Nghiên cứu và chế tạo máy hàn cell pin tự Động

Nội dung chính của đồ án: - Tìm hiểu các loại máy hàn Cell pin được dùng trong thị trường và cơ cấu hoạt động - Tính toán lựa chọn động cơ, công suất của sản phẩm - Gia công lắp ráp hoà

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: THS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC SVTH: LA QUỐC KHÁNH

ĐẶNG VINH HÒA

NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MÁY HÀN CELL PIN TỰ ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Giảng viên hướng dẫn: ThS TẠ NGUYỄN MINH ĐỨC

ĐẶNG VINH HÒA 20146043

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

Tên đề tài: Nghiên cứu và chế tạo máy hàn cell pin tự động

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

- Các loại Pin dùng để hàn: Pin 18650, Pin 26650,

- Sử dụng điện áp: 220V

- Kẽm hàn cell dày 0.3mm

- Cơ cấu truyền động trục: X,Y,Z

3 Nội dung chính của đồ án:

- Tìm hiểu các loại máy hàn Cell pin được dùng trong thị trường và cơ cấu hoạt động

- Tính toán lựa chọn động cơ, công suất của sản phẩm

- Gia công lắp ráp hoàn thành máy hàn Cell pin

5 Ngày giao đồ án: 25/01/2024

6 Ngày nộp đồ án: 25/07/2024

7 Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt 

TRƯỞNG KHOA TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ ……….

(GVHD ký, ghi rõ họ tên)

- Địa chỉ sinh viên : 161/2g đường số 11 Linh Xuân Thủ Đức

- Số điện thoại liên lạc : 0812991317

- Email: khanhkurehon123@gmail.con

- Ngày nộp đồ án tốt nghiệp: 01/07/2024

- Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là công trình do chính tôi nghiên cứu và

thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 07 năm 2024

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy , trường Đại học Sư phạm

Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã tạo mọi điều kiện cho chúng em được học tập , tìm hiểu

để thực hiện tốt đề tài này

Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tạ Nguyễn Minh Đức đã tận tình hướng dẫn , chỉ bảo về các kiến thức chuyên ngành cũng như đã truyền cảm hứng và động lực cho chúng em hoàn thành đề tài này

Chúng em xin cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Cơ Điện Tử nói riêng và các thầy cô trong khoa Cơ khí Chế tạo máy nói chung , cũng như các thầy cô trong trường Đại học Sư phạm

Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy chúng em bằng cả tâm huyết , đã hỗ trợ chúng

em nhiệt tình trên mọi mặt

Cuối cùng , dù đã cố gắng để hoàn thiện thật tốt đồ án , nhưng với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm vẫn còn hạn chế , nhóm chúng em vẫn không thể tránh khỏi những thiếu sót , chúng em rất mong nhận được sự góp ý và những lời nhận xét quý báu từ các thầy cô để nhóm có thể hoàn thiện và nâng cao kiến thức Nhóm chúng em xin tiếp nhận bằng cả lòng biết ơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

La Quốc Khánh

Đặng Vinh Hòa

TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MÁY HÀN CELL PIN TỰ ĐỘNG

Đồ án máy hàn cell pin là một dự án nghiên cứu và phát triển một thiết bị hàn tự động chuyên dụng cho việc hàn các cell pin trong dây chuyền sản xuất pin Mục tiêu chính của dự án

là phát triển một máy hàn hiệu suất cao và đáng tin cậy, nhằm tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm Thiết bị này được thiết kế để tự động hóa hoàn toàn quá trình hàn các cell pin, tạo thành các module pin hoàn chỉnh Các cell pin, thường được chế tạo từ vật liệu lithium-ion, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử như laptop, xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng, và máy khoan pin

Máy hàn cell pin bao gồm các thành phần chính như bàn làm việc, hệ thống kẹp giữ cell pin,

hệ thống hàn, và hệ thống điều khiển Quá trình hàn chủ yếu sử dụng công nghệ hàn điểm điện

tử để tạo ra các mối hàn mạnh mẽ và bền vững giữa các cell pin Trong quá trình vận hành, máy hàn sẽ tự động định vị và giữ cố định các cell pin Tiếp theo, biến áp sẽ tạo ra dòng điện cao qua các điểm tiếp xúc của cell pin để hình thành mối hàn Quy trình này được kiểm soát bằng các thiết bị và phần mềm điều khiển nhằm đảm bảo độ chính xác và đồng nhất của mối hàn

Máy hàn cell pin có thể được tùy chỉnh và nâng cấp để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của quá trình sản xuất và tiêu chuẩn chất lượng pin Dự án này bao gồm cả việc nghiên cứu và thử nghiệm các thông số kỹ thuật quan trọng như dòng điện hàn, thời gian hàn, và áp suất kẹp, để đạt được kết quả tối ưu

Tóm lại, đồ án máy hàn cell pin là một dự án nghiên cứu và phát triển máy hàn tự động với mục tiêu nâng cao quy trình sản xuất và chất lượng pin thông qua việc thiết lập một quy trình hàn tự động và tin cậy cho việc kết nối các cell pin lại với nhau Đồ án máy hàn cell pin là một

