Thiết kế hệ thống đo kích thước sản phẩm

Thiết kế hệ thống đo kích thước sản phẩm

Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Thời gian thực Đồ án điều khiển tự : 11 tuần Tên đề tài: “Thiết kế hệ thống đo kích thước sản phẩm ” Yêu cầu : - Sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 - Hoạt động : dải đo kích thước sản phẩm rộng + Khi hoạt động đo có tính ổn định tính xác cao + Để bắt đầu ấn nút START - nút stop : dừng toàn hệ thống thời điểm Nội dung cần hoàn thành: Tìm hiểu động điện chiều, Tìm hiểu vi điều khiển Phân tích, xác định yêu cầu đề tài Phân tích, lựa chọn kết cấu cho mô hình, thiết kế chế tạo mạch điều khiển cho bàn đo phôi Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF05 Lập kế hoạch thực báo cáo theo tiến độ Quyển thuyết minh vẽ, file mềm mô tả đầy đủ nội dung đề tài Trang1 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày tháng năm 2012 Giảng viên : Trang2 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại công nghiệp phát triển thiết bị máy móc tự động xuất ngày nhiều thay dần sức lao động người công việc nặng nhọc nguy hiểm Vì chúng em giao đề tài thiết kế chế tạo bàn đo phôi tự động dùng cảm biến siêu âm Do kinh nghiệm chưa nhiều, kiến thức chuyên môn chưa thực sâu nên đồ án chúng em tránh khỏi thiếu xót Chúng em mong đóng góp thầy cô bạn sinh viên để đề tài chúng em hoàn thiện Hưng yên tháng 11 năm 2012 Nhóm sinh viên thực Trang3 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Trang4 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan Ngày việc ứng dụng tự động hóa vào công nghiệp ngày sử dụng rộng rãi lĩnh vực đề tài chúng em nghiên cứu chế tạo bàn đo phôi tự động sử dụng sóng siêu âm Đặc điểm đề tài - An toàn hiệu - Có tính thẩm mĩ - Có tính kinh tế - Có tính ứng dụng vào thực tế 1.2 Mục đích đề tài - Giúp sinh viên hiểu biết công dụng cách sử dụng số linh kiện đặc biệt hiểu rõ vi điều khiển, đặc biệt biết thêm họ điều khiển PIC - Giúp sinh viên có khả nghiên cứu làm việc độc lập theo nhóm 1.3 Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động vi điều khiển PIC18f4431 - Tìm hiểu nguyên lý phát sóng siêu âm cấu tạo cảm biến siêu âm SRF05 1.4 Kết dự kiến - Sản phẩm phải có tính ổn định cao hoạt động - Kết đo xác theo mong muốn ngõ PWM đáp ứng nhanh - Motion Feefblack Module + Có kênh capture độc lập: • Các chế độ hoạt động linh hoạt cho việc đo đạc độ rộng xung • Module hỗ trợ Hall sensor + Quadrature encoder interface: • Pha vào ngõ vào index từ encoder • Hỗ trợ đo đạc vận tốc • High speed, 200Ksps 10 bit A/D converter + Có kênh A/D + kênh lấy mẫu tức thời + Lấy mẫu lien tục:1, hay kênh lựa chọn - Flexible Oscillator structure : + chế độ thạch anh ( hỗ trợ đến 40MHz) + nguồn xung clock lên đến 40MHz + Chế độ thạch anh nội: • Có tần số người dùng lựa chọn từ 31KHz -> 8MHz • OSctune dùng bù cho lệch tần số • Peripheral Highlights: + Chịu dòng cao : sink/source (25mA/25ma) + nguồn