm bắt và vận dụng hiệu quả công nghệ này là rất quan trọng trong mọi lĩnh vực. Qua các đợt thực tập tại nhà máy và khu công nghiệp, chúng em nhận thấy quá trình tự động hóa, như sử dụng băng tải và hệ thống nâng gắp để phân loại sản phẩm, đã được áp dụng. Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ vẫn chưa tự động hóa hoàn toàn, dẫn đến năng suất thấp. Do đó, em quyết định thiết kế và thi công một mô hình băng chuyền phân loại sản phẩm nhằm tăng hiệu suất và độ chính xác. Băng tải thường được sử dụng để vận chuyển vật liệu trong các dây chuyền sản xuất, xưởng luyện kim, trạm thủy điện, kho bãi, và nhiều ngành công nghiệp khác. 2.2 CÁC BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM HIỆN NAY. 2.2.1 Giới thiệu chung. Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng. Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu. Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc 1 số sản phẩm khác. Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được. 2.2.2 Ưu điểm của băng tải Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng. Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm. 2.2.3. Cấu tạo chung của băng tải. Hình 2.1: Cấu tạo chung băng chuyền. Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật. Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo. Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo. Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ...) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc. 2.2.4 Các loại băng tải phân loại sản phẩm hiện nay Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay. Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Với sự phát triển của xã hội, khoa học kĩ thuật nói chung và vi điều khiển nói riêng ngày càng được ứng dụng ở hầu hết các lĩnh vực
Trong nhiều lĩnh vực được quan tâm, có một lĩnh vực về vi điều khiển được quan tâm rất nhiều hiện nay đó là vi điều khiển AVR Một trong số những biến thể phổ biến của AVR là Arduino
Việc tìm hiểu và ứng dụng hết khả năng của nhiều loại Arduino là cả một quá trình dài lý thú và hữu ích, vì sự thuận tiện, tinh gọn, khả năng phát triển cũng như sự đa dạng các dòng sản phẩm phù hợp nhiều quy mô ứng dụng của nó
Một ý tưởng khác được quan tâm đông đảo trên các diễn đàn học tập ngành điện tử, nhưng chưa có một tài liệu chính thống phổ biến hướng dẫn hay cung cấp thông tin về nó, cũng như chưa được giảng dạy ở nhiều trung tâm đó là ứng dụng Arduino trong sản xuất
Trước thực tiễn ấy, nhóm em đã quyết định chọn đề tài này nhằm tìm hiểu về vấn đề đếm và phân loại sản phẩm qua ứng dụng của Arduino
MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Mục đích nghiên cứu thông qua đề tài là tìm hiểu về ứng dụng đếm và phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm:
Tìm hiểu cơ chế hoạt động
Phân tích sơ đồ nguyên lý
Nâng cao kỹ năng lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩm điện tử
Phát triển khả năng tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu.
ĐỐI TƯỢNG
Thi công hệ thống “ Phân loại sản phẩm theo chiều cao và đếm sản phẩm “ Xây dựng mô hình.
Xây dựng lưu đồ thuật toán.
PHƯƠNG THỨC NGHIÊN CỨU
Thiết kế và thi công hệ thống
Tìm hiểu và nghiên cứu về các loại cảm biến hồng ngoại
Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho Arduino.
Thử nghiệm và điều chỉnh để mô hình tối ưu đáp ứng được yêu cầu thực tế.
Ý NGHĨA THỰC TẾ
Mục đích nghiên cứu thông qua đề tài là tìm hiểu về ứng dụng đếm và phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm:
Tìm hiểu cơ chế hoạt động
Phân tích sơ đồ nguyên lý.
Nâng cao kỹ năng lập trình vi điều khiển, hàn mạch, làm sản phẩm điện tử.
Phát triển khả năng tư duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu.