dự án nghiên cứu và phát triển một thiết bị hàn tự động

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỜI CAM KẾT iii

LỜI CẢM ƠN iv

TÓM TẮT ĐỒ ÁN v

MỤC LỤC vi

Chương 1: Giới thiệu chung 1

1.1 Tổng quan 1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 3

1.3.1 Tìm hiểu các phương pháp hàn hiện có: 3

1.3.2 Thiết kế và phát triển máy hàn cell pin tiên tiến 3

1.3.3 Đánh giá hiệu quả của máy hàn: 3

1.3.4 Nghiên cứu các thông số quan trọng: 3

1.3.5 Khám phá tiềm năng cải tiến trong công nghệ hàn 3

1.3.6 Tổng thể 3

1.4 Giới hạn đề tài 3

1.4.1 Phạm vi thực hiện: 3

1.4.2 Công nghệ sử dụng 3

1.4.3 Phần mềm điều khiển 4

1.4.4 Hạn chế về tài nguyên 4

1.4.5 Phạm vi thực hiện: 4

1.5 Phương pháp nghiên cứu 4

1.5.1 Tìm hiểu tài liệu liên quan: 4

1.5.2 Xác định mục tiêu và câu hỏi nghiên cứu: 4

1.5.3 Thu thập dữ liệu và tài liệu 4

1.5.4 Phân tích và xử lý dữ liệu 4

1.5.5 Đánh giá và đưa ra kết luận 4

1.5.6 Trình bày và báo cáo kết quả 4

Chương 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 5

2.1 Giới thiệu 5

2.2 Đặc tính của máy hàn cell pin 5

2.3 Kết cấu của máy hàn cell pin 6

2.4 Một số máy hàn cell pin được sử dụng rộng rãi và phổ biến 6

2.4.1 Một số máy tại các nước khác 6

2.4.2 Một số máy trong nước 9

Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11

3.1 Cơ sở lý thuyết về cơ khí 11

3.2 Cơ sở lý thuyết về điện điện tử 12

3.3 Cơ sở lý thuyết về điều khiển tự động 12

3.4 Cơ sở lý thuyết về tin học, lập trình 13

3.4.1 Ngôn ngữ C 13

3.4.2 Quá trình biên dịch của một chương trình C/C++ 13

3.5 Phần mềm Keil C 14

3.5.1 Giao diện hoạt động của Keil C 14

3.5.2 Build chương trình 15

3.6 Giao thức UART 16

3.7 Ngắt ngoài (External Interrupt) 17

3.7.1 Sử dụng nút nhấn với ngắt ngoài 18

3.8 Giao diện người dùng GUI (Graphic User Interface) 18

3.8.1 Lợi ích của việc sử dụng GUI 19

3.8.2 Các thư viện phổ biến để tạo GUI trong python 19

3.9 Biến áp 20

3.9.1 Khái niệm 20

3.9.2 Cấu tạo của biến áp 20

3.9.3 Nguyên lý hoạt động 21

3.10 Pin 18650 21

3.10.1 Khái niệm 21

3.10.2 Cấu tạo pin 18650 22

3.11 Thanh ray trượt vuông 23

3.11.1 Cấu tạo thanh ray trượt vuông 23

3.11.2 Ưu điểm của thanh ray trượt vuông 23

3.12 Động cơ bước 23

3.12.1 Khái niệm 23

3.12.2 Phân loại động cơ bước 24

3.12.3 Nguyên lý hoạt động 25

3.12.4 Ứng dụng của động cơ bước 25

3.12.5 Ưu nhược điểm của động cơ bước 26

3.13 Driver động cơ bước TB6600 26

3.14 Truyền động vitme-đai ốc 28

3.14.1 Cơ cấu vít me – đai ốc trượt 28

3.14.2 Cơ cấu vit me đai ốc bi 30

3.15 STM32F103C8T6 32

3.16 Mạch chuyển đổi USB UART TTL FT232RL 34

3.17 Mạch Timer BTA100 35

Chương 4: PHƯƠNG ÁN VÀ CÁC GIẢI PHÁP VỀ MÁY HÀN CELL PIN 37

4.1 Yêu cầu của đề tài 37

4.2 Phương án và giải pháp thực hiện 37

4.2.1 Phương án 1 37

4.2.2 Phương án 2 38

4.3 Lựa chọn giải pháp / phương án 38

4.4 Trình tự công việc, tiến hành 38

Chương 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 40

5.1 Hệ thống kết nối các thiết bị 40

5.2 Thiết kế khối mạch điện 40

5.3 Tính toán dòng điện ở cuộn thứ cấp 43

5.4 Tính toán nhiệt độ 43

5.5 Tính toán lựa chọn trục vitme 45

5.6 Tính toán lựa chọn động cơ 46

5.7 Lưu đồ chương trình 49

5.8 Phương pháp điều khiển 51

5.8.1 Hệ tọa độ Descartes 51

5.8.2 Ứng dụng hệ tọa độ vào chương trình 51

5.9 Thiết kế cơ khí 52

5.10 Thiết kế giao diện điều khiển GUI 61

5.10.1 Giao diện nút nhấn 61

5.10.2 Giao diện hiển thị vị trí và vận tốc của máy 62

5.10.3 Giao diện biểu đồ 62

5.11 Tổng thể 64

Chương 6: THỰC NGHIỆM – ĐÁNH GIÁ 69

6.1 Tiêu chí đánh giá điểm hàn 69

6.2 Trình tự thực nghiệm 71

6.2.1 Mục đích 71

6.2.2 Quy trình thí nghiệm 71

6.3 Thực nghiệm và nhận xét 72

6.3 Kết quả 74

6.4 Đánh giá thời gian hàn so với các máy hàn trong nước hiện nay 77

Chương 7 Kết luận – Hướng phát triển 78

Hình 7 Máy hàn cell pin JST-IIS

Hình 8 Máy hàn cell pin có trục Z

Hình 9 Máy hàn dùng biến áp 800e

Hình 10 Quá trình biên dịch của ngôn ngữ C

Hình 11 Màn hình làm việc chính của Keil C

Hình 12 Giao thức UART

Hình 13 Khung truyền tín hiệu UART

Hình 14 Word Length Programming

Hình 22 Cấu tạo, nguyên lý của biến áp

Hình 23 Cấu tạo pin 18650

Hình 24 Thanh ray trượt vuông

Hình 25 Động cơ bước 57

Hình 26 Máy CNC sử dụng step motor

Hình 27 Máy in 3D sử dụng step motor

Hình 28 Vitme – đai ốc trượt

Hình 29 Gối đỡ vít me

Hình 37 Sơ đồ đấu nối BTA100

Hình 38 Mặt sau mạch Timer BTA100

Hình 39 Sơ đồ khối thiết bị điện

Hình 40 Sơ đồ mạch nút nhấn

Hình 41 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ

Hình 42 Mạch kết nối STM32 với GUI

Hình 43 Mạch kết nối giữa STM32 với Relay 5V + Timer BTA100

Hình 44 Mô men trọng lực

Hình 45 Lưu đồ tổng quát của chương trình

Hình 46 Lưu đồ chương trình AUTO_MODE

Hình 47 Lưu đồ chương trình MANUAL_MODE

Hình 48 Hệ tọa độ đề-các 2 trục X,Y

Hình 49 Tọa độ vùng hoạt động của máy

Hình 50 Kết nối VĐK với driver và motor

Hình 51 Đoạn code mẫu ứng dụng hệ tọa độ đề-các

Hinh 52 Cơ cấu cụm cân lực có gắn kim hàn

Hỉnh 53 Cơ cấu trục Z nhóm đã sử dụng

Hỉnh 54 Miếng đệm gắn giữa trục Z và con trượt được thiết kế lại

Hỉnh 55 Cơ cấu trục Z khi phân rã các cụm chi tiết

Hỉnh 56 Cơ cấu cụm cân lực khi phân rã các chi tiết

Hỉnh 57 Cơ cấu trục Y dài 400mm sử dụng vít me ø8 và cơ cấu thanh, con trượt Hỉnh 58 Cơ cấu trục X dài 600mm sử dụng vít me ø8 và cơ cấu thanh, con trượt Hỉnh 59 Cơ cấu gá đặt cho Encoder sử dụng “Miếng gá Encoder” và trụ đồng

Hỉnh 60 Cơ cấu trục Y sau khi gắn Encoder

Hỉnh 61 Cơ cấu của máy in 3D thông dụng

Hỉnh 62 Chi tiết gối đỡ trợ lực cho cụm trục Z

Hỉnh 63 Tính toán khoảng cách để lắp bulong M6 vào thanh trượt của trục Z Hỉnh 64 Cơ cấu gối cố định gắn thanh trục trợ lực ø8

