Trong lĩnh vực tự động hóa và công nghiệp sản xuất, việc áp dụng các mgch điện ti thông minh không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn đặt ra nhhng thách thức mới đầy thú vị..
PHẦN MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề, lý do chọn đề tài
Trong thời đại công nghệ hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật đã dẫn đến sự ra đời của các mô hình đếm sản phẩm và băng truyền đếm sản phẩm, nhờ vào công nghệ chế tạo vi mạch và lập trình nhúng cho vi điều khiển Vi điều khiển này có kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp, tính linh động cao và tiết kiệm năng lượng, mang lại hiệu quả tối ưu cho các quy trình sản xuất.
Hiện nay, nhiều mô hình đếm sản phẩm và băng truyền được thiết kế tại Việt Nam và trên thế giới nhằm giảm chi phí nhân công và quản lý Những hệ thống này không chỉ tự động hóa quy trình sản xuất mà còn cung cấp thông tin chính xác, giúp tiết kiệm thời gian và sức lao động Nhờ đó, hiệu suất lao động được nâng cao và độ chính xác trong quá trình đếm sản phẩm được đảm bảo.
Xuất phát từ những bài học thực tập trên lớp và tham quan các doanh nghiệp sản xuất, chúng tôi nhận thấy nhiều quy trình đã được tự động hóa Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa là việc đếm số lượng sản phẩm được thực hiện một cách tự động.
Nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ vẫn chưa áp dụng hoàn toàn tự động hóa trong quy trình đếm sản phẩm và đóng bao bì, dẫn đến việc vẫn phải sử dụng nhân công Nhận thấy điều này, chúng tôi mong muốn thực hiện một giải pháp nhỏ nhằm giảm bớt gánh nặng cho người lao động, đồng thời tăng hiệu suất lao động và đảm bảo độ chính xác Vì vậy, chúng tôi quyết định thiết kế mô hình máy đếm sản phẩm, một giải pháp gần gũi với thực tế.
Từ nhhng ý tưởng thiết kế trên, nhóm chúng em chọn đề tài nghiên cứu
Thiết kế mạch đếm sản phẩm nhằm ứng dụng hiệu quả trong cuộc sống thực tế, với mục tiêu nghiên cứu và phát triển mô hình đếm sản phẩm.
- Ứng dụng thực tiễn được nhhng kiến thức đã học ở trường
- Tìm hiểu cách thức hogt động của các module trong mô hình đếm sản phẩm
- Nghiên cứu phát triển đưa vào thực tế
- Phát triển thêm nhhng kiến thức còn hgn hẹp của bản thân
Mục tiêu nghiên cứu
- Tối ưu hóa mô hình mgch đếm sản phẩm độ chính xác cao.
- Giảm chi phí công nhân cho doanh nghiệp, mô hình mgch đếm sản phẩm hoàn toàn tự động hóa, quản lý, cung cấp thông tin theo yêu cầu.
- Nâng cao kiến thức bản thân.
- Thực nghiệm các kiến thức đã học được ở trường
Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu tổng quan về lý thuyết của đề tài.
- Đọc hiểu một số tài liệu liên quan đến đề tài.
- Thảo luận nhóm để thống nhất ý kiến.
- Thiết kế mô hình phần cứng.
- Thực nghiệm và kiểm chứng đối tượng.
- Báo cáo và nghiệm thu đề tài.
Kết quả nghiên cứu
Mgch đếm sản phẩm là một phần thiết yếu trong môn học CAD CAM, không chỉ là đề tài nghiên cứu mà còn là cơ hội để chúng em làm quen với thực tế của mgch điện tử Nó mở ra hành trình tự nghiên cứu, học tập và làm việc nhóm, đồng thời là bước tiến quan trọng để áp dụng kiến thức vào dự án thực tế Sự hướng dẫn của giáo viên không chỉ giúp chúng em hiểu rõ hơn về mgch đếm sản phẩm mà còn cung cấp động viên và kiến thức quý báu cho sự phát triển cá nhân và chuyên môn.
