Trong nền kinh tế hiện nay, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống ngày càng phổ biến. Việc ứng dụng những thành tựu của ngành khoa học kỹ thuật sẽ giảm bớt nhân lực, thời gian, chi phí … trong các dây chuyền sản xuất. Với những thành tựu của khoa học kỹ thuật đã được ứng dụng vào sản xuất thì mạch đếm sản phẩm mang lại lợi ích lớn trong dây chuyền sản xuất của các nhà máy. Bên cạnh việc đếm chính xác số sản phẩm trên dây chuyền, có thể đặt trước được số đếm sản phẩm mong muốn để kết thúc lấy sản phẩm, em nghiên cứu thêm cách phân loại chất lượng sản phẩm (phân loại sản phẩm theo chiều cao). Với sự kết hợp hai mạch này vào mô hình sản xuất sẽ góp phần làm tăng chất lượng sản phẩm và lợi nhuận kinh tế đó là mục tiêu đặt ra của mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm.
Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong nền kinh tế hiện nay, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống ngày càng phổ biến. Việc ứng dụng những thành tựu của ngành khoa học kỹ thuật sẽ giảm bớt nhân lực, thời gian, chi phí … trong các dây chuyền sản xuất. Với những thành tựu của khoa học kỹ thuật đã được ứng dụng vào sản xuất thì mạch đếm sản phẩm mang lại lợi ích lớn trong dây chuyền sản xuất của các nhà máy. Bên cạnh việc đếm chính xác số sản phẩm trên dây chuyền, có thể đặt trước được số đếm sản phẩm mong muốn để kết thúc lấy sản phẩm, em nghiên cứu thêm cách phân loại chất lượng sản phẩm (phân loại sản phẩm theo chiều cao). Với sự kết hợp hai mạch này vào mô hình sản xuất sẽ góp phần làm tăng chất lượng sản phẩm và lợi nhuận kinh tế đó là mục tiêu đặt ra của mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm. Mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm được nghiên cứu và phân tích dựa trên chức năng của các linh kiện cũng như các IC số. Mục tiêu hướng đến của mạch đếm sản phẩm là độ chính xác cao, thiết kế và thi công đơn giản, rẻ tiền. Từ những kiến thức đã học, thực hành và sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn em đã hoàn thành “Mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm dùng IC số”. Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 2 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án “ Mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm” em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy Nguyễn Trường Duy - Giảng viên khoa Điện -Điện Tử, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã giúp em thực hiện tìm hiểu sâu về đề tài. Trong quá trình tìm hiểu đề tài, do thời gian hoàn thành và kiến thức còn hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót và chưa họp lý. Em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Thầy để đề tài này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Đức Chiến Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 3 MỤC LỤC PHẦN 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 6 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 6 2. MỤC TIÊU 6 3. NHỮNG SẢN PHẨM LIÊN QUAN 7 4. PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 8 5. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 9 6. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 9 PHẦN 2. NỘI DUNG 10 Chương 1. GIỚI THIỆU LINH KIỆN 10 1.1 IC 7490 10 1.2 IC 7447 11 1.3 IC LM7805 12 1.4 IC 7430 13 1.5 IC LM358 14 1.6 Led thu – phát hồng ngoại 15 Chương 2. THIẾT KẾ 16 2.1 Sơ đồ khối 16 Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 4 2.1.1 Sơ đồ khối 16 2.1.2 Nguyên tắc hoạt động 16 2.2 Thiết kế 17 2.2.1 Khối nguồn 17 2.2.2 Khối phát hiện sản phẩm 19 2.2.3 Khối phân loại sản phẩm 21 2.2.4 Khối đặt trước số sản phẩm 23 2.2.5 Khối đếm, giải mã và hiển thị 24 2.3 Sơ đồ nguyên lý 26 2.3.