SƠ LƯỢC VỀ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO KÍCH THƯỚC
ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là kỹ thuật điện tử và điều khiển tự động, việc nắm bắt và vận dụng hiệu quả công nghệ này là rất quan trọng trong mọi lĩnh vực Qua các đợt thực tập tại nhà máy và khu công nghiệp, chúng em nhận thấy quá trình tự động hóa, như sử dụng băng tải và hệ thống nâng gắp để phân loại sản phẩm, đã được áp dụng Tuy nhiên, nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ vẫn chưa tự động hóa hoàn toàn, dẫn đến năng suất thấp Do đó, em quyết định thiết kế và thi công một mô hình băng chuyền phân loại sản phẩm nhằm tăng hiệu suất và độ chính xác Băng tải thường được sử dụng để vận chuyển vật liệu trong các dây chuyền sản xuất,xưởng luyện kim, trạm thủy điện, kho bãi, và nhiều ngành công nghiệp khác.
CÁC BĂNG CHUYỀN PHÂN LOẠI SẢN PHẨM HIỆN NAY
Băng tải thường được dùng để di chuyển các vật liệu đơn giản và vật liệu rời theo phương ngang và phương nghiêng Trong các dây chuyền sản xuất, các thiết bị này được sử dụng rộng rãi như những phương tiện để vận chuyển các cơ cấu nhẹ, trong các xưởng luyện kim dùng để vận chuyển quặng, than đá, các loại xỉ lò trên các trạm thủy điện thì dùng vận chuyển nhiên liệu.
Trên các kho bãi thì dùng để vận chuyển các loại hàng bưu kiện, vật liệu hạt hoặc 1 số sản phẩm khác Trong 1 số ngành công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, hóa chất thì dùng để vận chuyển các sản phẩm đã hoàn thành và chưa hoàn thành giữa các công đoạn, các phân xưởng, đồng thời cũng dùng để loại bỏ các sản phẩm không dùng được.
2.2.2 Ưu điểm của băng tải
Cấu tạo đơn giản, bền, có khả năng vận chuyển rời và đơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết hợp giữa nằm ngang với nằm nghiêng.
Vốn đầu tư không lớn lắm, có thể tự động được, vận hành đơn giản, bảo dưỡng dễ dàng, làm việc tin cậy, năng suất cao và tiêu hao năng lượng so với máy vận chuyển khác không lớn lắm.
2.2.3 Cấu tạo chung của băng tải.
Hình 2.1 : Cấu tạo chung băng chuyền.
Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật.
Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo.
Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.
Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ ) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các yếu tố làm việc.
2.2.4 Các loại băng tải phân loại sản phẩm hiện nay
Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực tế hiện nay Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc Chưa kể đến có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận ra Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Tùy vào mức độ phức tạp trong yêu cầu phân loại, các hệ thống phân loại tự động có những quy mô lớn, nhỏ khác nhau Tuy nhiên có một đặc điểm chung là chi phí cho các hệ thống này khá lớn, đặc biệt đối với điều kiện của Việt Nam Vì vậy hiện nay đa số các hệ thống phân loại tự động đa phần mới chỉ được áp dụng trong các hệ thống có yêu cầu phân loại phức tạp, còn một lượng rất lớn các doanh nghiệp Việt Nam vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc Bên cạnh các băng chuyền để vận chuyển sản phẩm thì một yêu cầu cao hơn được đặt ra đó là phải có hệ thống phân loại sản phẩm Còn rất nhiều dạng phân loại sản phẩm tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất như: Phân loại sản phẩm theo kích thước, Phân loại sản phẩm theo màu sắc, Phân loại sản phẩm theo khối lượng, Phân loại sản phẩm theo mã vạch, Phân loại sản phẩm theo hình ảnh v.v… Vì có nhiều phương pháp phân loại khác nhau nên có nhiều thuật toán, hướng giải quyết khác nhau cho từng sản phẩm, đồng thời các thuật toán này có thể đan xen, hỗ trợ lẫn nhau Ví dụ như muốn phân loại vải thì cần phân loại về kích thước và màu sắc, về nước uống (như bia, nước ngọt) cần phân loại theo chiều cao, khối lượng, phân loại xe theo chiều dài, khối lượng, phân loại gạch granite theo hình ảnh v.v…
Phân loại sản phẩm to nhỏ sử dụng cảm biến quang: sản phẩm chạy trên băng chuyền ngang qua cảm biến quang thứ 1 nhưng chưa kích cảm biến thứ 2 thì được phân loại vật thấp nhất, khi sản phẩm qua 2 cảm biến đồng thời thì được phân loại vật cao nhất.
Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: sử dụng những cảm biến phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếu cảm biến nào nhận biết đc sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại tự động mở để sản phẩm đó được phân loại đúng Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là tỷ lệ phản chiếu của một màu chính (ví dụ như đỏ, xanh lá cây hoặc xanh trời) được phản xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính màu của đối tượng Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là
FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra màu đỏ, xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn E3MC sẽ thu ánh sáng phản chiếu của các đối tượng thông qua các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm nhận.
Phân loại sản phẩm dùng webcam: sử dụng 1 camera chụp lại sản phẩm khi chạy qua và đưa ảnh về so sánh với ảnh gốc Nếu giống thì cho sản phẩm đi qua, còn nếu không thì loại sản phẩm đó.
Nhận thấy thực tiễn đó, nay trong luận văn này, em sẽ làm một mô hình rất nhỏ nhưng có chức năng gần như tương tự ngoài thực tế Đó là: tạo ra một dây chuyền băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đã được đặt trước.
2.3 Giới thiệu băng tải trong mô hình
Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong mô hình đồ án đã lựa chọn loại băng tải dây đai để mô phỏng cho hệ thống dây chuyền trong nhà máy với những lý do sau đây:
Tải trọng băng tải không quá lớn.
Kết cấu cơ khí không quá phức tạp.
Dễ dàng thiết kế chế tạo.
Có thể dễ dàng hiệu chỉnh băng tải.
Tuy nhiên loại băng tải này cũng có 1 vài nhược điểm như độ chính xác khi vận chuyển không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt độ môi trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm qua thời gian
Hình 2.2 : Băng chuyền trên bản vẽ 1.
Hình 2.3: Băng chuyền thực tế
TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN CHÍNH
MÀN HINH LCD
Màn hình text LCD2004 xanh dương sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển thị 4 dòng với mỗi dòng 20 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu và dễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án. Điện áp hoạt động là 5 V.
Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1 inch tiện dụng khi kết nối với Breadboard.
Tên các chân được ghi ở mặt sau của màn hình LCD hổ trợ việc kết nối, đi dây điện.
Có đèn led nền, có thể dùng biến trở hoặc PWM điều chỉnh độ sáng để sử dụng ít điện năng hơn.
Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu
Có bộ ký tự được xây dựng hổ trợ tiếng Anh và tiếng Nhật, xem thêmHD44780 datasheet để biết thêm chi tiết.
TRIẾT ÁP ĐƠN 10K
Triết áp đơn thực chất là một điện trở có núm xoay kết nối vào thanh quét để tạo ra hai phần có giá trị điện trở thay đổi theo vị trí thanh quét, núm xoay được bố trí phía trước mặt điện trở cho người sử dụng điều chỉnh. Với công suất 2W triết áp phù hợp với nhiều sản phẩm điện tử.
Model: 10K Ohm Đường kính trục: 6mm
Nhiệt độ hoạt động: -55 độ C – 125 độ C
Công suất của triết áp đơn: 2W
Loại điều chỉnh: tuyến tính
MOTOR DC
3.6.1 Giới thiệu Động cơ điện một chiều là máy điện chuyển đổi năng lượng điện một chiều sang năng lượng cơ (Máy điện chuyển đổi từ năng lượng cơ sang năng lượng điện là máy phát điện) Động cơ DC giảm tốc là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất hiện nay cho các mô hình, thiết kế Robot đơn giản… Động cơ DC giảm tốc V1 có chất lượng tương đối cùng với khả năng dễ lắp ráp đem lại sự tiện dụng, thích hợp cho mô hình đồ án này.
3.6.2 Thông số kỹ thuật Động cơ giảm tốc JGB37-520 12V 66rpm, các bánh răng trong hộp số đều làm bằng kim loại, chổi than có độ bền tốt Với mô-men xoắn cao và tiếng ồn thấp, có thể nói đây là một động cơ có hướng đặc biệt tốt, có thể làm tốt công việc của bạn cho dù nó được sử dụng trên robot hoặc các sản phẩm khác.