GIỚI THIỆU LINH KIỆN
IC 4511
IC 4511 là một bộ giải mã 7 đogn (7-segment decoder) Chức năng chính của IC
4511 là chuyển đổi một đầu vào 4-bit (từ BCD - Binary Coded Decimal) thành tín hiệu đầu ra tương ứng để điều khiển hiển thị trên một đèn 7 đogn.
Một đèn 7 đogn là một hiển thị LED chia thành 7 phần, mỗi phần biểu thị một số từ
IC 4511 nhận đầu vào BCD 4-bit và tạo ra tín hiệu đầu ra để kích thích các LED của đèn 7 đoạn, hiển thị số tương ứng với đầu vào BCD.
1.1.1 Thông số kỹ thuật và đặc trưng
CD 4511 là một IC logic được sử dụng để điều khiển màn hình LED 7 đoạn Bài viết này sẽ cung cấp thông số kỹ thuật và đặc trưng của CD4511.
- Dòng tiêu thụ tối đa: 6Ma
- Các chân đầu vào BCD: A, B, C, D.
- Đầu vào điều khiển: LE (Latch Enable) / Strobe, BL (Blanking), LT (Lamp Test)
- Chế độ hogt động: mã BCD vào, chuyển đổi và điều khiển đèn LED 7 đogn
- Điện trở đầu ra tối đa: 40ohm
- Dòng điện đầu ra tối đa: 25mA
Số chân Tên chân Mô tả
1, 2, 6, 7 B, C, D, A Đầu vào BCD của IC
3 Display test / Lamp test Kiểm tra hiển thị LED
4 Blank input Tắt các LED hiển thị
5 Store Lưu trh hoặc dò 1 code
16 Vcc Đầu vào nguồn dương
- Nó có thể kiểm tra độ sáng và đầu vào bỏ trống.
- Điện năng tiêu thụ thấp.
- Đầu vào chốt để lưu mã BCD.
- Thời gian chuyển đổi cân bằng
- Phgm vi nhiệt độ hogt động: -40 ° C đến 85 ° C
- Đầu ra có dòng điện nguồn cao lên đến 25mA
- IC này được si dụng trong:
- Trình điều khiển hiển thị của Bộ đếm, Máy tính, Máy tính, buồng lái, v.v.
- Trong việc hiển thị và nhiều tín hiệu ghép
- Màn hình lái xe sợi đốt
1.1.5.2 Các lựa chọn thay thế
74LS477446, 7447, SN5446A, SN5447A, SN5448, SN54LS48, SN54LS47, SN74LS48 SN74LS49 SN54LS49 SN7448, , ,
IC 4518
IC 4518 là một bộ đếm nhị phân đồng thời, còn được gọi là "Dual BCD Up-Counter," với chức năng chính là đếm tăng giá trị của hai bộ đếm BCD (Binary Coded Decimal) cùng lúc và cung cấp đầu ra tương ứng.
IC 4518 là một bộ đếm BCD có khả năng đếm từ 0 đến 9, với hai đầu ra BCD 4-bit cung cấp thông tin về giá trị hiện tại của đếm Nhờ vào tính năng này, IC 4518 rất phù hợp cho các ứng dụng liên quan đến đếm và kiểm soát.
1.2.1 Các đặc điểm kỹ thuật:
- Điện Áp Hogt Động Cao: Hogt động ổn định ở điện áp lên đến 20V.
- Bộ Đếm BCD và Nhị Phân Đôi: CD4518BMS là bộ đếm BCD kép, còn CD4520BMS là bộ đếm nhị phân kép.
- Hogt Động Ở Tốc Độ Trung Bình: Si dụng ở tốc độ trung bình cho hiệu suất ổn định.
- Tần Số Xung Điển Hình: Tần số xung điển hình là 6MHz ở 10V.
- Kích Hogt Sườn Dương hoặc Âm: Có thể kích hogt bằng cả sườn dương và âm.