ngắt + modul capture /compare/pwm ( CCP) • Capture 16 bit độ phân giải tối đa 6.25 ns (Tcy/6) • Compare 16 bit , độ phân giải tối đa 100ns(Tcy) • PWM output: độ phân giải từ ->10 bit + Modul USART : Hỗ trợ RS -485,RS-232 LIN1.2 Auto weak-up on start bit Auto-Bound detect +RS232 sử dụng khối dao động nội( không cần thạch anh ngoài) • • • - Là CPU sử dụng tập lệnh RISC có tốc độ xử lý cao công suất nhờ sử dụng công nghệ CMOS FLASH/EFPROM Tập lệnh có 75 lệnh Một chu kì lệnh chu kì xung Sử dụng dao động 40MHz chu kì lệnh 0.1us Tần số dao động cho phép tới 40MHz 8Kx14 word nhớ FLASH lập trình 768 bytes nhớ Ram, nhớ EFPROM lên đến 256 bytes Trang7 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Trang bị đến 34 ngắt với8 cấp độ ngắt port I/O Trang bị định thời, bit, 16 bit modul Capture/compare/pwm Bộ chuyển đổi 10 bít ADC với tốc độ ->10 us Cổng serian đồng với chế độ SPI I2C (master/slaver) thực phần cứng - Chế độ truyền nhận động /bất đồng với bit địa kiểm tra - Cổng song song (PSP) bit - Các chế độ định địa trực tiếp, gián tiếp, tướng đối - Cho phép đọc/ghi nhớ chương trình - Có chế độ bảo vệ mã lập trình - Chế độ SLEEP (tạm nghỉ) để tiết kiệm điện - Cho phép chọn lựa chế độ dao động(nội , ngoại) Được sản xuất với nhiều loại khác với mã vi điều khiển, tùy thuộc số tính trang bị them, kiểu đế cắm: PDIP(40 chân),PLCC QFP(cùng 44 chân) 1.2 Giới thiệu về cảm biến SRF05 - Hình 2.2: Cảm biến siêu âm SRF05 Cảm biến SRF05 loại cảm biến khoảng cách dựa nguyên lý thu phát siêu âm Cảm biến gồm phát thu sóng siêu âm Sóng siêu âm từ đầu phát truyền không khí, gặp vật cản (vật cần đo khoảng cách tới) phản xạ ngược trở lại đầu thu ghi lại Vận tốc truyền âm không khí giá trị xác định trước, thay đổi Do xác định khoảng thời gian từ lúc phát sóng siêu âm tới lúc phản xạ đầu thu quy đổi khoảng cách từ cảm biến tới vật thể Cảm biến SRF05 cho khoảng cách đo tối đa lên tới 3-4 mét SRF05 thiết lập cách hoạt động thông qua chân điều khiển MODE Nối không nối chân MODE xuống GND cho phép cảm biến điều khiển thông qua giao tiếp dùng chân hay chân IO 1.2.1.Sơ đồ chân Trang8 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 2.3: Sơ đồ chân SRF05 1.2.3 Các chế độ của SRF05 SRF05 bước tiến hóa từ SRF04, thiết kế để tăng tính linh hoạt, phạm vi tăng, giảm chi phí Như vậy, SRF05 hoàn toàn tương thích với SRF04 Phạm vi tăng lên từ mét đến mét Một chế độ điều hành (buộc pin chế độ với mặt đất) cho phép SRF05 sử dụng pin cho hai kích hoạt echo, tiết kiệm chân có giá trị điều khiển bạn Khi chế độ pin lại liên quan, SRF05 hoạt động với kích hoạt riêng biệt chân vang vọng, SRF04 SRF05 bao gồm chậm trễ nhỏ trước xung phản hồi để cung cấp cho điều khiển chậm, Stamp thời gian Picaxe để thực mạch họ lệnh Chế độ1: Kích hoạt riêng biệt Echo Chế độ sử dụng kích hoạt riêng biệt chân vang vọng, chế độ đơn giản để sử dụng Tất ví dụ mã cho SRF04 làm việc cho SRF05 chế độ Để sử dụng chế độ này, cần để pin chế độ liên quan SRF05 có kéo bên điện trở chân Trang9 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 1.4: Chế độ1: Kích hoạt riêng biệt Echo Chế độ sử dụng pin cho hai tín hiệu Trigger Echo, thiết kế để tiết kiệm chân có giá trị điều khiển nhúng Để sử dụng chế độ này, kết nối pin chế độ cho pin mặt đất 0v Các tín hiệu phản hồi xuất pin giống tín hiệu kích hoạt SRF05 không làm tăng dòng phản hồi 700uS sau kết thúc tín hiệu kích hoạt Bạn có lâu để chuyển pin kích hoạt xung quanh làm cho đầu vào có xung đo mã sẵn sàng Lệnh PULSIN tìm thấy điều khiển phổ biến thực điều tự động Hình 1.5: Chế độ - Kích hoạt hai Echo Trang10 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự 1.3.2PC817 Hình 2.7 : Hình ảnh PC817 Sơ đồ nguyên lí - Nguyên lí hoạt động : cấp tín hiệu vào chân số 1, led phía opto nối chân chân phát sáng , xảy hiệu ứng quang điện dẫn đến  thông -Tác dụng : cách li điều khiển tầng mạch điện khác -Mục đích : có cố từ tầng ứng dụng cháy ,chập , tăng áp không làm ảnh hưởng tới tầng điều khiển 1.3.3 IC7805 , IC7812 Hình 1.8 :Hình ảnh IC ổn áp 7805 Trang12 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự IC7805,7812 có tác dụng gim điện áp ngưỡng 5v 12v 1.3.4 Giới thiệu LCD Text LCD loại hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị dòng chữ số bảng mã ASCII Không giống loại LCD lớn, Text LCD chia sẵn thành ô ứng với ô hiển thị ký tự ASCII Mỗi ô text LCD bao gồm “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn hiện” chấm tạo thành ký tự cần thiết hiển thị dòng tổng số dòng mà LCD có Hình 1.9: Màn hình LCD16x2 Trang13 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 1.10:Kết nối LCD Chân chân chân nguồn, nối với GND nguồn 5V Chân chân chỉnh độ tương phản, chân cần nối với biến trở chia áp hình vẽ hoạt động, chỉnh để thay đổi giá trị biến trở để đạt độ tương phản cần thiết, sau giư mức biến trở Các chân điều khiển RS, R/W, EN đường liệu nối trực tiếp với vi điều khiển Tùy theo chế độ hoạt động 4bit hay bit mà chân từ D0 đến D3 bỏ qua nối với vi điều khiển 1.3.5Động DC Hình 1.11 :Đông DC Phương pháp điều khiển : Thay đổi tốc độ động cách thay đổi áp cấp vào cho động CHƯƠNG : SƠ ĐỒ MẠCH VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Trang14 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự 2.1 Sơ đồ mạch 2.1.1 Sơ đồ mạch điều khiển Hình 3.1: Khối điều khiển trung tâm Nguyên lý hoạt động mạch mạch mạch điều khiển trung tâm sử dụng vi điều khiển PIC18F4431 khối tín hiệu điều khiển công tắc hành trình nối vào cổng A nối sẵn lên 5V qua trở treo 10k để chưa có tín hiệu điều khiển vi điều khiển nhận mức có tín hiệu vi điều khiển mức nhận tín hiệu từ bên -; Khối nguồn nguồn nguồn 5V cung cấp cho vi điều khiển nguồn 12V cung cấp cho khối công suất việc cách ly giúp tránh bị treo vi điều khiển động hoạt động -; Khối hiển thị hiển thị LCD16X2 chế độ bít 3.1.2 Sơ khối mạch công suất Trang15 