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 26 2.3.2 Nguyên lý hoạt động toàn mạch 28 Chương 3. THI CÔNG 29 3.1 Sơ đồ mạch in 29 3.2 Sơ đồ đặt linh kiện 31 3.3 Quá trình lắp ráp và cân chỉnh mạch 33 Phần 3. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 35 1. Kết luận 35 2. Hướng phát triển 35 Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 5 Phần 4. PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 PHỤ LỤC 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 6 PHẦN 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. ĐẶT VẤN ĐỀ: Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện tử mà trong đó kỹ thuật số đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất và đời sống ngày càng phổ biến để tăng năng xuất lao động, giảm thời gian, giảm thiểu chi phí, nhất là hạn chế tai nạn lao động trong công nghiệp…vì vậy, mạch điện tử có vai trò rất quan trọng trong dây chuyền sản xuất công nghiệp. Xuất phát từ những lần đi tham quan các nhà máy, doanh nghiệp sản xuất, em đã được thấy nhiều khâu tự động hóa trong quá trình sản xuất. Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số lượng hàng hóa được đếm một cách tự động. Điều đó giúp hạn chế tối đa về thời gian, nhân lực và tăng độ chính xác trong việc đếm số sản phẩm trên một dây chuyền sản xuất công nghiệp. Tuy nhiên, đối với nhũng doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn chưa được áp dụng trong những khâu đếm và phân loại sản phẩm mà vẫn còn sử dụng nhân công. Từ những điều đã được thấy đó, em muốn làm một điều gì nhỏ để góp phần giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay mà năng xuất lao động tăng lên gấp nhiều lần, đồng thời đảm bảo được độ chính xác cao. Nên em quyết định tìm hiểu và thi công một mạch đếm và phân loại sản phẩm có đặt trước số sản phẩm cần đếm. 2. MỤC TIÊU: Mạch đếm phân loại sản phẩm sẽ đếm số sản phẩm đi qua bằng phương pháp đếm xung. Mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền sẽ chắn ngang quá trình thu và phát hồng ngoại của Led thu – Led phát tạo một xung điện, xung điện này đi qua khối phân loại. Nếu sản phẩm đi qua led thu phát hồng ngoại cao thì đó là sản phẩm tốt và bộ đếm sản phẩm tốt sẽ đếm.Nếu sản phẩm chỉ đi qua bộ thu phát hồng ngoại bên dưới thì đó là sản phẩm chưa đạt chất lượng và bộ đếm sản phẩm xấu sẽ đếm. Sau đó hiển thị số đếm thông qua led 7 đoạn nhờ IC 7447 giải mã. Để đặt trước một số đếm bất kỳ ta sử dụng Switch kết hợp với IC 7430. Số đếm trong phần mạch đếm sẽ được so sánh với số đặt trước (số bất kỳ) do người dùng đặt, khi 2 giá trị đếm được và số đặt trước bằng nhau thì số sản phẩm sẽ về “00” và tiếp tục đếm khi có sản phẩm đi qua cho thùng tiếp theo. Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 7 3. NHỮNG SẢN PHẨM LIÊN QUAN: Mạch đếm sản phẩm được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực trong cuộc sống như khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa, cung cấp thông tin…. Trong dây chuyền sản xuất sản phẩm công nghiệp, sản phẩm chạy trên băng chuyền khi đi qua khối thu phát hồng ngoại hay cảm biến hồng ngoại sẽ tạo xung tín hiệu. Xung tín hiệu được đưa vào khối đếm và sau đó hiển thị số sản phẩm qua led 7 đoạn hoặc màn hình LCD. Nếu muốn đóng thùng sản phẩm thì có thể đặt trước số sản phẩm mỗi thùng. Khi số sản phẩm trong một thùng đã đủ thì chuyển đến thùng tiếp theo. Một ứng dụng khác của mạch đếm sản phẩm đó là trong các máy đếm tiền hiện đại, Khi tiền được thả vào khay sẽ được cuốn vào máy bằng các bánh răng và đệm cao su, máy sử dụng cơ cấu quét tiền đi qua các cặp led thu phát hồng ngoại làm thay đổi điện áp của diode thu, tín hiệu này sẽ được đưa vào bộ xử lý qua đó đếm được số tiền được bỏ vào máy. Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 8 4. PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN: Để hoàn chỉnh mạch đếm phân loại sản phẩm có đặt trước số đếm cần thiết kế các khối sau: khối nguồn 5V, khối thu phát hồng ngoại, khối phân loại, khối đếm, đặt trước số đếm, khối so sánh, khối giải mã và hiển thị. Phương án thực hiện: Khối thu phát hồng ngoại: Dùng Led thu và Led phát hồng ngoại. Việc dùng Led phát và thu hồng ngoại có nhiều nhược điểm. Hạn chế của khối thu phát hồng ngoại khi dùng Led phát và Led thu là dễ bị nhiễu do ánh sáng trắng đi vào mắt thu và khoảng cách giữa led thu và led phát còn hạn chế. Dùng cảm biến (gồm cả phần phát và thu), phần phát thường dùng laser có tính định hướng cao và ổn định, để phát ra ánh sáng mục đích chống nhiễu so với các loại ánh sáng khác và chính xác hơn. Phần thu là transistor quang để thu ánh sánh hồng ngoại. Khối đếm và hiển thị: Thiết kế và lắp đặt mạch dùng IC số. Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 9 Thiết kế và lắp đặt mạch dùng vi xử lý. Thiết kế và lắp đặt mạch dùng vi điều khiển. Khối so sánh Thiết kế và lắp đặt mạch dùng IC 7485 Thiết kế và lắp đặt mạch dùng IC 74688 Thiết kế và lắp đặt mạch dùng IC 7430 5. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN: - Khối nguồn: Dùng cầu diode và IC LM7805. - Khối thu phát hồng ngoại: Dùng led thu và led phát hồng ngoại. - Khối phân loại sản phẩm: Dùng IC 7408 và IC 7414. - Khối đếm và hiển thị: Dùng IC 7490, IC 7447, led 7 đoạn Anode chung. - Khối so sánh: Dùng IC 7430. 6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI - Mạch chỉ đếm được sản phẩm khi sản phẩm che được ánh sáng thu phát hồng ngoại. - Các sản phẩm rất đa dạng với nhiều chủng loại: đặc, rỗng, kích cỡ khác nhau nhưng do giới hạn đề tài chỉ dùng ic số, không dùng vi điều khiển cũng như lập trình nên mạch chỉ phân loại được 2 loại sản phẩm là cao và thấp. - Đếm được sản phẩm trong phạm vi thay đổi từ 00-99. Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 10 PHẦN 2. NỘI DUNG Chương 1. GIỚI THIỆU LINH KIỆN 1. IC 7490 Hình 1.1.1: Hình ảnh thực tế IC 7490 Hình 1.1.2: Sơ đồ chân IC 7490 Hình 1.1.3: Bảng trạng thái Hình 1.1.4: Các chân điều khiển [...]... thì bộ đếm sản phẩm thấp sẽ đếm Nếu sản phẩm đi qua cả hai bộ Led thu phát hồng ngoại hoặc chỉ đi qua bộ Led thu phát hồng ngoại cao thì bộ đếm sản phẩm cao sẽ đếm Số sản phẩm cao mỗi thùng có thể đặt trước 1 số bất kỳ bằng SW Khi số sản phẩm đếm được bằng với số sản phẩm đã đặt trước thì bộ đếm sẽ trở về 00 và tiếp tục đếm nếu có sản phẩm cao đi qua Số sản phẩm đếm được nhờ IC 7490 được đưa vào IC giải... đếm, đặt trước, giải mã và hiển thị sản phẩm SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 27 Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy 3.2 Nguyên lý hoạt động toàn mạch Mạch đếm phân loại sản phẩm sẽ đếm số sản phẩm thấp và cao đi qua bằng phương pháp đếm xung Mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền sẽ chắn ngang quá trình thu của Led thu và tạo ra một xung điện Nếu sản phẩm chỉ đi qua Led thu phát hồng ngoại thấp thì bộ đếm. .. đổi thì sẽ tạo ra xung cấp cho mạch đếm 2.3 Khối phân loại sản phẩm Yêu cầu thiết kế: Nhận xung điện từ 2 khối phát hiện sản phẩm, phân loại sản phẩm thấp và cao, tạo xung kích cho các IC đếm - Sản phẩm cao: Khi sản phẩm cao đi qua thì cả 2 bộ thu phát đều có xung - Sản phẩm thấp: Khi sản phẩm thấp đi qua thì chỉ có bộ thu phát hồng ngoại thấp có xung - Bộ đếm cao đếm khi có xung từ bộ thu phát cao... Ví dụ ta muốn đặt sản phẩm kết thúc là 84 ta tiến hành ON/OFF SW từ Q7 đến Q0 như sau: 10000100 (Với 1 là ON SW, 0 là OFF SW) - Lưu ý: IC 7490 đếm số BCD từ 0-9, không thể đặt sản phẩm là 1010 (số 10) được 2.5 Khối đếm, giải mã và hiển thị Yêu cầu thiết kế: Nhận xung tín hiệu từ khối phân loại sản phẩm, đếm, giải mã và hiển thị số sản phẩm từng loại lên Led 7 doan Anode chung Sơ đồ mạch CHIEN4 CHIEN3... 