- Kiểm Tra 100% cho Dòng Điện Tĩnh: Đảm bảo chất lượng với kiểm tra 100% cho dòng điện tĩnh ở 20V.
- Định Mức Tham Số 5V, 10V và 15V: Thông tin chi tiết về các tham số ở mức điện áp khác nhau.
- Dũng Đầu Vào Tối Đa: Dũng đầu vào tối đa là 1àA ở 18V, 100nA ở 18V và + 25oC.
- Biên Độ Ồn: Biên độ ồn được mô tả tgi các mức điện áp khác nhau: 1V tgi VDD
= 5V, 2V tgi VDD = 10V, và 2.5V tgi VDD = 15V.
Số chân Tên chân Mô tả
1 CLOCK A Chân clock của bộ đếm A
2 ENABLE A Chân enable của bộ đếm A
3 Q1A Chân đầu ra 1 của bộ đếm A
4 Q2A Chân đầu ra 2 của bộ đếm A
5 Q3A Chân đầu ra 3 của bộ đếm A
6 Q4A Chân đầu ra 4 của bộ đếm A
7 RESET A Chân reset của bộ đếm A
9 ENABLE B Chân enable của bộ đếm B
10 CLOCK B Chân clock của bộ đếm B
11 Q1B Chân đầu ra 1 của bộ đếm B
12 Q2B Chân đầu ra 2 của bộ đếm B
13 Q3B Chân đầu ra 3 của bộ đếm B
14 Q4B Chân đầu ra 4 của bộ đếm B
15 RESET B Chân reset của bộ đếm B
Bảng 2 Cấu hình chân IC 4518
- Đếm đồng bộ nhiều tầng
IC 4093 (Cổng NAND)
IC 4093, hay còn gọi là cổng NAND 2 đầu vào gói bốn, bao gồm bốn cổng NAND 2 đầu vào độc lập với hoạt động kích hoạt Schmitt IC này hoạt động hiệu quả ở nhiều mức điện áp khác nhau và có khả năng tiêu thụ dòng điện tối đa 1µA khi hoạt động ở 18V DC.
1.3.1 Tính năng và thông số kỹ thuật
- Điện áp hogt động: 5V, 10V, 15V DC
- Dòng đầu vào tối đa: 1uA
- Điện áp trễ thông thường 0,9 V ở VDD: 5 V và 2,3 V ở VDD: 10 V
- Khả năng miễn nhiễm nhiễu lớn hơn 50%
- Thời gian tăng và giảm đầu vào không giới hgn
IC này có 14 chân cho các tín hiệu đầu vào/đầu ra và nguồn cấp Nó bao gồm 4 ngạch kích hoạt Schmitt và 2 cổng NAND đầu vào Bảng dưới đây cung cấp thông tin chi tiết về sơ đồ chân của IC.
Số chân Tên chân Mô tả
3 J Đầu ra NAND của A và B
4 K Đầu ra NAND của C và D
10 L Đầu ra NAND của E và F
11 M Đầu ra NAND của G và H
14 VCC Đầu vào điện áp dương
Bảng 3 Cấu hình chân IC CD4093
- Đa sóng đơn nhất / linh hogt
- Bộ tgo sóng và xung
Terminal
Cầu đấu dây là một tập hợp các điểm kết nối cho phép nối các dây điện lại với nhau Nhiều cầu đấu có thể được kết hợp thành một khối duy nhất, trong đó các cầu đấu được cách điện với nhau để đảm bảo an toàn.
Terminal được cấu tgo gồm hai bụ ê phõ ên chớnh:
Các bộ phận vỏ, lớp bảo vệ: được làm bằng các vật liệu cách điện, chịu nhiệt như nhựa hoặc gốm.
Các bộ phận tiếp xúc với các đầu dây: được làm bằng hợp kim, đồng, có tính truyền dẫn cao và có khả năng chống ăn mòn.
1.4.3 NhFng lưu G khi sH dụng terminal
- Các vị trí đặt cầu đấu phải được gắn một các chặt chẽ, an toàn, ổn định, tránh các vị trí ẩm ướt.
