THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO DÙNG VI XỬ LÝ 8085

Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp. Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức.

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên : LÊ TẤN MINH

Lớp :95 KĐĐ

Nghành : Kỹ thuật Điện –Điện Tử

1-Tên đề tài :

2 – Các số liệu :

-3 – Nội dung của phần thuyết minh tính tốn :

-4 – Các bản vẽ :

-

-5 – Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN THANH BÌNH 6 – Ngày giao nhiệm vụ : 7 – Ngày hồn thành nhiệm vụ : Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn Ngày 28 tháng 2 năm 2000 Chủ nhiệm bộ môn

Trang 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT

Giáo viên duyệt

Trang 4

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra khá tốt đẹp Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng là những thách thức được đặt ra cho giới trí thức.

Tay máy công nghiệp là một lĩnh vực mới mà ở Việt Nam đang nghiên cứu và từng bước chế tạo để ứng dụng vào quá trình sản xuất góp phần nâng cao năng xuất lao động.

Kỹ thuật vi xử lí rất ưu việt đã trở nên rất cần thiết trong ngành điện tử,

nó đã thay thế các thiết bị có cấu tạo phức tạp thành đơn giản Ưùng dụng vi

xử lí rất rộng rải từ máy móc quan trọng trong nền công nghiệp đến các thiết

hiện đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY

MÁY NĂM BẬC TỰ DO” như là một cách để thể hiện một phần trong những

kiến thức mà em đã đạt được sau năm năm học tập tại trường.

Do có sự hạn chế về thời gian cũng như kiến thức và kinh nghệm nên không tránh khỏi những sai sót

Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn sinh viên Khoa Điện về đề tài này.

Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000

Sinh Viên Thực Hiện

LÊ TẤN MINH

Trang 5

LỜI CẢM TẠ

Tập đồ án được hồn thành như là một bước ngoặt báo hiệu kết thúc thời gian học tập tại trường ĐHSPKT Nếu không có sự đóng góp về nhiều phía chắc chắn người thực hiện dề tài này khó mà đạt được nhũng kết quả sau 5 năm học đại học

Đó là sự đóng góp tích cực về vật chất, sự ủng hộ động viện tinh thần về phía gia đình – đã hình thành một chỗ dựa vững chắc Em sẽ mãi mãi ghi nhớ Được học môn vi xử lý và các môn khác cùng với sự trực tiếp hướng dẫn

nhiệt tình của thầy Nguyễn Thanh Bình giúp em thực hiện đề tài Xin chân

thành cảm ơn.

Trong số kiến thức mà em đạt được có sự đóng góp của nhiều thầy cô, cùng với sự giúp đỡ, những lời động viên đúng lúc trong khi học và trong thời gian thực hiện đề tài của các bạn sinh viên Khóa 95 KĐĐ, có lẽ em không thể nào quên.

Sinh Viên Thực Hiện

LÊ TẤN MINH

Trang 6

Chương 1

Trang 7

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng nhanh góp phần nâng cao năng suất laođộng Đặt biệt sự ra đời và phát triển của công nghệ chế tạo Robot nhằm tạo ra sự tự độnghóa trong quá trình sản xuất giảm đi sức lao động bằng chân tay của người lao động Đối với các nưước ngồi thì Robot đã được nghiên cứu và chế tạo để ứng dụng vào sảnsuất đả có từ trước Riêng ở nước ta lĩnh vực này còn khá mới mẽ Tuy có sự đầu tư đểnghiên cứu nhưng còn hạn chế ,có thể dùng mô hình cánh tay máy để phục vụ trực tiếp chocông việc giảng dạy tại trường nhằm giúp cho sinh viên hiểu rỏ hơn về lý thuyết, tạo điềukiện cho việc dạy và học được sinh động hơn

Bức xúc trước nhu cầu tìm hiểu về tay máy công nghiệp từ chính bản thân và củanhững người yêu thích về lĩnh vực này, nhóm đã bắt tay vào việc thực hiện nghiên cứu đề

tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ

DO”.

1.2 TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ

Ở Việt Nam nói chung công nghệ chế tạo tay máy còn chậm phát triển, chúng ta vẩnchưa có nhà máy nào có khả năng chế tạo các bộ phận cấu thành của tay máy đạt tiêuchuẩn quốc tế Tận dụng những vật liệu có sẳn để gia công các chi tiết cơ khí cũng nhưlinh kiện , thiết bị điện có sẳn do nước ngòai sản suất để thiết kế thành những sản phẩm cụthể trước hết là ứng dụng làm phương tiện giảng dạy trong trường học và từ đó phát triểncao hơn để ứng dụng vào trong sản suất đã và đang là hướng đi đúng đắng của các kỹ sư ở

Việt Nam Đề tài : “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY

NĂM BẬC TỰ DO” không nằm ngồi nhận định trên Điều quan trọng hơn hết là các vấn

đề liên quan đến cấu tạo, nguyên lý hoạt động của tay máy và phần lý thuyết về các hoạtđộng xảy ra bên trong vi xử lí sẽ được giới thiệu trong đề tài này Nó sẽ là nguồn thông tinhửu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lĩnh vực này

1.3 GIỚI HẠN VẤN ĐỀ

Tay máy rất đa dạng về nguồn gốc và chủng loại đây là lần đầu thực hiện nghiên cứu

đề tài: “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY NĂM BẬC TỰ

DO” trong điều kiện:

Vì vậy nhóm đã thực hiện nghiên cứu đề tài với những đặc điểm chính sau đây:

1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Thực hiện đề tài “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY

MÁY NĂM BẬC TỰ DO” là một công việc để người thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ khái

niệm mô hình, nguyên lý làm việc cũng như tập lệnh của vi xử lí

Sản phẩm của đề tài trước hết có thể được ứng dụng vào phương tiện giảng dạy tạitrường; và nếu được phát triển rộng, đi sâu hơn thì có thể ứng dụng vào trong thực tế sảnxuất công nghiệp,và đặc biệt cung cấp một cái nhìn tổng quát về vi xử lí và tay máy côngnghiệp

Trang 8

CHƯƠNG 2

Trang 9

2.1 DÀN Ý NGHIÊN CỨU

2.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Chủ yếu là mô hình cánh tay máy được gia công

2.3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

 Phương Pháp

Tham khảo tài liệu: chủ yếu là các tài liệu về kỹ thuật số, kỹ thuật vi xử lí, điện tử cơ bảnThực nghiệm: viết chương trình thử nghiệm trên KIT vi xử lý 8085

 Phương Tiện

thiết kế thêm các mạch phụ để thử nghiệm các chương trình liên quan đến 8255 và8279

2.4 THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Nhóm thực nghiên cứu đề tài từ ngày đăng ký đề tài, công việc được phân bố cho 6tuần làm việc như sau:

Tuần 1 : Lập đề cương tổng quát

Tuần 2 : Thu thập tài liệu

Tuần 3 : Lập đề cương chi tiết

Tuần 4,5 : Khai triển đề cương và đánh máy

Tuần 6 : Sửa chữa và in ấn

Trang 10

CHƯƠNG 3

Trang 11

3.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Thuật ngữ ROBOT xuất hiện vào năm 1920 trong một tác phẩm văn học của nhà

văn Tiệp Khắc có tên Karel Capek

Thuật ngữ Inducstrial Robot (IR) - xuất hiện đầu tiên ở Mỹ do công ty AMF

(American Manchine and Foundry company) quảng cáo mô tả một thiết bị mang dáng dấp

và có một số chức năng như tay người được điều khiển tự động để thực hiện một số thaotác sản xuất thiết bị có tên gọi Versatran

Quá trình phát triển của IR có thể tóm tắt như sau:

- Từ những năn 50 ở Mỹ xuất hiện viện nghiên cứu đầu tiên

- Đang đầu những năm 60 xuất hiện sản phẩm đầu tiên tên Versatran của công tyAMF

- Ở Anh người ta bắt đầu nghiên cứu và chế tạo các IR theo bản quyền của Mỹ từnăm 1967;

- Ở các nước Tây Âu khác như : Đức, Ý, Pháp, Thụy Điển, từ những năm 70

- Châu Á có Nhật bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR từ năm 1968

Đến nay trên thế giới có khoảng trên 20 công ty sản xuất IR trong số đó có 80 công

ty của Nhật , 90 công ty của các nước Tây Âu, 30 công ty của Mỹ và một số công ty ởNga, Tiệp …

Theo chủng loại, mức độ điều khiển, và khả năng nhận biết thông tin của tay máy người máy đã được sản xuất trên thế giới có thể phân loại các IR thành các thế hệ sau:

-Thế hệ 1 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu trình dạng chương trình cứng không

có khả năng nhận biết thông tin

Thế hệ 2 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kì dạng chương trình mềm bước đầu

