Đề tài thiết kế mạch đếm sản phẩm trong một dây chuyền sản xuất luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp

Luận văn, khóa luận tốt nghiệp, báo cáo là sản phẩm kiến thức, là công trình khoa học đầu tay của sinh viên, đúc kết những kiến thức của cả quá trình nghiên cứu và học tập một chuyên đề, chuyên ngành cụ thể. Tổng hợp các đồ án, khóa luận, tiểu luận, chuyên đề và luận văn tốt nghiệp đại học về các chuyên ngành: Kinh tế, Tài Chính Ngân Hàng, Công nghệ thông tin, Khoa học kỹ thuật, Khoa học xã hội, Y dược, Nông Lâm Ngữ... dành cho sinh viên tham khảo. Kho đề tài hay và mới lạ giúp sinh viên chuyên ngành định hướng và lựa chọn cho mình một đề tài phù hợp, thực hiện viết báo cáo luận văn và bảo vệ thành công đồ án của mình

DO AN KT VI DIEU KHIEN

&

GHEP NOI NGOAI VI

pétaie Thiét ké mach dém san pham trong mot day

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lê Xứng

MỤC LỤC

CHUONG 1 GIOITHIEUDE TAD ween 4

CHƯƠNG 2 GIOI THIEU TONG THE NGUYÊN LÝ VÀ

CHUC NANG CAC KHOI TRONG MACH - 6

2.1 Sơ đồ khối và chức năng hoạt động củatừngkhối ee 6

2.2 Sơ đồ nguyên lý và phương thức hoạt dộngtừngkhối === 7

LOI MO DAU

Ngành cơ điện tử Việt Nam ngày nay đang phát triển rất nhanh và hòa cùng với

xu thế phát triển của ngành cơ điện tử trên thế giới Càng ngày các sản phẩm cơ điện

tử xuất hiện càng nhiều trong cuộc sống của con người, trong sản xuất hay trên thị trường nhằm giúp cho con người cải thiện chất lượng cuộc sông, giúp các nhà máy hay xí nghiệp nâng cao năng suất lao động.Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước ngày nay, vân đề cần thiết là phải áp dụng một cách có chọn lọc các nguồn lực gồm nhân lực cũng như thiết bị sản xuất Đặc biệt quan tâm đến vấn đề cơ giới hóa, tự động hóa sản xuất Áp dụng các đây chuyền sản xuất hiện đại nhằm nâng cao hơn nữa năng suất làm việc của công nhân Trên tỉnh thần đó nhóm chúng em

chon dé tai dé an la THIET KE HE THONG BANG TAI DAN DONG VA DEM SAN PHAM

Với đề tài này, chúng em mong là sẽ kết hợp được những kiến thức mà thầy cô

đã dạy từ các môn học liên quan đến các học phần cơ khí, điện, điện tử và điều khiển

lập trình, mà trọng tâm ở đây là việc lập trình Vi điều khiển, dé hiện thực hóa một mô hình để có thê áp dụng trong công nghiệp ở nước ta Nhằm góp phần nâng cao năng suất ở các nhà máy trong nước, đồng thời sẽ giảm được nhiều chỉ phí tốn kém khi phải

nhập khẩu các hệ thống tương tự

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm chúng em đã thiết kế và tính toán sao cho quá trình làm việc của mô hình là tốt nhất, ôn định nhất, công năng nhiều nhất

Tuy nhiên, nhóm cũng đã gặp nhiều khó khăn do van đề thời gian và kinh nghiệm của

nhóm cũng hạn chế nên mô hình vẫn gặp những vấn đề chưa thể khắc phục Kính

mong quý thầy cô cùng các bạn đóng góp những ý kiến để những đồ án sau này của

nhóm sẽ hoàn thành tốt hơn nữa Chân thành cảm ơn thầy Lê Xứng đã tận tình hướng

dẫn cũng như các thầy cô ở khoa Điện tử viễn thông cũng như khoa Cơ khí đã giúp đỡ

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lê Xứng

CHUONG 1 GIOI THIEU DE TAI

1.1/ Ứng dụng của đề tài

Hệ thống này có thể được sử dụng trong các nhà máy sản xuất tự động hoặc bán tự động, nhằm giám sát được số sản phẩm sản xuất được, từ đó biết được năng suất làm việc trong một giai đoạn nào đó Hệ thống cũng nhằm giảm bớt số lượng nhân công làm công việc xếp sản phẩm vào thùng, từ đó chi phí thuê nhân công cũng giảm bớt