- Độ dài mỗi đầu dây cần kết nối đảm bảo tối thiểu 1.5 cm.
- Cố định các đầu dây trần đưa vào các đầu nối kim logi một cách chắc chắn, đảm
LED
1.5.1 Led 7 đoDn Đây là logi đèn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đogn a, b, c, d, e, f, g, bên dưới mỗi đogn là một led (đèn nhỏ) hoặc một nhóm led mắc song song (đèn lớn).Quy ước các đogn cho bởi:
Khi một tổ hợp các đogn cháy sáng sẽ tgo được một con số thập phân từ 0 - 9.
Hình 5 Sơ đồ logic của led 7 đoDn
Đối với đèn LED 7 đoạn, cần đảm bảo rằng mỗi đoạn LED hoạt động với dòng điện từ 10 đến 20mA Khi sử dụng điện áp khoảng 5V, điện trở cần thiết sẽ nằm trong khoảng 270-330Ω, với công suất tiêu thụ là 1,4 Watt.
Bảng 4 Bảng Giá trị của Led 7 ĐoDn
Hình 8 Led catot và Led anot
- Ánh sáng màu xanh đỏ
- Tính năng: Dùng trong các mgch đèn nháy, bảng đèn led quảng cáo,
Đèn LED phát hồng ngọc phát ra sóng ánh sáng với bước sóng hồng ngọc đặc trưng Khi đèn LED thu nhận tia hồng ngọc với cường độ đủ lớn, nội trở của nó giảm từ vài trăm kohm xuống còn khoảng vài chục ohm.
Khi có vật cản phía trước, chùm tia hồng ngoại sẽ phản xạ lại và làm thay đổi giá trị nội trở của LED thu, dẫn đến thay đổi điện áp ở đầu vào không đảo của op amp Sự thay đổi này tỷ lệ thuận với khoảng cách, với khoảng cách gần thì sự thay đổi càng lớn Điện áp đầu vào không đảo được so sánh với điện áp cố định trên biến trở R3; nếu điện áp không đảo lớn hơn điện áp đảo, op amp sẽ xuất ra mức 1 (+Vcc), ngược lại, nếu nhỏ hơn, op amp xuất ra mức 0 (GND) Các điện trở R1 (150Ω), R2 (10kΩ) và R4 (1kΩ) được sử dụng để đảm bảo dòng điện tối thiểu 10 mA qua các thiết bị LED IR như photodiode và đèn LED thông thường Biến trở R3 được dùng để điều chỉnh độ nhạy của mạch.
- Điện áp cung cấp cho mgch: 3.3V-5V.
- Bộ so sánh dùng Op Amp LM358.
- Đầu ra kỹ thuật số mức (1 và 0).
Hình 10 LED thu hồng ngoDi
- Được si dụng trong các mgch thu phát hông ngogi Led phát hồng ngogi 5mm được si dụng kèm với cảm biến hồng ngogi.
- Có thể si dụng led phát hồng ngogi trong nhiều mgch khác nhau như: mgch chống trộm bằng hồng ngogi, mgch đếm, mgch dò đường,…
- Ánh sáng phát ra từ led phát hồng ngogi 5mm không nhìn thấy được
Hình 11 LED phát hồng ngoDi
Còi buzzer
- Còi buzzer 5VDC có tuổi thọ cao, hiệu suất ổn, chất lượng tốt, được sản xuất nhỏ gọn phù hợp với cách mgch nhỏ gọn, mgch báo động
+ Biên độ âm thanh: >80 dB
+ Kích thước: Đường kính 12mm, cao9.7mm
+Tần số cộng hưởng: 2300Hz ±500Hz
Transistor C1815
1.7.1 Tính năng và thông số.
Transistor C1815 (hay 2SC1815) là linh kiện điện tử phổ biến, được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm cả khuếch đại tần số âm thanh.