Hỉnh 65 Gắn cố định trục Z với trục X và thanh trợ lực

Hỉnh 66 Bàn làm việc được gắn trực tiếp vào thanh trượt Y

Hỉnh 67 Cụm bàn làm việc có thể thay đổi được số lượng cell pin trong 1 lần hàn Hỉnh 68 Có cấu bàn làm việc thay đổi được cell pin sau khi hoàn thiện

Hỉnh 69 Máy hàn cell pin thiết kế cơ khí ban đầu

Hỉnh 70 Thiết kế khung sắt cho tủ điện đặt bên dưới bàn cố định

Hỉnh 71 Cơ cấu cơ khí thay đổi để tăng độ bền vững và tối ưu công đoạn lắp máy Hỉnh 72 Cơ cấu cơ khí của máy hàn cell pin sau cùng

Hình 73 Giao diện nút nhấn điều khiển

Hình 74 Giao diện hiển thị vị trí và vận tốc

Hình 75 Giao diện biểu đồ

Hình 76 Giao diện hiển thị trạng thái

Hình 77 Giao diện điều khiển chế độ AUTO

Hình 78 Giao diện tổng thể GUI

Hỉnh 79 Quy trình hàn

Hỉnh 80 Kẽm và pin không dính vào nhau

Hình 81 Kẽm và pin có thể dùng tay tách ra

Hình 82 Kẽm và Pin dùng kìm tách ra với lực mạnh

Hình 83 Kết quả hàn tương đối tốt

Hình 84 Kết quả hàn kém (cháy điểm hàn)

Hình 85 Kết quả hàn tương đối tốt

Hình 86 Kết quả hàn khi đặt nằm xuống

Hình 87 Kết quả hàn nối tiếp 2 viên pin

Hình 88 Kết quả hàn song song 2 viên pin

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.4.1.1 Thông số kỹ thuật máy hàn laser 3 trục

Bảng 2.4.1.2 Thông số máy hàn cell pin SUKKO 738AL

Bảng 2.4.1.3 Thông số kỹ thuật máy hàn LITH-IP-5000A

Bảng 2.4.1.4 Thông số máy hàn cell pin JST-IIS

Bảng 2.4.2.1 Thông số máy hàn có trục Z

Bảng 2.4.2.2 Thông số máy hàn sử dụng biến áp 800E

Bảng 4.5.1 Thông số kỹ thuật của driver TB6600

Bảng 4.5.2 Cài đặt vi bước của driver TB6600

Bảng 4.5.3 Cài đặt dòng điện của driver TB6600

Bảng 4.5.4 Cài đặt ghép nối của driver TB6600

Bảng 5.5.1.1 Thông số đầu vào của vít me trục Y

Bảng 5.5.1.2 Thống số đầu vào của vít me trục X

Bảng 5.6.1 Thông số đàu vào cho việc tính toán động cơ

Bảng 5.9.1 Thông số tổng thể của máy hàn cell pin

Bảng 5.9.2 So sánh ưu nhược điểm của ba phương pháp hàn

Bảng 5.9.3 So sánh đặc điểm của ba phương pháp hàn

Bảng 5.9.4 So sánh ưu nhược điểm của các mạch hàn

Bảng 6.2.1 Thực nghiệm kẽm 0.3mm trong thời gian 10ms

Bảng 6.2.2 Thực nghiệm kẽm 0.3mm trong thời gian 20ms

Bảng 6.2.3 Thực nghiệm kẽm 0.3mm trong thời gian 30ms

Bảng 6.2.4 Thực nghiệm kẽm 0.3mm trong thời gian 40ms

Bảng 6.2.5 Thực nghiệm kẽm 0.3mm trong thời gian 50ms

Bảng 6.4.1 So sánh thời gian hàn với số lần hàn mỗi đầu cell pin, số lượng pin là 20 viên Bảng 6.4.2 Bảng đánh giá hàn cell pin 3 trục và máy hàn cell pin trong nước

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT TÊN VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan

- Trong ngành công nghiệp điện tử và sản xuất cell pin, quá trình hàn được coi là một công đoạn quan trong để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của các thành phần điện tử pin

Hình 1 Máy hàn cell Pin phổ biến trong công nghiệp

- Việc hàn chính xác và đáng tin cậy không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất của máy mà còn kéo dài tuổi thọ và độ an toàn cho sản phẩm cuối cùng

Hình 2 Quá trình hàn pin

Hình 3 Sản phẩm sử dụng pin

- Đặc biệt, với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ và nhu cầu sử dụng pin trong các thiết bị điện tử hiện đại, quy trình hàn tự động hóa càng trở nên cần thiết để đáp ứng yêu cầu sản xuất hàng loạt với chất lượng đồng đều

- Máy hàn cell pin tự động không chỉ cải thiện tốc độ và hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu lỗi hàn, đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn cao nhất về chất lượng và độ tin cậy

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

- Sự phát triển của ngành công nghiệp pin: Trong thời gian gần đây, ngành công nghiệp pin đang trải qua sự phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là trong lĩnh vực pin lithium-ion Điều này gắn liền với nhu cầu ngày càng tăng của các thiết bị di động, xe điện, lưu trữ năng lượng và các ứng dụng khác Để đáp ứng nhu cầu này, quy trình sản xuất cell pin cần được cải tiến và tối ưu hóa, trong đó máy hàn cell pin đóng một vai trò quan trọng

- Tăng cường hiệu suất và chất lượng: Quá trình hàn cell pin có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và chất lượng của pin Một máy hàn cell pin tiên tiến và chất lượng cao có thể cải thiện sự kết nối và ổn định của các cell pin, làm tăng hiệu suất hoạt động và tuổi thọ của pin Điều này rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về năng suất và độ tin cậy của các hệ thống sử dụng pin

- Tối ưu hóa quy trình sản xuất: Một máy hàn cell pin tiên tiến có thể giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất Máy hàn có thể cung cấp tính tự động hóa cao hơn, độ chính xác và độ ổn định trong quá trình hàn, giảm thiểu lỗi và phụ thuộc vào nhân lực, từ đó cải thiện năng suất và giảm chi phí sản xuất

- Tính cạnh tranh của doanh nghiệp: Máy hàn cell pin tiên tiến có thể là một lợi thế cạnh tranh cho các doanh nghiệp hoạt động trong ngành công nghiệp pin Các doanh nghiệp có thể nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất thông qua việc sử dụng công nghệ hàn tiên tiến, đồng thời tăng tính cạnh tranh trên thị trường

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

1.3.1 Tìm hiểu các phương pháp hàn hiện có:

- Nghiên cứu các phương pháp hàn cell pin hiện nay như hàn laser, hàn điện trở và hàn siêu