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 2.2 :Mạch nguyên lý điều khiển động Hình 2.3 :Sơ đồ board mạch công suất Sơ đồ khối điều khiển động sử dụng cách ly quang PC817 để cách ly chống nhiễu từ động ULN2803 để khuếch đại đảo tín hiệu điều chỉnh tốc độ sử dụng van bán dẫn công suất IRFZ44 đảo chiều role Trang16 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 2.3: File mô chương trình Hình 2.4 :Bàn đo phôi đo xong hiển thị kết Trang17 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 2.5 :Bàn đo chế độ chờ Hình 2.6 :Hình ảnh tổng quát sản phẩm Trang18 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt 2.1.1 Đồ án điều khiển tự Chương trình lưu đồ thuật toán Thuật toán điều khiển Code chương trình #include #fuses HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP #device *=16 #use delay(clock=20000000) 2.1.2 Trang19 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự #include #define TRIGGER pin_C3// chan phat song sieu am D0 D1 //chan ECHO nhan tin hieu ve noi vao RC2 #BYTE TRISC=0Xf94 #byte trisa =0xf92 #byte trisb =0xf93 #byte trisd =0xf95 #byte trise =0xf96 #BIT TRISC2 =0XF94.2 #BYTE PORTA=0XF80 #BYTE PORTB=0XF81 #byte PORTD=0XF83 #BYTE PORTE=0XF84 #BYTE PORTC=0Xf82 #BIT RC2=0Xf82.2 #BIT START = PORTA.4 #BIT STOP = PORTE.0 #BIT CT2 = PORTA.1 #BIT CT1 = PORTA.0 #BIT CT4 = PORTA.3 #BIT CT3 = PORTA.2 // #BIT CT5 = PORTA.5 #BIT CHIEU1= PORTB.2 #BIT CHIEU2= PORTB.0 float dist,getvar; int1 has_echo=0; int16 nghin,tram,chuc,donvi,I; INT8 BIEN1,BIEN2,BIEN3; //////////////////////////////////////////////// void trig (); void tinh_toan (int16 x); void tinh_toan (int16 x) { nghin=x/1000 +0x30; x=x%1000; tram=x/100 +0x30; Trang20 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự x= x%100; chuc=x/10 +0x30; donvi=x%10; lcd_putchar (nghin); delay_us (10); lcd_putchar (tram); delay_us (10); lcd_putchar (chuc); delay_us (10); lcd_putchar (donvi); delay_us (10); } #int_CCP1 void ccp1_isr() { if(input(pin_c2)) { set_timer1(0); setup_ccp1(CCP_CAPTURE_FE); } else { getvar = get_timer1(); dist= (getvar*0.8)/58; setup_ccp1(CCP_CAPTURE_RE); disable_interrupts(int_TIMER1); has_echo = 1; } } // Ngat timer -#int_TIMER1 void TIMER1_isr(void) { if (has_echo == 0) { has_echo = 1; dist = 0; } disable_interrupts(int_TIMER1); } // 10us cho trigger -void trig() { output_high(TRIGGER); delay_us(10); Trang21 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự output_low(TRIGGER); } VOID KIEM_TRA_CT () { IF (CT1 ==1) { CHIEU1 = 1; WHILE (CT1 ==1) { SET_POWER_PWM2_DUTY (200); //CB } SET_POWER_PWM2_DUTY (1023); } IF (CT3 ==1) { CHIEU2 =1; WHILE (CT3 ==1) { SET_POWER_PWM0_DUTY (200); //KEP } SET_POWER_PWM0_DUTY (1023); } } void welcom () { LCD_putcmd (0x01); LCD_putcmd (0x80); LCD_putchar (" WELCOM "); LCD_putcmd (0xc0); LCD_putchar (" LOP CDTK7 "); delay_ms (2000); LCD_putcmd (0x80); LCD_putchar (" BAN DO PHOI "); delay_ms (2000); LCD_putcmd (0x01); LCD_putcmd (0x80); LCD_putchar (" AN START DE DO"); } void main() Trang22 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự { SET_TRIS_B(0X00); SET_TRIS_C(0b1111111011); SET_TRIS_A (0XFF); SET_TRIS_E (0B111); SET_TRIS_D (0X0); SETUP_POWER_PWM_PINS (PWM_ODD_ON,PWM_ODD_ON,PWM_OFF,PWM_OFF ); SETUP_POWER_PWM (PWM_CLOCK_DIV_16| PWM_FREE_RUN,1,0,250,0,1,0); SET_POWER_PWM2_DUTY (1023); //CB SET_POWER_PWM0_DUTY (1023); //KEP lcd_init(); setup_timer_1(T1_INTERNAL|T1_DIV_BY_4); setup_ccp1(CCP_CAPTURE_RE); enable_interrupts(int_TIMER1); enable_interrupts(INT_CCP1); enable_interrupts(GLOBAL); BIEN1=BIEN2=BIEN3=0; welcom (); NHAN1: IF (START ==0) GOTO NHAN2; ELSE GOTO NHAN1; NHAN2: LCD_putcmd (0x80); LCD_putchar ("PLEASE WAIT "); KIEM_TRA_CT (); DELAY_MS (2000); while(TRUE) { WHILE (STOP ==1) { IF (CT4 ==1 && BIEN1 ==0) { CHIEU2 =0; WHILE (CT4 ==1 && STOP == 1) { SET_POWER_PWM0_DUTY (200); //KEP } SET_POWER_PWM0_DUTY (1023); //KEP BIEN1 =1; } IF (CT4 ==0 && BIEN1 ==1) Trang23 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự { DELAY_MS (1000); CHIEU2 =1; DELAY_MS (200); WHILE (CT3 ==1 && STOP == 1) { SET_POWER_PWM0_DUTY (200); } SET_POWER_PWM0_DUTY (1023); BIEN1 =2; } IF (CT2 ==1 &&BIEN1 ==2) { CHIEU1 = 0; WHILE (CT2 ==1 && STOP ==1) { SET_POWER_PWM2_DUTY (200); //CB } DELAY_MS (800); SET_POWER_PWM2_DUTY (1023); //CB BIEN1 =2; } IF ((CT4 ==0 && CT2 ==0) || BIEN1 ==2) { FOR (I =0;I[...]... Phần III : Kết luận và hướng phát triển của đề tài - Từ việc tìm hiểu,nghiên cứu và thiết kế thành công đề tài này chúng em đã hiểu hơn rất nhiều về cách thiết kế mạch điện trong thực tế,VĐK PIC và các ứng dụng của nó - Từ việc hoàn thành đề tài này chúng em có thể độc lập nghiên cứu và phát triển những sơ đồ mạch khác được ứng dụng từ VĐK PIC trong cuộc sống - Tăng độ chính xác cho thiết bị đo và có... Trang16 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 2.3: File mô phỏng chương trình Hình 2.4 :Bàn đo phôi khi đo xong và hiển thị kết quả Trang17 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 2.5 :Bàn đo ở chế độ chờ Hình 2.6 :Hình ảnh tổng quát của sản phẩm Trang18 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt 2 2.1.1 Đồ án điều khiển tự Chương trình và lưu đồ thuật toán Thuật... chỉ có thể hiển thị một ký tự ASCII Mỗi ô của text LCD bao gồm các “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn và hiện” các chấm này sẽ tạo thành một ký tự cần thiết hiển thị trên một dòng và tổng số dòng mà LCD có Hình 1.9: Màn hình LCD16x2 Trang13 Đại Học SPKT Hưng Yên động Khoa ddt Đồ án điều khiển tự Hình 1.10:Kết nối LCD Chân 1 và chân 2 là các chân nguồn, được nối với GND và nguồn 5V Chân 3 là chân... điều khiển tự 1.3 Một số linh kiện khác 1.3.1 IRF540 Hình 1.6 : Hình ảnh của IRF540 IRF540 thuộc họ mofet loại N được kích dẫn bằng áp Ugs : Ugs >0 thì IRF540 dẫn Ugs= ... Kết dự kiến - Sản phẩm phải có tính ổn định cao hoạt động - Kết đo xác theo mong muốn