1.2/ Mô tả hệ thống

Hệ thống gồm một dây chuyền gồm có 2 băng tải, một băng tải phân phối sản pham va mot bang tai phan phối thùng chứa Sản phẩm chạy trên băng tải đến đoạn cuối của băng tai thì được chuyên vào thùng (sau đó đi đến nơi khác đê đóng gói hay làm các nhiệm vụ khác tùy thuộc vào từng mô hình sản xuất ) Số sản phẩm

và số thùng được đóng gói được đếm và hiển thị lên Led 7 đoạn Người điều khiến

sẽ điều khiển hệ thông thông qua tổ hợp các phím nhấn, qua đó có thể đóng,

mở hệ thống ;điều chỉnh số sản phẩm trong mỗi thùng là 3, 5, hay 10 sản phẩm

1.3/ Mô hình hệ thống

Bang chuyen 2

Led hien thi cam G1 thung bien [I—] hang Bang chuyen 1 chuyen 1 No 8H oe

san pham——————>

dieu khien HH DĐ bang nut bam

1.4/ Phân công nhiệm vụ

Nguyễn Quốc Vũ : Khối mạch công suất, khối bàn phím

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lé Xin

CHUONG 2 GIOI THIEU TONG THE

NGUYEN LY VA CHUC NANG CAC

KHOI TRONG MACH

2.1/ Sơ đồ khối và chức năng hoạt động cúa từng khối

2.1.2/ Chức năng của từng khối

2.1.2.1/ Khôi xử lý trung tâm

Dùng trong xử lý các tín hiệu vào (Ở đây nhận tín hiệu từ cảm biến, ma trận bàn

phím) để xuất tín hiệu ra phù hợp (hiển thị ra led, điều khiên động cơ băng chuyền

sản phẩm và động cơ băng chuyền thùng)

Vai trò trung tâm đo chip Atmel §9C51 đảm nhiệm, cấu tạo và sơ đồ được trình

bày ở phần dưới

2.1.2.2/ Khối hién thị

Hiển thị : dùng 4 led 7 đoạn, trong đó 2 led để hiện số thùng và 2 led để hiện số

sản phẩm Khi người sử dụng cài đặt sô sản phẩm trong 1 thùng và số thing trong | ca thì khối hiển thị sẽ hiển thị các số liệu được nhập vào; hiển thị số sản phẩm và thùng

mà cảm biến đếm được Đồng thời trong quá trình hoạt động, khi số sản phẩm va so thùng tăng lên tương ứng thì cũng được hiễn thị ra led để người công nhân có thể nhận

biết mà đễ dàng điều chỉnh

2.1.2.3/ Khối cảm biến

Để cảm nhận số lượng sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có phần phát và phần

thu Ở đây ta dùng cảm biến hồng ngoại (2 led: một phát và một thu) ,với khoảng cách

tối đa là 20cm Sau mỗi lần có sản phẩm đi qua thì bộ đếm của chip vi điều khiển

8051 sẽ đếm lên 1, đồng thời vi điều khiển sẽ điều khiển hiển thị ra led

2.1.2.4/ Khối bàn phím

Là một ma trận phím gồm 4 hàng và 4 cột (16 phím) Gồm khối các phím số từ

0 đến 9 dùng để cài đặt sô lượng thùng và số lượng sản phẩm và Khối các phím dùng

trong điều khiển ( đánh số từ A đến F) như cài đặt sản phẩm, khởi động băng chuyền,

dừng băng chuyền

2.1.2.5/ Khối công suất

Hoạt động nhờ có 2 động cơ DC 12V được điều khiển bởi vi điều khiển Khi bit nối với động cơ được tích cực (mức 0) thì động cơ sẽ được kích hoạt Băng chuyền được động cơ dẫn động sẽ tự động chuyên sản phẩm hay thùng đến nơi cần thiết Để

cách ly phần điều khiển và phần công suất (chồng nhiễu ) thì trong mạch có sử dụng

các opto như ở phần nguyên lý được trình bày ở dưới đây

2.2/ Sơ đồ nguyên lý và phương thức hoạt động cúa từng khối

2.2.1/ Khối trung tâm

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lê Xứng

Sứ dụng bộ vi điều khiển AT§9C51

Đây là nơi lưu giữ chương trình điều khiển chính và dữ liệu cho các mạch giãi

mã hàng và cột

AT8§9C5I là một hệ vi tính 8 bit đơn chip CMOS có hiệu suất cao, công suất

nguồn tiêu thụ thấp và có 4Kbyte bộ nhớ ROM Flash xóa được và lập trình được Chip nà được sản xuất dựa vào công nghệ bộ nhớ không mắt nội dung có độ tích hợp cao