âm

- Đánh giá ưu điểm và hạn chế của từng phương pháp

- So sánh khả năng ứng dụng của các phương pháp này trong việc hàn cell pin

1.3.2 Thiết kế và phát triển máy hàn cell pin tiên tiến

- Tận dụng các công nghệ hiện đại để thiết kế một máy hàn cell pin với hiệu suất cao và chất lượng kết nối

1.3.3 Đánh giá hiệu quả của máy hàn:

- Thực hiện thử nghiệm và kiểm tra trong môi trường thực tế

- Đề xuất các cải tiến nếu cần thiết

1.3.4 Nghiên cứu các thông số quan trọng:

- Phân tích các thông số như nhiệt độ, thời gian hàn và tác động đến hiệu suất và chất lượng kết nối

- Đưa ra khuyến nghị và phương pháp tối ưu để đạt kết quả tốt nhất

1.3.5 Khám phá tiềm năng cải tiến trong công nghệ hàn

- Tìm hiểu xu hướng mới và công nghệ tiên tiến có thể áp dụng vào máy hàn cell pin

- Xem xét các ứng dụng tiềm năng và khả năng mở rộng của máy hàn trong ngành sản xuất pin và các lĩnh vực liên quan

1.3.6 Tổng thể

- Mục tiêu của đề tài “Nghiên cứu và chế tạo máy hàn cell pin” là tìm hiểu, phát triển và đánh giá một máy hàn cell pin tiên tiến, nhằm cải thiện hiệu suất, chất lượng và độ tin cậy, đồng thời khám phá tiềm năng cải tiến trong công nghệ hàn

1.4 Giới hạn đề tài

1.4.1 Phạm vi thực hiện:

- Đề tài chỉ tập trung vào việc di chuyển hàn tự động cho các cell pin, bao gồm các bước

cơ bản như định vị và hàn cell pin

1.4.2 Công nghệ sử dụng

- Sử dụng công nghệ giảm sát bằng camera để theo dõi quá trình hàn đảm bảo chính xác và chất lượng hàn

- Chỉ tiến hành thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm, chưa áp dụng trong quy

mô sản xuất thực tế hoặc điều kiện công nghiệp

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Tìm hiểu tài liệu liên quan:

- Đọc các bài báo, tạp chí khoa học, sách và công trình nghiên cứu trước đây để xác định tình hình nghiên cứu hiện tại, các thành tựu đã đạt được và hướng nghiên cứu tiềm năng

1.5.2 Xác định mục tiêu và câu hỏi nghiên cứu:

- Tập trung vào các khía cạnh kỹ thuật, hiệu suất, chất lượng kết nối, ứng dụng và khả năng thương mại của máy hàn cell pin

1.5.3 Thu thập dữ liệu và tài liệu

- Thu thập các thông số kỹ thuật của máy hàn, dữ liệu về hiệu suất và chất lượng kết nối, cũng như thông tin về công nghệ hàn và vật liệu sử dụng trong quá trình hàn pin

1.5.4 Phân tích và xử lý dữ liệu

- Sử dụng các phương pháp thống kê, phân tích số liệu và công cụ mô hình hóa để hiểu và đánh giá dữ liệu thu thập được

1.5.5 Đánh giá và đưa ra kết luận

- Dựa trên phân tích dữ liệu, đánh giá kết quả nghiên cứu, so sánh với các công trình trước đây, và đưa ra kết luận về hiệu suất, chất lượng kết nối và khả năng thương mại của máy hàn cell pin

1.5.6 Trình bày và báo cáo kết quả

- Trình bày và báo cáo kết quả nghiên cứu một cách rõ ràng và có hệ thống, bao gồm cả các khuyến nghị và phương pháp tối ưu hóa

Chương 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu

- Máy hàn cell pin là thiết bị quan trọng trong sản xuất và bảo trì các cell pin, được sử dụng

để kết nối các thành phần của cell pin thông qua quá trình hàn Chúng thường có thiết kế nhỏ gọn, dễ sử dụng và cho phép điều chỉnh các thông số hàn để đáp ứng yêu cầu cụ thể của từng loại cell pin

Đặc điểm và ưu điểm của máy hàn cell pin:

- Đa chức năng: Máy có khả năng hàn các kết nối đơn hoặc đa điểm, cho phép kết nối

đồng thời nhiều ống nối hoặc đầu nối, tăng hiệu suất sản xuất

- Điều chỉnh thông số: Người dùng có thể điều chỉnh các thông số như điện áp, dòng điện,

thời gian hàn và nhiệt độ hàn, giúp tối ưu hóa quá trình hàn và đảm bảo kết nối chắc chắn,

ổn định

- Tiện ích và linh hoạt: Máy có khả năng thay đổi số lượng pin hàn và hỗ trợ hàn tự động

với số lượng lớn, mang lại hiệu suất cao và giảm thời gian sản xuất

- Hiệu suất cao: Được thiết kế để đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy, máy có khả năng

hàn nhanh chóng và chính xác, giúp giảm thời gian sản xuất và đảm bảo chất lượng kết nối

- Tính ổn định và độ tin cậy: Máy được chế tạo từ vật liệu chất lượng cao, tuân thủ các

tiêu chuẩn an toàn và chất lượng nghiêm ngặt, đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy trong quá trình sử dụng

Các vấn đề cần quan tâm và giải quyết:

- Chất lượng mối hàn: Đảm bảo mối hàn chắc chắn và ổn định giữa các cell pin

- Điều chỉnh thông số hàn: Xác định và điều chỉnh các thông số hàn phù hợp để tối ưu hóa

quá trình

- Quản lý nhiệt độ: Kiểm soát nhiệt độ hàn để tránh ảnh hưởng xấu đến chất lượng pin

- Gá pin: Đảm bảo cell pin được giữ chắc chắn trong quá trình hàn

- Giám sát hàn: Sử dụng hệ thống giám sát để theo dõi quá trình hàn và đảm bảo chất

lượng

2.2 Đặc tính của máy hàn cell pin

- Độ chính xác cao: Máy hàn cần đảm bảo kết nối chính xác và đồng đều giữa các thành

phần của cell pin, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao như hàn pin lithium-ion cho thiết bị điện tử như pin máy khoan, máy quạt, sạc dự phòng, pin laptop, và pin xe đạp điện

- Điều khiển tự động: Máy có khả năng điều chỉnh các thông số hàn như công suất, nhiệt

độ, áp suất và thời gian Điều này đảm bảo quá trình hàn được thực hiện một cách nhất quán và chính xác, giúp cải thiện chất lượng và hiệu suất sản xuất