- Logi bóng bán dẫn: NPN
- Bộ IC dòng điện tối đa (IC): 150mA
- Điện áp cực đgi Collector-Emitter (V CE): 50V
- Điện áp cực đgi Collector-Base (V CB): 60V
- Điện áp cực đgi cực phát (VEBO): 5V
- Max Collector Dissestion (Pc): 400 miliWatt
- Tần số chuyển đổi tối đa (fT): 80 MHz
- Mức tăng dòng DC tối thiểu và tối đa (h FE): 70 – 700
- Lưu trh tối đa và nhiệt độ hogt động phải là: -55 đến +150 C
Hình 13 Sơ đồ chân Transistor C1815
Transistor C1815 là một linh kiện điện tử đa năng, thường được sử dụng trong các giai đoạn khuếch đại âm thanh, đặc biệt là cho loa nhỏ và trong các mạch tiền khuếch đại Nó có khả năng chuyển đổi trong các mạch điện tử để điều khiển tải dưới 150mA, như rơle, transistor công suất cao, đèn LED công suất thấp và nhiều bộ phận khác Ngoài ra, C1815 còn có thể được sử dụng để tạo ra cặp Darlington, mang lại hiệu suất cao trong các ứng dụng điện tử.
1.7.4 Các thay thế tương đương.
- 2N2222, 2N3904, C945, 2SC3198 (cấu hình Pin của một số transistor khác với C1815 (Nên kiểm tra cấu hình pin của transistor trước khi thay thế trong mgch.)
PIN 9V
Pin 9V là loại pin phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống Nó cung cấp điện năng cho các thiết bị như đầu báo khói, đồ chơi, thiết bị y tế, micro không dây, đàn ghi ta điện và đồng hồ đo điện.
Một số linh kiện phụ
1.8.1 Điện trở: Điện trở là đgi lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một vật thể dẫn điện Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giha hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó
Trong đó: Hình 14 Điện trở
U : là hiệu điện thế giha hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V)
I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A)
R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω)
Ký hiệu: Ứng dụng: Điện trở được dùng để chế tgo ra định mức điện áp giha hai điểm khác nhau của mgch.
Tụ điện phẳng gồm hai bản phẳng kim logi diện tích đặt song song và cách nhau một khoảng d.
Hình 15 Tụ phân cực và Tụ không phân cực
Cường độ điện trường bên trong tụ có trị số:
E= δ ε 0 ε ε 0 = 8.86.10 C / N.m là hằng số điện môi của chân không -12 2 2 ε là hằng số điện môi tương đối của môi trường; đối với chân không ε = 1, giấy tẩm dầu = 3,6; gốm = 5,5; mica = 4/5
CÔNG CỤ THIẾT KẾ VÀ KIT GIAO TIẾP
PHẦN MỀN
2.1.1.1 Giới thiệu về phần mềm Altium
Phần mềm Altium là công cụ đa chức năng chủ yếu dùng để thiết kế mạch điện tử Được phát triển từ phần mềm Protel của hãng Altium, nó cho phép người dùng tạo ra các sơ đồ nguyên lý, vẽ mạch in và thiết kế hệ thống FPGA trên cùng một nền tảng Altium cũng cung cấp bộ thư viện phong phú với các linh kiện từ các nhà sản xuất nổi tiếng như TI, Microchip và Atmel.
Altium nổi bật với khả năng chỉnh sửa các file thiết kế từ nhiều phần mềm khác như Orcad, Proteus, và Eagle thông qua công cụ import tiện lợi Ngoài ra, việc xuất các file CAD/CAM, CNC cho gia công cũng được thực hiện nhanh chóng và theo tiêu chuẩn.
Mở Altium sau đó vô file chọn new chọn project:
Hình 26 TDo project Đặt tên Project và chọn nơi lưu sau đó ấn Creat:
Tạo file Schematic chuột phải vào project mới tgo chọn Add New to Project chọn Schematic:
Hình 28 Add Schematic vào Project
Để lấy linh kiện, bạn hãy nhấn chuột phải vào mục Components ở góc phải màn hình, sau đó chọn thư viện Tiếp theo, gõ tên linh kiện cần lấy và kéo linh kiện đó ra khung làm việc.