Thông số kỹ thuật Điện áp hoạt động: từ 6V đến 15V Điện áp định mức: 12V
Dòng điện không tải ở 12V: 60 mA
Mô-men xoắn ở 12V: 5 kg.cm
Kích thước hộp số: 24mm
SƠ ĐỒ ĐỘNG CƠ GIẢM TỐC JGB37-520
Hình 3.9: Kích thước động cơ
Gồm có 3 phần chính stator (phần cảm), rotor (phần ứng), và phần chỉnh lưu (chổi than và cổ góp)
- Stator của động cơ điện 1 chiều thường là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện
- Rotor có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn điện một chiều
- Bộ phận chỉnh lưu, nó có nhiệm vụ là đổi chiều dòng điện trong khi chuyển động quay của rotor là liên tục.
Pha 1: Từ trường của rotor cùng cực với stator, sẽ đẩy nhau tạo ra chuyển động quay của rotor.
Pha 2: Rotor tiếp tục quay
Pha 3: Bộ phận chỉnh điện sẽ đổi cực sao cho từ trường giữa stator và rotor cùng dấu, trở lại pha 1
MOTOR SERVO
Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt Không giống như động cơ thông thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển với góc quay nằm trong khoảng giới hạn Mỗi loại servo có kích thước,khối lượng và cấu tạo khác nhau Có loại thì nặng chỉ 9g (chủ yếu dùng trên máy bay mô hình), có loại thì sở hữu một momen lực tương đối (vài chụcNewton/m), hoặc có loại thì khỏe và nhông sắc chắc chắn.
Các động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ servo RC (radio-controlled) Trong thực tế, bản thân động cơ servo không phải được điều khiển bằng vô tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hay xe hơi Động cơ servo nhận tín hiệu từ máy thu này.
Hoạt động & Cấu tạo Động cơ DC và động cơ bước vốn là những hệ hồi tiếp vòng hở Việc thiết lập một hệ thống điều khiển để xác định những gì ngăn cản chuyển động quay của động cơ hoặc làm động cơ không quay cũng không dễ dàng
Mặt khác, động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về một mạch điều khiển Nếu có bất kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác.
Hình 3.14: Cấu tạo cơ bản của một động cơ (motor) servo
4 Signal Wire (Yellow or White)
5 Negative or Ground Wire (Black)
8 Servo Attachment Horn/Wheel/Arm
Hình 3.15: Sơ đồ nối dây của Micro Servo
Thông số kỹ thuật của Động Cơ RC Servo MG996R
Servo MG996R (nâng cấp MG995) có momen xoắn lớn
Phù hợp với máy bay cánh quạt loại 50 -90 methanol và máy bay cánh cố định xăng 26cc-50cc
So với MG946R, MG996R nhanh hơn, nhưng hơi nhỏ hơn.
Kích thước sản phẩm: 40.7 * 19.7 * 42.9mm
Lực kéo: 9.4kg / cm (4.8V), 11kg / cm (6V)
Tốc độ xoay: 0.17 giây / 60 độ (4.8 v) 0.14 giây / 60 độ (6 v) Điện áp làm việc: 4.8-7.2V
Vật liệu bánh răng: Kim loại
Các mô hình thích hợp: máy bay cánh cố định 50 – 90 methanol và máy bay cánh động cơ xăng 26cc-50cc
Hình 3.16 Kích thước Micro Servo
3.7.4 Điều biến độ rộng xung
Trục của động cơ servo R/C được định vị nhờ vào kỹ thuật gọi là điều biến độ rộng xung (PWM) Trong hệ thống này, servo là đáp ứng của một dãy các xung số ổn định Cụ thể hơn, mạch điều khiển là đáp ứng của một tín hiệu số có các xung biến đổi từ 1 – 2 ms Các xung này được gởi đi 50 lần/giây.Chú ý rằng không phải số xung trong một giây điều khiển servo mà là chiều dài của các xung Servo đòi hỏi khoảng 30 – 60 xung/giây Nếu số này qua thấp, độ chính xác và công suất để duy trì servo sẽ giảm Với độ dài xung 1 ms, servo được điều khiển quay theo một chiều (giả sử là chiều kim đồng hồ):
Hình 3.17: Điều khiển trục ra của động cơ bằng cách điều chế độ rộng xung
Với độ dài xung 2 ms, servo quay theo chiều ngược lại Kỹ thuật này được gọi là tỉ lệ số – chuyển động của servo tỉ lệ với tín hiệu số điều khiển.