- Hiệu suất cao: Được thiết kế để đáp ứng nhu cầu sản xuất hàng loạt, máy hàn cell pin có

tốc độ hàn nhanh, thời gian chuẩn bị ngắn, và khả năng hoạt động liên tục mà không gặp

trục trặc, tối ưu hóa quy trình sản xuất

- Bền vững: Máy được thiết kế để có tuổi thọ cao và ít hỏng hóc, giúp giảm thiểu thời gian

và chi phí bảo trì Sử dụng các vật liệu hàn thân thiện với môi trường, góp phần giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường

- Tính linh hoạt: Máy hàn cell pin có khả năng hàn nhiều loại cell pin khác nhau, từ các

cell pin nhỏ cho thiết bị điện tử đến các cell pin lớn cho xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng Điều này giúp mở rộng phạm vi ứng dụng và tăng khả năng thích ứng với các yêu cầu sản xuất khác nhau

- An toàn và bảo mật: Máy hàn được trang bị các tính năng an toàn như tự động ngắt khi

gặp sự cố, cảnh báo nhiệt độ quá cao, và bảo vệ chống quá tải, đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị

2.3 Kết cấu của máy hàn cell pin

- Bàn làm việc:

Cung cấp không gian để đặt và định vị các cell pin

Được trang bị các kẹp và hệ thống giữ để cố định các cell pin trong quá trình hàn

- Điều khiển và điều chỉnh:

Được điều khiển thông qua các bộ điều khiển và phần mềm, cho phép điều chỉnh các thông số như vận tốc di chuyển, độ chính xác định vị, và các tham số hàn khác

- Hệ thống an toàn:

Trang bị các biện pháp bảo vệ như công tắc hành trình để bảo vệ quá trình hoạt động của máy, đảm bảo an toàn cho người sử dụng và thiết bị

2.4 Một số máy hàn cell pin được sử dụng rộng rãi và phổ biến

2.4.1 Một số máy tại các nước khác

Hiện tại, máy hàn cell pin được sử dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới Dưới đây là một số thông tin:

- Máy hàn pin Laser 3 trục:

Hình 4: Máy hàn laser 3 trục

Bảng 2.4.1.1 Thông số kỹ thuật máy hàn laser 3 trục

- Máy hàn cell pin SUKKO738AL:

Hình 5: Máy hàn cell pin SUKKO 738AL

Bảng 2.4.1.2 Thông số máy hàn cell pin SUKKO 738AL

- Máy hàn cell pin LITH-IP-5000A:

Hình 7: Máy hàn cell pin JST-IIS Bảng 2.4.1.4 Thông số máy hàn cell pin JST-IIS

Độ dày mối hàn tối đa tấm Nickel hoặc tấm thép dày tối đa

2.4.2 Một số máy trong nước

- Máy hàn cell pin có trục Z:

Hình 8: Máy hàn cell pin có trục Z

- Máy hàn cell pin có trục Z:

Hình 9 Máy hàn dùng biến áp 800e

Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Cơ sở lý thuyết về cơ khí

- Vẽ kỹ thuật cơ khí: Học phần cung cấp cho sinh viên những quy tắc cơ bản để xây dựng bản vẽ kỹ thuật bao gồm: Các tiêu chuẩn hình thành bản vẽ kỹ thuật, các kỹ thuật cơ bản của hình học hoạ hình, các nguyên tắc biểu diễn không gian hình học, các phép biến đổi,

sự hình thành giao tiếp của các mặt, , các yếu tố cơ bản của bản vẽ kỹ thuật: Điểm, đường, hình chiếu, hình cắt, các loại bản vẽ chi tiết, vẽ lắp và bản vẽ sơ đồ động trên cơ

sở tiêu chuẩn TCVN và ISO

- Cơ kỹ thuật: Học phần cung cấp những kiến thức nền tảng để tiếp thu những học phần cơ

sở và chuyên ngành khác của lĩnh vực cơ khí, nội dung học phần bao gồm các học phần:

Tĩnh học: Các tiên đề tĩnh học, lực, liên kết, phản lực liên kết, phương pháp khảo sát

các hệ: phẳng, không gian, ngẫu lực và momen, lực ma sát

Động học: các đặc trưng chuyển động của điểm và vật thể, chuyển động tịnh tiến và

chuyển động quay, chuyển động song phẳng và hợp các chuyển động

Động lực học: các định luật, định lý cơ bản của động lực học, nguyên lý D,Alambert,

phương trình Lagrange loại II, nguyên lý di chuyển khả dĩ và hiện tượng va chạm trong thực tế kỹ thuật

- Sức bền vật liệu: Học phần cung cấp kiến thức về: Tính toán sức chịu tải của các chi tiết máy và kết cấu kỹ thuật: các điều kiện và khả năng chịu lực và biến dạng trong miền đàn hồi của các chi tiết máy và kết cấu kỹ thuật, bao gồm: các khái niệm cơ bản về nội lực và ngoại lực, ứng suất và chuyển vị, các thuyết bền, các trạng thái chịu lực phẳng và không gian: tính toán về ổn định và tải trọng động Một số bài toán siêu tĩnh thường gặp trong thực tế kỹ thuật

- Nguyên lý – Chi tiết máy: Học phầnnghiên cứu cấu trúc, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế động học và động lực học của cơ cấu truyền động và biến đổi chuyển động, các mối ghép và các chi tiết máy thường dùng trong cơ khí Sau khi học, sinh viên có khả năng độc lập giải quyết những vấn đề tính toán và thiết kế các chi tiết máy, làm cơ sở để vận dụng trong quá trình tính toán thiết kế và chi tiết máy trong thực

tế kỹ thuật sau

- Đồ án Thiết kế cơ khí: Học phần này củng cố các kiến thức đã học trong các học phần Hình họa- vẽ kỹ thuật, Nguyên lý – chi tiết máy, Cơ kỹ thuật, Sức bền vật liệu và vận dụng các kiến thức đã học của những môn học trên tính toán thiết kế một số cơ cấu/ hệ thống truyền động thường gặp trong hệ thống cơ điện tử như: hộp số, cơ cấu tay gắp, cơ cấu đa hướng (joystick), Đồng thời, sinh viên được hướng dẫn cách tính toán thiết kế động học và động lực học của các cơ cấu truyền động thực tế trong hệ thống cơ – điện tử

- Dung sai – Kỹ thuật đo Số: Học phần cung cấp các kiến thức cơ bản về: Tính đổi lẫn chức năng trong ngành chế tạo máy Dung sai và lắp ghép các mối thông dụng trong ngành chế tạo máy như mối ghép hình trụ trơn, mối ghép then và then hoa, mối ghép ren, phương pháp giải bài toán chuỗi kích thước và nguyên tắc cơ bản để ghi kích thước trên bản vẽ chi tiết, một số loại dụng cụ đo và phương pháp đo các thông số cơ bản của chi tiết