Hình 29 Tìm kiếm linh kiện trên Altium
GND, VDD, Net Label,… từ thanh công cụ
Hình 30 Thanh công cụ của Altium
- Nối dây chọn CTRL + W hoặc vào Place + Wire
- Mgch schematic sau khi đã sắp xếp và đi dây hoàn chỉnh Nhấn CC để kiểm tra xem có lỗi hay không là hoàn thành.
Hình 31 MDch Schematic 2.1.2.2 File PCB
Tạo file PCB chuột phải vào project mới tgo chọn Add New to Project chọn PCB:
Hình 32 Add PCB vào Project
Update linh kiện từ File schematic sang File PCB si dụng phím tắt D + U
Kiểm tra linh kiện, 3D đã đầy đủ chưa, Chọn Vaidate Changer và Execute Changer
Hình 34 Kiểm tra linh kiện
Trường hợp xảy ra lỗi thì ta ấn chuột phải vào linh kiện bị lỗi rồi sau đó chọn Cross
Probe để quay về file Schematic để sia
Hình 35 Trường hợp kiểm tra linh kiện bị lỗi
Còn trường hợp linh kiện đúng thì:
Hình 36 Trường hợp kiểm tra linh kiện đúng
Hình 37 Update linh kiện qua PCB
Chọn Design => Rule để thiết lập các thông số cho mạch.
Hình 38 Thiết lập các thông số
Chỉnh khoảng cách giữa vùng đồng: Design Rules trong phần Electrical chọn Clearance
(độ rộng sợi dây) chọn Copper
Hình 39 Chỉnh khoảng cách giFa vùng đồng
Chỉnh thông số dây: Design Rules trong phần Routing chọn Width (sợi dây)
Hình 40 Chỉnh thông số dây
Chỉnh lỗ Via: Design Rules trong phần Routing chọn RoutingVias
Quy ước xong xắp xếp các linh kiện sao cho hợp lý:
- Canh đều nhau Ctrl + Shift + H
- Si dụng phím tắt A để căn phải, căn trái,….
- Đi dây tự động si dụng phím tắt U+A+A
Để thực hiện đi dây thủ công, bạn cần sử dụng 2 logi dây 1mm cho nguồn và dây 0.5mm cho các kết nối thông thường Khi vẽ, bạn có thể chuyển đổi giữa các dây bằng cách nhấn phím 3 Để thay đổi lớp dây bottom hoặc top (dây xanh và dây đỏ), hãy nhấn phím L.
- Si dụng để làm viền bo
- Để sia mgch, cắt mgch lgi ta ấn vào dây viền bo ấn TAB để chọn full 4 viền si dụng phím tắt D + S + D để bo lgi
Lưu ý khi vẽ dây chỉ đi dây góc tù không được vẽ góc vuông
Do mạch 1 lớp nên ghi ngược chữ để mạch sau thấy rõ hơn
Hình 42 Thêm tên vào PCB Để phủ đồng ta si dụng phím tắt P + G +TAB
Hình 44 MDch hoàn chỉnh mặt trước
Hình 45 MDch hoàn chỉnh mặt sau
Sau khi xong ấn phím tắt TDR để kiểm lỗi
Hình 46 Kiểm tra lỗi của PCB
KIT CPLD
2.2.1 Hướng dẫn nạp KIT CPLD
THIẾT KẾ VÀ SẢN PHẨM
SƠ ĐỒ KHỐI
Hình 47 Sơ đồ khối3.1.1 Khối Nguồn:
Mục Tiêu: Đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định và an toàn.
Chức Năng: Cung cấp nguồn điện cho toàn bộ mgch và bảo vệ khỏi các vấn đề điện áp.
Hình 48 Khối Nguồn 3.1.2 Khối Phát:
Mục Tiêu: Sản xuất tín hiệu đồng bộ cho quá trình đếm sản phẩm.