12141024 16 Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy Khối phân loại sản phẩm: Khi có sản phẩm đi qua, nếu sản phẩm đi qua cả Led thu phát hồng ngoại cao và thấp hoặc chỉ đi qua Led thu phát hồng ngoại cao sẽ tạo xung cho bộ đếm sản phẩm cao Nếu sản phẩm chỉ đi qua Led thu phát hồng ngoại thấp sẽ tạo xung cho bộ đếm sản phẩm thấp Khối đếm: nhận xung điện và đếm lên khi điện áp thay đổi theo cạnh xuống của... đếm+ đặt trước sản phẩm cao Hình 3.1.4: Khối giải mã+ hiển thị sản phẩm cao SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 30 Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy 3.2 Sơ đồ đặt linh kiện Hình 3.2.1: Khối nguồn+ nhận biết+ phân loại sản phẩm Hình 3.2.2: Khối giải mã+ hiển thị sản phẩm cao SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 31 Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy Hình 3.2.3: Khối đếm+ đặt trước sản phẩm cao Hình 3.2.4: Khối đếm+ ... mã và hiển thị: giải mã Led 7 đoạn và hiển thị số ra Led 7 đoạn Anode chung Khối đặt trước số sản phẩm cần đếm: SW-8 được nối với điện trở kéo lên Nếu SW gạt OFF thì ngõ ra tương ứng sẽ ở mức 1 Nếu SW gạt sang ON thì ngõ ra sẽ có giá trị tương ứng của tín hiệu nối với SW đó Như vậy nếu muốn đặt trước số sản phẩm cần đếm là 17 thì ta sẽ gạt các SW ứng với các tín hiệu Q4 và Q3 sang ON Khi bộ đếm đếm... - Khi sản phẩm thấp đi qua thì HNC=1 (5V), HNT sẽ có xung nên có xung SPT làm bộ đếm thấp sẽ đếm Bộ đếm cao sẽ không đếm do SPC bằng 0V SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 22 Đồ án 1 - GVHD: Nguyễn Trường Duy Khi sản phẩm cao đi qua thì có xung ở HNC, HNT nên bộ đếm cao sẽ đếm Bộ đếm thấp sẽ không đếm vì ngõ vào của cổng AND là nghịch đảo nhau nên ngõ ra SPT luôn bằng 0 2.4 Khối đặt trước số sản phẩm ... IC 7490 được đưa vào IC giải mã 7447 và hiển thị ra led 7 đoạn Anode chung Số sản phẩm thấp và cao đếm được có thể Reset về 00 nhờ nút nhấn cho từng loại sản phẩm SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024 28 Đồ án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy Chương 3 THI CÔNG 3.1 Sơ đồ mạch in Hình 3.1.1: Khối nguồn+ nhận biết+ phân loại sản phẩm Hình 3.1.2: Khối đếm+ giải mã+ hiển thị sản phẩm thấp SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12141024... GVHD: Nguyễn Trường Duy THIẾT KẾ 1 SƠ ĐỒ KHỐI 1.1 Sơ đồ khối KHỐI NGUỒN KHỐI PHÁT HIỆN SẢN PHẨM PHÂN LOẠI KHỐI ĐẾM KHỐI ĐẾM GIẢI MÃ HIỂN THỊ KHỐI GIẢI MÃ KHỐI ĐẶT TRƯỚC SỐ SẢN PHẨM KHỐI HIỂN THỊ 1.2 Nguyên tắc hoạt động Khối phát hiện sản phẩm: Led thu và Led phát sẽ phát và thu tín hiệu hồng ngoại liên tục Khi có sản phẩm qua thì ánh sáng hồng ngoại giữa 2 Led bị chặn làm thay đổi điện áp Sự thay đổi . DUNG 10 Chương 1. GIỚI THIỆU LINH KIỆN 10 1. 1 IC 7490 10 1. 2 IC 7447 11 1. 3 IC LM7805 12 1. 4 IC 7430 13 1. 5 IC LM358 14 1. 6 Led thu – phát hồng ngoại 15 Chương 2. THIẾT KẾ 16 2 .1 Sơ. án 1 GVHD: Nguyễn Trường Duy SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12 1 410 24 20 HNC VCCVCCVCC VCC A K D1 LED R1 220 A K D2 LED R2 10 k 3 2 1 8 4 U1:A LM358N + 1 - 2 C1 1nF R3 10 k HONG NGOAI CAO + 1 - 2 C3 1nF 1 2 3 RV1 50K A K D5 LED-GREEN R10 330 1. SVTH: Nguyễn Đức Chiến- 12 1 410 24 12 - IC 74LS47 là IC giải mã BCD sang mã 7 đoạn. - Chân 1, 2, 6, 7: chân dữ liệu BCD vào. - Chân 13 , 12 , 11 , 10 , 9, 15 , 14 : các chân ra tác động mức