Các servo khác nhau ở góc quay được với cùng tín hiệu 1 – 2 ms (hoặc bất kỳ) được cung cấp Các servo chuẩn được thiết kế để quay tới và lui từ 90 độ – 180 độ khi được cung cấp toàn bộ chiều dài xung Nếu ta cố điều khiển servo vượt quá những giới hạn cơ học của nó, hiện tượng này kéo dài hơn vài giây sẽ làm bánh răng của động cơ bị phá hủy.
3.7.6 Phân loại và các kích thước đặc biệt
Ngoài servo kích thước chuẩn dùng trong robot và mô hình điều khiển vô tuyến còn có các loại servo R/C khác:
Servo tỉ lệ ẳ / tỉ lệ lớn (quarter-scale / large-scale servo): kớch thước gấp khoảng 2 lần servo chuẩn, công suất lớn hơn rõ, được dùng trong các mô hình máy bay lớn, làm động cơ công suất cho robot.
Servo nhỏ (mini-micro servo): kích thước nhỏ hơn khoảng 2 lần so với servo chuẩn, không mạnh bằng servo chuẩn, dùng ở những không gian hẹp trong mô hình máy bay hay xe hơi.
Servo tời buồm (sail minch servo): mạnh nhất, dùng để điều khiển các dây thừng của buồm nhỏ và buồm chính trong mô hình thuyền buồm.
Servo thu bộ phận hạ cánh(landing-gear retraction servo): dùng để thu bộ phận hạ cánh trong mô hình máy bay vừa và lớn Thiết kế bộ phận hạ cánh thường đòi hỏi servo phải đảm bảo góc quay ít nhất là 170 độ Các servo này thường nhỏ hơn kích thước chuẩn vì không gian giới hạn trong mô hình máy bay.
NGUỒN
Các thông số chỉ ra Adapter này sẽ biến đổi nguồn vào AC thành nguồn ra
DA Điều này có nghĩa là adapter sẽ hoạt động ổn định khi bạn cung cấp cho nó nguồn điện đầu vào trong khoảng 100 – 220V thành nguồn điện đầu ra chuẩn 20V.
Cường độ dòng điện chuẩn của nguồn 220V thường là 12A các thiết bị sử dụng adapter phải có cường độ thấp hơn con số này.
+ Nguồn Adapter 12V-2A 5.5*2.1 mm đáp ứng CEC năng lượng hiệu quả + Cung cấp năng lượng với đầu kết nối 2.1mm x 5.5mm
+ Kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ.
+ Độ bền cao: Nguồn Adapter có tuổi thọ trung bình 3 năm với thời gian sử dụng được tính toán là 8 tiếng/ngày.
+ Quy định điện áp ổn định.
+ Có thể thay thế adapter thấp hơn như 12V 0.5A/ 1A… Ứng dụng của sản phẩm
- Adapter 12V cung cấp điện cho LED, SMD (Công nghệ LED tiên tiến nhất hiện nay), đèn LED Strip, RGB LED Strip,
- Đây là nguồn điện lý tưởng cho các bộ định tuyến / Modem / Điện thoại di động / máy nghe nhạc Mp3 / POS Máy móc
- Đặc biệt thích hợp cấp điện cho Router, Wifi Router an ninh / thu máy ảnh và một số máy ảnh CCTV tiên tiến, máy nghe, Set Top Box, sạc hoặc bất kỳ tiện ích theo đánh giá của các thiết bị.
- Nguồn Adapter 12V-2A 5.5*2.1 mm là một sự thay thế lý tưởng cho một bộ định tuyến mạng không dây như: Netgear DG834, DG834GT, DG934 cộng với một loạt các router không dây khác…
- Bảo vệ quá áp và ngắn mạch.