- Tgo xung đồng hồ để đồng bộ hóa mgch.
- Đảm bảo tín hiệu phát ra ổn định.
Hình 49 Khối Phát 3.1.3 Khối Thu:
Mục Tiêu: Nhận thông tin từ môi trường sản xuất.
Chức Năng: Tương tác với cảm biến sản phẩm để đảm bảo dh liệu chính xác.
Mục Tiêu: Trực quan hóa thông tin đếm sản phẩm.
- Hiển thị số lượng sản phẩm đang được sản xuất.
- Cung cấp giao diện người dùng dễ si dụng.
Mục Tiêu: Đếm chính xác số lượng sản phẩm. Chức Năng:
- Si dụng thông tin từ khối thu để đếm sản phẩm.
- Kết hợp giải thuật để đảm bảo độ chính xác.
Mục Tiêu: Giải mã và xi lý dh liệu đếm.
- Chuyển đổi dh liệu đếm thành định dgng có thể hiển thị hoặc truyền đi.
- Chuẩn bị dh liệu -cho việc báo cáo và phân tích.
Mục Tiêu: Cung cấp cảnh báo hiệu quả.
- Kích hogt chuông báo khi đgt được một ngưỡng đếm cụ thể hoặc khi có vấn đề cần chú ý.
- Tích hợp với các chức năng bảo vệ để cảnh báo người vận hành về tình trgng hogt động của hệ thống.
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
3.2.2.1 Sơ đồ mDch nguyên lG
Hình 56 Sơ đồ nguyên lG của Altium
Hình 57 Sơ đồ mDch PCB của Altium
Hình 58 Sơ đồ mDch 3D mặt trên của Altium
Hình 59 Sơ đồ mDch 3D mặt dưới của Altium
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ GIẢI THÍCH CODE
Sau khi nghiên cứu nguyên lý hogt động của từng phần của mgch đếm sản phẩm ta nghiên cứu chung về một khối thống nhất của mgch.
Khi một sản phẩm che mất tín hiệu hồng ngoại giữa LED phát và LED thu, mạch thu sẽ tạo ra một xung clock cho chân số 2 (enable) của IC 4518 IC 4518 sẽ đếm lên một đơn vị theo hệ BCD, và số BCD này sẽ được xuất ra từ các chân 3, 4, 5, 6 tương ứng với Q0, Q1, Q2, Q3 Các chân này được kết nối trực tiếp với các chân D1, D2, D3, D4 của IC giải mã 4511.
IC 4511 có chức năng chuyển đổi từ hệ số BCD sang hệ số thập phân và xuất kết quả qua các chân Qa đến Qg, được kết nối với các chân a, b, c, d, e, f, g của đèn LED 7 đoạn thông qua các điện trở 10k Ohm để bảo vệ đèn LED Xung clock từ mạch thu hồng ngoại chỉ cấp cho phần đếm hàng đơn vị Để hiển thị con số hàng trăm, chỉ cần nối chân 10 enable của IC 4518 với chân 6 tương ứng Q3 của ngõ ra hệ số BCD của hàng đơn vị.
Khi có 9 sản phẩm được đếm ở hàng đơn vị, mã BCD tương ứng với các mức Q3, Q2, Q1, Q0 là 1001 Tại đây, Q3 có giá trị cao (1) Nếu sản phẩm thứ 10 đi qua, mã BCD không thể hiển thị số 1010 mà sẽ trở về trạng thái ban đầu là 0000 Do đó, Q3 chuyển từ mức cao về mức thấp tạo ra một xung clock, cấp cho bộ đếm hàng chục, làm cho bộ đếm hàng chục tăng thêm một đơn vị.
Bộ đếm hàng chục hoạt động tương tự như bộ đếm hàng trăm, khi đếm đến 9 sẽ quay về 0, và tín hiệu Q3 từ bộ đếm hàng chục sẽ cấp xung cho bộ đếm hàng trăm Tương tự, Q3 của bộ đếm hàng trăm sẽ cấp xung cho bộ đếm hàng ngàn Hệ thống sử dụng 2 IC 4518 và 2 IC 4511 để giải mã và điều khiển 3 LED 7 đoạn, hiển thị số trong hệ thập phân từ hàng đơn vị, hàng chục đến hàng trăm.