AT8§9C5I có các đặc trưng chuẩn sau: 4Kbyte Flash, 128 byte RAM, 32 đường xuất nhập, hai bộ đình thời và đếm 16 bit, một cấu trúc ngắt hai mức ưu tiên và 5 nguyên nhân ngắt, một port nói tiếp song công, mạch tạo dao động và tạo xung Clock trén Chip

Chế độ nghỉ dừng CPU trong khi vẫn cho phép RAM, các bộ đình thời và đếm, Port nối tiếp và hệ thống ngắt hoạt động

- MG ta cac chan cua IC89C51

¢ Vcc: Chan cung cap điện

¢ GND: chan néi đất

e Port 0: la port xuat nhap 8 but 2 chiều cực D hở Port 0 còn được cấu hình làm

bus địa chỉ (byte thấp) và làm bus đữ liệu đa hợp trong khi truy xuất bộ nhwos

dữ liệu ngoài và bộ nhớ chương tình ngoài Port 0 cũng nhận các byte mã trong khi lập trình cho Flash và xuất các byte mã trong khi kiểm tra chương trình

¢ Port 1: 1a port xuất nhập 8 but hai chiều có các điện trở kéo lên bên tỏng Khi

các logic I được ghi lên các chân của port 1, các chân này được kéo lên mức

cao bởi các điện trở kéo lên bên tỏng và có thể được sử dụng như là các nghõ

vào Khi làm nhiệm vụ là các port nhập, các chân cua port 1 dagn duoc kéo

xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp đòng do có các điện trở kéo lên

bên trong

¢ Port 2: là port xuất nhập 8 but hai chiều có các điện trở kéo lên bên trong Khi

các logic 1 được ghi lên các chân của port 2, các chân này được sử dụng như là

các ngõ vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, các chân của port 2 đang được kéo

xuống mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện tở kéo lên

bên tỏng Port 2 tạo ra byte cao của bus địa chỉ trong thời gian tìm nạp lệnh từ

bộ nhớ chương trình ngoài, và tỏng thời gian truy xuất bộ nhở đữ liệu ngoài sử dụng các dia chi 16 but

¢ Port 3: la port xuất nhập 8 bit hai chiều có các điện trở kéo lên bên trong Khi

các logic I được ghi lên các chân của port 3, các chân này được kéo lên mức

cao bởi các điện trở kéo lên bên trong và có thể được sử dụng như là các ngõ

vào Khi làm nhiệm vụ port nhập, các chân của port 3 đang được kéo xuống

mức thấp do tác động bên ngoài sẽ cấp dòng do có các điện trở kéo lên bên trong Port 3 con được sử dụng làm các chức năng khac cua AT89CS1

P3.0 Ngõ vào Port noi tiép P3.1 Ngõ ra Port nói tiếp P3.2 Ngõ vào ngắt ngoài 0 P3.3 Ngõ vào ngắt ngoài 1 P3.4 Ngõ và bên ngoài của bộ định thời l P3.5 Ngõ vào bên ngoài của bộ định thời 0

P3.6 Điều khiển ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 Điều khiến đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài

e RST: ngõ vào Reset Mức cao trên chân này trong 2 chu kỳ máy trong khi bộ dao động đang hoạt động sẽ Reset AT89CST

+5V 10uF 10V + C3 S1 RESET

e Mach Reset tu động khi khởi động máy

e (Với bài này thực hiện Reset bằng cách nói chân 9 của 8951 với nguồn 5V)

e ALE: là một xung ngõ ra cho phép chốt địa chỉ ALE (Address Latch Enable)

cho phép chốt byte thấp của địa chỉ trong thời gian truy xuất bộ nhớ ngoài

Hcaan này cũng được dùng làm ngõ vào xung lập trình (PROG) trong thời gian

lập trình cho Flash

e_ Khi hoạt động bình thường, xung của ngõ ra ALE luôn có tần số bằng 1/6 tần số của mạch dao động trên chip, có thể được sử dụng cho các mục đích định thời