THI CÔNG HỆ THỐNG
GIỚI THIỆU
Đồ án “Mô hình phân loại và đếm sản phẩm theo chiều cao sử dụng Arduino” bằng việc thiết kế mô hình phân loại sản phẩm và lập trình Arduino ý tưởng áp dụng Arduino trong công nghiệp sản xuất càng sáng tỏ, khả thi hơn
Khi sản phẩm trên băng tải đi qua cảm biến hồng ngoại được thiết kế với động cơ Servo để phân loại sản phẩm kết hợp với màn hinh LED 1602 để hiển thị số lượng sản phẩm, giúp chúng ta một phần nào hiểu được dây chuyền phân loại sản phẩm trong thực tế.
Hình 4.1: Mô hình hệ thống
Hình 4.2: Board mạch chính của hệ thống
Sơ đồ đấu dây mạch điện phân loại sản phẩm theo chiều cao
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
- Khi khởi động hệ thống, relay sẽ luôn được bật, servo ở góc 70, các cảm biến hồng ngoại sẽ được đặt lần lượt theo vị trí với độ cao giảm dần
+ Khi cảm biến phát hiện độ cao cao nhất (H) thì servo1 sẽ gạt sang góc 0 để vật thể trượt ra khỏi băng chuyền, đồng thời màn hình hiển thị biến đếm sản phẩm sau khi gạt Sau khi gạt xong thì servo quay về vị trí ban đầu
+ Khi cảm biến phát hiện độ cao cao tầm trung (C) thì servo2 sẽ gạt sang góc
0 để vật thể trượt ra khỏi băng chuyền, đồng thời màn hình hiển thị biến đếm sản phẩm sau khi gạt Sau khi gạt xong thì servo quay về vị trí ban đầu
+ Cảm biến cuối cùng là cảm biến phát hiện vật thấp nhất sẽ chạy luôn xuống phía cuối băng chuyền vì ở độ cao này cảm biến 1 và 2 không phát hiện được và chỉ có cảm biến 3 phát hiện để hiển thị số đếm lên màn hình.
Quá trình này sẽ lặp đi lặp lại liên tục.
CODE ĐIỀU KHIỂN
Servo servo2; const int sensor3Pin = 8; const int sensor2Pin = 7; const int sensor1Pin = 10; int relay = 3; int sensor1Count = 0; int sensor2Count = 0; int sensor3Count = 0; bool sensor1Triggered = false; bool sensor2Triggered = false; bool sensor3Triggered = false; void setup() { lcd.init(); lcd.backlight(); servo1.attach(5); servo2.attach(6); servo1.write(70); servo2.write(65);
Serial.begin(9600); pinMode(sensor1Pin, INPUT); pinMode(sensor2Pin, INPUT); pinMode(sensor3Pin, INPUT); pinMode(relay, OUTPUT);
} void loop() { int sensor1Value = digitalRead(sensor1Pin); int sensor2Value = digitalRead(sensor2Pin); int sensor3Value = digitalRead(sensor3Pin); digitalWrite(relay, LOW); if(sensor1Value == LOW && !sensor1Triggered) { servo2.write(0); delay(3000); servo2.write(65); sensor1Count++; sensor1Triggered = true;
} else if(sensor1Value == HIGH)
} if(sensor2Value == LOW && !sensor2Triggered) { servo1.write(0); servo1.write(70); sensor2Count++; sensor2Triggered = true;
} else if(sensor2Value == HIGH)
} if(sensor3Value == LOW && !sensor3Triggered)
{ sensor3Count++; sensor3Triggered = true;
} else if(sensor3Value == HIGH)
} int tong = sensor1Count + sensor2Count + sensor3Count; lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("H:"); lcd.print(sensor1Count); lcd.setCursor(6, 0); lcd.print("C:"); lcd.print(sensor2Count); lcd.setCursor(11, 0); lcd.print("L:"); lcd.print(sensor3Count); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("TONG: "); lcd.print(tong);
Serial.print("Count Sensor 1: "); Serial.println(tong);