Như vậy với 3 LED 7 đogn hiển thị thì mgch đếm của chúng ta có thể đếm được từ
Để mở rộng số lượng sản phẩm được đếm từ 000 đến 999, ta chỉ cần kết nối Q3 của bộ đếm trước với ngõ vào xung clock của bộ đếm tiếp theo Ngoài ra, trong mạch còn có nút nhấn Reset, có tác dụng đưa mạch trở về trạng thái ban đầu, tức là số 000.
III KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PH!T TRIỂN
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Hình 60 MDch thực tế mặt trên
Hình 61 MDch thực tế mặt dưới
Clip test mạch https://drive.google.com/file/d/1JO0c_YrJQRM0-3eRf-naC8JH3bo-2nVX/view? usp=sharing
Máy đếm sản phẩm có nhiều ưu điểm như thiết kế đơn giản, gọn nhẹ và hoạt động ổn định, chính xác Việc lắp đặt máy cũng rất dễ dàng và tiết kiệm chi phí Máy có giá trị thực tiễn cao khi giúp đếm chính xác số lượng sản phẩm xuất ra từ băng chuyền, thay thế cho công việc đếm thủ công của công nhân, từ đó giảm thiểu sức lao động Bên cạnh đó, máy hoạt động với dòng điện một chiều, giúp tiết kiệm năng lượng hiệu quả.
Mặc dù công nghệ LED mang lại nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số khuyết điểm Tín hiệu hồng ngoại từ LED không đủ mạnh để truyền đi xa trong không gian, do đó khoảng cách giữa LED phát và LED thu cần phải được giới hạn để đảm bảo hoạt động ổn định Chính vì lý do này, sản phẩm chỉ có thể đếm được những vật thể có kích thước nhỏ.
Vì mạch hoạt động dựa trên nguyên lý nhận tín hiệu hồng ngoại qua xung clock để đếm, nên khi hai sản phẩm đứng quá gần nhau, tín hiệu hồng ngoại có thể bị che khuất, dẫn đến việc mạch chỉ đếm cho một sản phẩm Để khắc phục nhược điểm này, cần thiết lập khoảng cách tối thiểu giữa các sản phẩm trên băng chuyền, đảm bảo tín hiệu hồng ngoại từ LED phát đến LED thu không bị cản trở sau khi một sản phẩm đi qua.
Sau khi hoàn thành đồ án chuyên ngành, nhóm đã áp dụng những kiến thức cơ bản đã học trong thời gian qua Chúng em đã thiết kế mạch đơn giản và mô phỏng mạch trên Altium, kết hợp với tài liệu có sẵn và kiến thức tự học trong quá trình thực hiện đồ án.
Mặc dù nhóm đã nỗ lực trong quá trình làm việc và nghiên cứu, nhưng do thời gian hạn chế và phải học các môn khác song song, kiến thức của nhóm vẫn còn thiếu sót Điều này dẫn đến việc những ý tưởng mà nhóm đưa ra vẫn chưa hoàn thiện và còn nhiều thiếu sót.
Dựa trên kiến thức nền tảng đã học ở trường cùng với những kiến thức tự học, đề tài của em vẫn còn một số thiếu sót do hạn chế về thời gian và kiến thức Em rất mong nhận được sự thông cảm và góp ý từ Thầy PhDm Xuân.
Minh để chương trình ngày càng hoàn thiện hơn.
Nhóm em nhận thấy một số thiếu sót trong đồ án này và hy vọng sớm khắc phục những vấn đề còn tồn đọng Chúng em mong muốn hoàn thiện các ý tưởng chưa thực hiện được, từ đó nâng cao chất lượng đồ án và cải thiện hiệu quả cho các dự án trong tương lai.