từ bên ngoài và tạo xuøn Clock Tuy nhién cần luwu ý là một xung ALE sẽ bị

bỏ qua trong mỗi chu kỳ truy xuất của bộ nhwos dữ liệu ngoài

e Khi cần, hoạt động cho phép chốt byte thấp của địa chỉ sẽ được vô hiệu hóa

bằng cách set but 0 của thanh ghi chức năng đặc biệt có địa chỉ byte là 8Eh Khi

bit này được set, ALE chỉ tích cực trong thời gian thực thi lệnh MOVX hoặc

MOVC Ngược lại chân này sẽ được kéo lên mức cao Việc set but không cho

phép hoạt động chốt byte thấp của địa chỉ sẽ không có tác dụng nếu bộ vi điều

khiên đang ở chế đọ thực thi chương trình ngoài

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lé Xin

e XTALI: ngõ vào đến mạch khuếch đại đảo của mạch dao động và ngõ và đến mach tao xung Clock bên trong chip

e XTAL2: ngõ ra từ mạch khuếch đại đảo của mạch dao động

Để tạo mạch dao động cho vi điều khiển 8951 hoạt động, chọn mạch tạo dao động như hình vẽ dưới, với các giá trị của linh kiện: C1 = C2 = 30pF

Thạch anh dao động có tan s6 12MHz

Note: ©C1,C2 =30pF + 10pF for Crystals

= 40 pF + 10 pF for Ceramic Resonators

Sơ đồ chân của IC AT89C51:

đến P2.3 của VĐK gởi mã hiển thị đến IC74LS47, các chân từ P2.4 đến P2.7 dùng để

quét led BỊT dùng để quét led là A1015

Dé led sáng bình thường thì dòng qua mỗi led lạ = 5mA

Mỗi led 7 đoạn có 7 led đơn nên dòng hiệu dụng đi qua cực C của BỊT cấp cho led là:

Icam = 7.5 = 35mA

Thoi gian tré 1 lần quét led là 0,2ms, thời gian quét toàn bộ 4 led led là 0,8ms Dòng

hiệu dụng qua chân C của BỊT là:

lena = len = J-» = 17,5mA

Chon Ic,= 18mA, ap roi trén mỗi led là 2V

Rg = (5-2-0,2)/18 =0,155KQ Chon Rg = 1500

Ip = Ic/B = 18/50 = 0,36mA

Chon Rg = 4,7KQ

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lê Xứng

- Nguyén ly lam viéc:

LM324 hoạt động như 1 con Op-am, dùng để so sánh mức điện áp

Khi không có sản phầm đi qua, led thu nhận được ánh sáng nên dẫn, lúc đó điện

áp trên chân 2 của LM324 thấp hơn ở chân 3 nên tín hiệu đưa ra chân l ở mức cao Khi có sản phâm đi qua, led thu không dẫn, điện áp ở chân 2 cao hơn chân 3, tín hiệu

đưa ra ở chân l ở mức thấp Tương tự cho mạch cảm biến còn lại

R23 + R24 = 5/0,3 = 16,7kQ

Chọn R23 = 6,8KO và biên tro tinh chinh R24= 10KQ -

Mạch cảm biên sô thùng giông như mạch cảm biên sản phâm nên ở day ta chi tinh 1 lần

2.2.4/ Khối bàn phím

Để thực hiện ma trận bàn phím ta dùng phương pháp quét phím Quét cột và đọc dữ liệu tại hàng hoặc ngược lại Theo hình vẽ thì các cột cách nhau I đơn vi, các hàng cách nhau 4 đơn vi

Khi mạch cần nhiều phím thì ta mới tổ chức ma trận phím đề giảm số lượng cổng sử dụng cho bàn phím

e_ Phím B: nhập số thùng, khi vào cài đặt ta nhắn phím này để cài đặt số thùng

© PhímC: Phím nhập, ta nhắn phím này khi hoàn thành quá trình cài đặt

e_ Phím D: Phím cài đặt, ta nhấn phím này khi muốn cài đặt lại số thùng và số sản

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lé Xin

Để động cơ hoạt động ồn định và không qua néng ta cho dong qua 2 dong co I =1

( A)và nguồn cung cấp cho động cơ V =12( V)

Công suất tiêu tán trên 2 động cơ :

Dựa vào đặc tuyến của 2SD718 ta có :

Taile=1 A, Vce=0.2 V — Ibo = 100( mA), Vber= 0.8 ( V )

Dong Ib) =Ic; = 100 (mA)

Ta chọn Q1 mắc darlington với Q2 với các thông sé kĩ thuật sau :

Ico¡ > Ib2 =100 (mA )

Ta cd: Veo = Vpe2 + Veeisat + Vro

— Vro = Veco —( Veeisa + Vee2)

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lé Xin

2.3.2/ Mach hién thi

Dé dn KT V1 DIEU KHIEN VA GHEP NOI NGOAI VI GVHD: Lé Xin