- Kỹ thuật chế tạo: Môn học cung cấp các kiến thức kỹ thuật cơ sở về kỹ thuật cơ khí từ

giai đoạn đầu đến cuối của quá trình chế tạo các chi tiết Môn học trang bị cho sinh viên

kỹ thuật nhưng không chuyên về công nghệ chế tạo máy có khả năng tính toán, thiết kế quy trình công nghệ chế tạo cơ khí nhằm đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế

3.2 Cơ sở lý thuyết về điện điện tử

- Kỹ thuật điện – điện tử: Học phần trang bị cho người học những kiến thức về mạch điện, các phương pháp giải mạch điện, mạch điện xoay chiều một pha và ba pha Nguyên lý hoạt động và phương pháp tính toán các thông số của máy biến áp, động cơ điện không đồng bộ, động cơ điện một chiều Nguyên lý hoạt động, phương pháp tính toán thông số hoạt động và các mạch ứng dụng cơ bản của các linh kiện điện tử cơ bản như Diode, transistor BJT, MOSFET, SCR, TRIAC, Opamp

- Kỹ thuật số: Môn học này cung cấp cho sinh viên các kiến thức cơ bản về kỹ thuật số, hệ thống số đếm, nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của hệ thống số, giúp cho sinh viên có kiến thức để phân tích, thiết kế các vi mạch số Nội dung chương trình sẽ gồm các phần:

hệ thống số đếm, đại số Boole, mạch logic liên hợp, mạch tuần tự, bộ nhớ, mạch số học

- Điện tử công suất: Học phần này trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về các linh kiện điện tử công suất, các bộ chỉnh lưu và nghịch lưu thường gặp trong các bộ điện

tử công suất các phương pháp chuyển đổi DC-AC Đồng thời học phần này cung cấp cho sinh viên biết chọn lựa công suất cho các linh kiện điện tử công suất hay công suất của động cơ phù hợp với một hệ hệ thống cơ – điện tử cụ thể

- Thực tập thiết kế mạch: Học phần trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về khí

cụ điện, linh kiện điện tử cơ bản Kỹ năng sử dụng và chọn lựa khí cụ điện cơ bản Kỹ năng thiết kế mạch điện tử Kỹ năng lắp và đo đạc các thông số mạch điện tử cơ bản

3.3 Cơ sở lý thuyết về điều khiển tự động

- Cảm biến và cơ cấu chấp hành: Mục đích của khóa học này là truyền đạt kiến thức về nguyên lý, hoạt động, vận hàn và ứng dụng của các loại cảm biến như cảm biến màu, tiệm cận, điện dung, cảm ứng, từ, nhiệt độ, quang, áp suất, encoder.v Bên cạnh đó môn học còn cung cấp các kiến thức cơ cấu chấp hành về khí nén, thủy lực, các loại đông cợ, DC,

AC, servo, tuyến tính v.v Các ứng dụng của cảm biến và cơ cấu chấp hành cũng được giới thiệu trong khóa học

- Điều khiển tự động: Học phần trang bị cho người học những kiến thức cơ bản về lý thuyết điều khiển tự động các hệ tuyến tính liên tục và rời rạc Cung cấp cho người học kiến thức

và kỹ năng về mô hình hoá hệ thống vật lý, kiến thức và kỹ năng ứng dụng các công cụ toán học để khảo sát đặc tính động học của hệ thống, đánh giá chất lượng động học của

hệ thống, thiết kế và hiệu chỉnh hệ thống điều khiển Đây là học phần cơ sở ngành, giúp sinh viên có kiến thức nền tảng để tiếp cận nhanh các ứng dụng cụ thể, chuyên sâu trong

tự động hóa quá trình sản xuất

- Hệ thống truyền động Servo: Học phần trang bị cho sinh viên ngành Công nghệ kỹ thuật

cơ điên tử những kiến thức cơ bản về động cơ điện và hệ thống servo trong công nghiệp Nguyên lý tổng quát, các tính toán khi thiết kế và điều khiển các loại động cơ điện và hệ servo thường dùng, từ hệ servo điện với động cơ bước, DC, AC đến hệ servo thủy lực Học phần còn trang bị cho sinh viên kiến thức cần thiết khi thiết kế quỹ đạo di chuyển,

đặc biệt các giải thuật nội suy cho các hệ servo nhiều trục

- Kỹ thuật Robot: Kỹ thuật robot là môn học trang bị cho người học hiểu biết về lĩnh vực robot và những ứng dụng kỹ thuật này trong tự động hóa sản xuất, trong dịch vụ, cũng như trong cuộc sống hàng ngày Trên cơ sở những kiến thức được giới thiệu trong môn học này, người học có thể nhanh chóng tiếp cận và khai thác có hiệu quả các loại robot như công nghiệp, dịch vụ, phục vụ chuyên nghiệp trong các lĩnh vực ứng dụng cụ thể

3.4 Cơ sở lý thuyết về tin học, lập trình

3.4.1 Ngôn ngữ C

• C là một ngôn ngữ lập trình cấp trung được phát triển bởi Dennis M.Richie để phát triển

hệ điều hành UNIX tại Bell Labs C được thực thi lần đầu tiên trên máy tính DEC

3.4.2 Quá trình biên dịch của một chương trình C/C++

• Quy trình biên dịch là quá trình chuyển đổi từ ngôn ngữ bậc cao sang ngôn ngữ máy

1`

Hình 10 Quá trình biên dịch của ngôn ngữ C (Nguồn: Internet)

• Giai đoạn tiền xử lý (Pre-processor): Giai đoạn này sẽ thực hiện nhận mã nguồn , xóa bỏ tất cả mọi chú thích, comment của chương trình, xử lý các chỉ thị tiền xử lý Ví dụ như

#include, #define, #if, #elif…

• Giai đoạn dịch ngôn ngữ bậc cao sang Asembly (Compiler): Giai đoạn này sẽ phân tích

và chuyển ngôn ngữ bậc cao sang ngôn ngữ bậc thấp asembly

• Giai đoạn dịch asembly sang ngôn ngữ máy (Asembler): Giai đoạn này sẽ dịch chương trình sang mã máy 0 và 1 để ra các file Object (.o)

• Giai đoạn liên kết (Linker): Giai đoạn này sẽ liên kết các file Object tạo thnfh một chương trình duy nhất

• Giai đoạn thực thi (Loader): File chỵ cuối cùng sẽ được nạp lên RAM và thực thi bởi CPU

3.5 Phần mềm Keil C

• Keil C là một phần mềm chuyên dụng để tạo ra môi trường lập trình hỗ trợ cho nhiều dòng

vi xử lý từ ARM, AVR, 8051, PIC, với 2 ngôn ngữ chủ yếu là C và assembly

3.5.1 Giao diện hoạt động của Keil C

Hình 11 Màn hình làm việc chính của Keil C (Nguồn: Internet)

• Trên màn hình làm việc của Keil C có 3 vùng chính:

- Vùng 1: Vùng soạn thảo Đây là nơi sẽ soạn thảo chương trình Người dùng để lập trình phần mềm tại đây

- Vùng 2: Là vị trí của các cửa sổ Project, cho phép người dùng quản lý các tập tin trong dự

án , và của sổ Function cho phép quản lý các chương trình con, thư viện

- Vùng 3: Cửa sổ Build Output Hiển thị các thông tin trong quá trình biên dịch chương trình Đây là nơi sẽ thể hiện các lỗi (error) và các cảnh báo (warning) Sau khi debug project nếu như không có lỗi chương trình sẽ biên dịch xong và hiện lên cửa sổ thông báo ở vùng 3 như hình

3.5.2 Build chương trình

• Sau khi soạn thảo chương trình xong, ta biên dịch chương trình bằng cách vào menu

Project\Build target hoặc nhấn nút Build trên thanh công cụ hoặc cũng có thể nhấn phím F7 Nút Build được tô đậm như trong hình bên dưới Công dụng của núi Build là biên

dịch những đoạn chương trình được thay đổi xem chúng có lỗi hay không

• Ngoài nút Build ra chúng ta còn có nút Rebuild, nút Rebuild được dùng để biên dịch toàn bộ chương trình bao gồm cả thư viên được add và cả chương trình main Tuy nhiên thời gian biên dịch của nút Rebuild thường lâu hơn Build, vị trí của nút Rebuild trên thanh công cụ debug được tô như hình bên dưới

• Sau khi chương trình tiến hành biên dịch chương trình, nếu không có lỗi xảy ra, ta sẽ nhận được thông báo 0 Error(s), 0 Warning(s) trong cửa sổ Buid Output sau khi quá trình biên dịch hoàn tất

3.6 Giao thức UART

Hình 12 Giao thức UART

• UART (Universal asynchronous receiver-transmitter) là bộ truyền nhận dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ là một trong những giao tiếp truyền thông giữa thiết bị với thiết bị được sử dụng nhiều nhất

Hình 13 Khung truyền tín hiệu UART

• Baudrate: số bit truyền thông truyền được trong 1s, ở truyền nhận không đồng bộ thì ở các bên truyền và nhận phải thống nhất Baudrate

Hình 14 Word Length Programming

3.7 Ngắt ngoài (External Interrupt)

Hình 15: Ngắt ngoài STM32

- Ngắt ngoài (External Interrupt – EXTI) là một tín hiệu khẩn cấp gởi đến bộ xử lí, yêu cầu

bộ xử lí tạm ngừng tức khắc các hoạt động hiện tại để “nhảy” đến một nơi khác thực hiện một nhiệm vụ khẩn cấp nào đó, nhiệm vụ này gọi là trình phục vụ ngắt – ISR (Interrupt Service Routine )

3.7.1 Sử dụng nút nhấn với ngắt ngoài

Hình 16: Sử dụng nút nhấn kết hợp ngắt ngoài

- Sử dụng nút nhấn với ngắt ngoài sẽ giúp vi điều khiển đáp ứng nhanh hơn, giảm độ trễ so với việc sử dụng Polling

- Tăng độ chính xác kể cả khi sự kiện xảy ra rất nhanh

3.8 Giao diện người dùng GUI (Graphic User Interface)

Hình 17: GUI python

- GUI (Graphical User Interface) là một loại giao diện người dùng cho phép người sử dụng tương tác với thiết bị điện tử thông qua các thành phần đồ họa như cửa sổ, biểu tượng, nút, và menu, thay vì sử dụng các dòng lệnh

3.8.1 Lợi ích của việc sử dụng GUI

- Trực quan: Người dùng có thể dễ dàng hiểu và sử dụng ứng dụng mà không cần phải nhớ các lệnh phức tạp

- Thân thiện với người dùng: GUI giúp ứng dụng trở nên dễ tiếp cận và sử dụng, đặc biệt đối với những người không có nền tảng kỹ thuật

- Nâng cao trải nghiệm với người dùng: GUI cung cấp một cách tương tác mượt mà và thú

vị hơn so với giao diện dòng lệnh

3.8.2 Các thư viện phổ biến để tạo GUI trong python

- Tkinter: Thư viện tích hợp sẵn trong Python, dễ sử dụng và phổ biến cho các ứng dụng nhỏ

Hình 18: Tkinter GUI

- PyQt/PySide: Thư viện mạnh mẽ dựa trên Qt, phù hợp cho các ứng dụng phức tạp và có giao diện đẹp mắt

Hình 19: Pyqt/Pyside GUI

- Kivy: Thư viện mã nguồn mở dành cho phát triển ứng dụng đa nền tảng với giao diện hiện đại

3.9.2 Cấu tạo của biến áp

Hình 22: Cấu tạo, nguyên lý của biến áp

- Cuộn dây sơ cấp:Cuộn dây sơ cấp là cuộn dây được kết nối với nguồn điện đầu vào của

lò vi sóng Nó nhận điện áp từ nguồn điện và biến đổi nó thành một mức điện áp cao hơn hoặc thấp hơn tùy thuộc vào yêu cầu của thiết bị

- Cuộn dây thứ cấp: Cuộn dây thứ cấp kết nối với tấm từ hoặc tấm mạch điều khiển trong

lò vi sóng Nó nhận điện áp biến đổi từ cuộn dây sơ cấp và tạo ra trường từ cao tần cần thiết để nấu nướng và hâm nóng thức ăn

- Lõi từ: Lõi từ tạo môi trường cho việc quấn các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, cung cấp một đường dẫn từ tính cho dòng điện, giúp tăng cường hiệu suất của biến áp

- Biến áp với cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có thể được sử dụng để tăng hoặc giảm điện áp tùy thuộc vào việc cuộn số của cuộn dây thứ cấp so với cuộn dây sơ cấp Biến áp thường được sử dụng trong các ứng dụng như hạ thế, tăng áp, cách ly và chuyển đổi điện áp trong các hệ thống điện

3.10 Pin 18650

3.10.1 Khái niệm

- Pin 18650 là pin có kích thước 18mm x 65mm Đây là dòng pin lithium-ion có thể sạc lại

- Trên thị trường hiện nay dòng pin 18650 có bốn loại chính là có đầu bịt, không có đầu bịt, đầu phẳng và đầu nút

- Pin có đầu bịt và không có đầu bịt: Pin có mạch bảo vệ là pin có tích hợp 1 mạch điện nhỏ

ở đầu pin, được bọc bởi 1 đầu lồi nhô lên, mạch bảo vệ này sẽ giúp pin chống lại các sự

cố không mong muốn có thể gây hư hỏng hoặc cháy nổ: quá dòng, quá áp, quá sạc, quá

xả, ngắn mạch hoặc quá nhiệt độ Đối với trường hợp pin không có mạch bảo vệ sẽ nguy hiểm, do không được bảo vệ nên dễ cháy nổ nên cần bảo quản kỹ và kiểm tra thường xuyên

- Pin đầu phẳng và pin đầu nút: Pin đầu phẳng và pin đầu nút khác nhau không chỉ về ngoại hình là đầu của pin đầu nút sẽ nhô ra còn đầu phẳng sẽ hoàn toàn phẳng Tuy nhiên nhìn chung về độ an toàn của chúng cũng không tạo nên sự khác biệt quá nhiều Do đó dù sử dụng loại pin nào cũng không có nhiều sự khác biệt như loại có đầu bịt và không có đầu bịt

- Pin 18650 phân loại theo hóa chất ICR, IMR và INR:

- Dòng pin ICR sử dụng hóa chất Lithium Cobolt Oxide (LCO) - LiCoO2 có năng lượng riêng cao nên khi sử dụng pin ICR, mạch bảo vệ pin PCB luôn phải được sử dụng

- Đối với pin IMR là dòng pin mangan - tức sử dụng hóa chất LiMn2O4 - LMO: Lithium Mangan Oxit Sản phẩm có tốc độ phóng điện và hiệu suất trong quá trình hoạt động cực

kỳ ổn định

- Pin INR sử dụng chất hóa học Niken mangan cobolt oxit - NMC: LiNiMnCoO2 Đây là một chất hóa học lai khá an toàn và bền nhưng do pin có năng lượng riêng cũng khá cao nên vẫn cần thêm mạch bảo vệ PCB để đảm bảo tuổi thọ cũng như độ an toàn trong quá trình sử dụng

3.10.2 Cấu tạo pin 18650

- Ống bọc: là vỏ ngoài của pin, bảo vệ các thành phần bên trong khỏi tác động bên ngoài Thường là hợp kim nhôm hoặc thép không gỉ

- Anot (+): là điểm nơi các điện tử di chuyển ra khỏi pin khi pin đang hoạt động và phóng điện tích Anot thường được làm từ graphite

- Cực (Cathode, -): là điểm nơi các điện tử nhập vào pin khi pin đang hoạt động và tiêu thụ điện tích Cực thường được làm từ các hợp chất của lithium

- Điện giải (Electrolyte): Điện giải là chất dẫn điện đặc biệt nằm giữa anot và cực trong ống bọc, dùng để tạo điều kiện để các ion lithium di chuyển giữa hai điểm này trong quá trình sạc và xả

- Bộ bảo vệ (Protection Circuit): Một số pin 18650 có một bộ bảo vệ tích hợp để ngăn ngừa quá tải, quá dòng, quá nhiệt và ngắn mạch

- Kín khít (Separator): Là lớp phân cách giữa anot và cực trong ống bọc, ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai điện cực

Hình 23: Cấu tạo pin 18650

- Cách tính dung lượng pin: tính dung lượng pin 18650 thông qua các công thức tính dung lượng - Vol (V):

Vôn tính trên hiệu điện thế: U = I x R

Công suất của pin: P = U x I

3.11 Thanh ray trượt vuông

Hình 24: Thanh ray trượt vuông

- Thanh trượt vuông có nhiều trong các máy: máy CNC khắc đá, máy plasma, máy CNC

cơ khí, máy in 3D, máy CNC gỗ,…

3.11.1 Cấu tạo thanh ray trượt vuông

- Loại thanh trượt dẫn hướng vuông cấu tạo gồm hai bộ phận là thanh ray trượt và block con trượt Chúng cấu thành một tổng thể có thể chuyển động tịnh tiến và có nhiều loại để phù hợp với đa dạng thiết bị, máy móc công nghiệp

3.11.2 Ưu điểm của thanh ray trượt vuông

- Có độ cứng cáp, vững chắc cao

- Thanh ray và các bộ phận chi tiết được lắp đặt rất chính xác

- Có khả năng chịu tải trọng lớn

- Ray dẫn hướng và công suất hoạt động tối đa trong thời gian dài và không phải lo các phát sinh về nhiệt

- Có khả năng dẫn hướng chính xác với độ ma sát được giảm tối đa

- Hỗ trợ cân bằng lực cho các bộ phận của thiết bị máy móc động cơ

3.12 Động cơ bước

3.12.1 Khái niệm

- Động cơ bước (Step Motor hay Stepping Motor) là một thiết bị cơ điện chuyển đổi năng lượng điện thành cơ năng Đây là loại động cơ điện không chổi than và đồng bộ, có khả năng chia một vòng quay thành nhiều bước nhỏ Mỗi bước này tương ứng với một xung điện, và trục động cơ quay qua một góc cố định cho mỗi xung nhận được Góc này được

gọi là góc bước và thường được đo bằng độ

Hình 25: Động cơ bước 57

Đặc điểm nổi bật của động cơ bước

- Độ chính xác cao: Động cơ bước có khả năng định vị chính xác cao nhờ vào việc chia vòng quay thành nhiều bước nhỏ, mỗi bước có góc quay cố định

- Điều khiển dễ dàng: Việc điều khiển vị trí, tốc độ, và gia tốc của động cơ bước khá đơn giản thông qua các xung điện, giúp dễ dàng lập trình và tích hợp vào các hệ thống điều khiển tự động

- Độ tin cậy và bền bỉ: Do không có chổi than, động cơ bước ít bị hao mòn và có tuổi thọ cao hơn so với các loại động cơ khác

- Phản ứng nhanh: Động cơ bước có khả năng phản ứng nhanh với các tín hiệu điều khiển, thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu thay đổi nhanh về vị trí và tốc độ

- Khả năng giữ vị trí: Khi không có tín hiệu xung, động cơ bước có thể giữ vị trí một cách chắc chắn mà không cần tiêu thụ điện năng, nhờ vào cơ cấu từ tính bên trong

3.12.2 Phân loại động cơ bước

- Phân loại động cơ bước theo số pha:

• Loại 1: Động cơ bước hai pha chính là loại động cơ bước bao gồm có bốn dây, động cơ bước sáu dây hoặc có khi là động cơ bước tám dây

• Loại 2: Động cơ bước ba pha là chính là loại động cơ bước ba dây hoặc có khi là động

cơ bước bốn dây

• Loại 3: Động cơ bước năm pha chính là loại động cơ bước gồm có năm dây

- Phân loại theo số lượng cực của động cơ bước:

• Động cơ đơn cực: Dòng điện luôn luôn chạy qua cuộn dây chỉ theo cùng một hướng Điều này cho phép động cơ sử dụng mạch điều khiển đơn giản, vì động cơ sẽ tạo ra mô men xoắn ít hơn là động cơ lưỡng cực

• Động cơ lưỡng cực: Dòng điện của động cơ có thể chạy qua cuộn dây theo một trong 2 hướng Trong khi đó, điều này lại đòi hỏi một mạch điều khiển phức tạp hơn là động cơ