đa có khả năng nhận biết thông tin

Thế hệ 3 : thế hệ có kiểu điều khiển dạng tinh khôn ,có khả năng nhận biết thôngtin và bước đầu đã có một số chức năng lý trí của con người

Đối với tay máy công nghiệp đã có hơn 250 loại ,trong số đó có hơn 40% là loại taymáy có kiểu điều khiển đơn giản thuộc thế hệ thứ nhất

Sự xuất hiện của robot và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã hội lồingười làm xuất hiện một ngành khoa học mới là ngành robot học (Robotic) trên thế giới ởnhiều nước đã xuất hiện những viện nghiên cứu riêng về robot Ở Việt Nam, từ nhữngnăm giữa của thập kỷ 80 đã có viện nghiên cứu về robot

3.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA IR

Vậy robot là gì ? cho tới hiện nay chưa có một định nghĩa chính xác về robot, và cứhai năm một lần trên thế giới người ta lại tổ chức một hội nghị khoa học bàn về robot nhằmthông tin những thành tựu đã đạt được trong nghiên cứu và chế tạo robot đồng thời thốngnhất các thuật ngữ về robotic để hiểu được về IR, trước hết chúng ta quan sát sơ đồ cấutrúc và chức năng của IR như sau:

Trang 12

Hình 3.1 : Sơ đồ cấu trúc và chức năng của robot

Trong sơ đồ trên các đường chỉ thị mối quan hệ thông tin thuận , thông tin chỉhuy thực hiện nhiệm vụ cho robot Các đường chỉ mối liên hệ thông tin ngược,thông tin phản hồi về quá trình làm việc của robot

Chức năng của bộ phận giao tiếp là liên lạc với người vận hành là thực hiện quá trình

“Dạy học “ cho robot, nhờ đó Robot biết được nhiệm vụ phải thực hiện

Chức năng của hệ thống điều khiển là thực hiện việc tái hiện lại các hành động

(nhiệm vụ) đã được ‘học’

Bộ phận chấp hành giúp cho Robot có đủ “sức”, tức chịu được tải trọng mà robot

phải chịu trong quá trình làm việc , bộ phận này bao gồm các bộ phận, phần 1 - bộ phậntruyền chuyển động - phần tạo các khả năng chuyển động cho robot và phần 2 - bộ phậnchịu lực - phần chịu lực của Robot

Bộ phận cảm biến tín hiệu làm nhiệm vụ nhận biết, đo lường và biến đổi thông tin các loại tín hiệu như: các nội tín trong bản thân Robot - đó là các tín hiệu về vị trí, vận tốc, gia tốc trong từng thành phần của bộ phận chấp hành các ngoại tín hiệu - là các tín hiệu từ

môi trường bên ngồi có ảnh hưởng tới hoạt động của Robot

Với cấu trúc và chức năng như trên Robot phần nào mang tính “người“ còn phầnmáy chính là trạng thái vật lý của cấu trúc

Với IR, tính chất người và ”máy” cũng được thể hiện đầy đủ như trên, duy chỉ hình thức mang dáng dấp của tay “Người”.

3.3 CẤU TRÚC TỔÀNG QUÁT CỦA IR

Chúng ta hãy xem xét cấu trúc của một tay máy công nghiệp có sơ đồ ở hình 3.2.Tay máy trên hình 3.2 có 6 bậc tự do với 6 trục chuyển động như sau:

1 Chuyển động quét của tay máy (chuyển động quay phải hay quay trái của thân người);

2 Chuyển động lên hay xuống theo chiều thẳng đứng (chuyễn động của khớp bả vai)

3 Chuyển động duổi ra hay co vào của cánh tay (chuyển động của khớp khuỷu tay)

Hệ thống chịu lực

Hệ thống cảm biến tín hiệu

Môi trường Bên ngoài

Liênhệ ngược

Liên hệ nguợc

Trang 13

4 Chuyển động lật lên xuống của bàn tay so với cổ tay;

5 Chuyển động quay ngược hay thuận chiều kim đồng hồ của bàn tay so với cổ tay

So với chuyển động của tay người (không tính đến chuyển động của các ngón tay) có

10 bậc tự do (10 khả năng chuyển động độc lập) tay máy trên là loại có đủ khả năng nắmbắt một vật bất kỳ trong không gian

Tay máy công nghiệp thường có các bộ phận chính sau:

gồm các loại động cơ như : các động cơ thủy lực, khí nén, cơ cấu servo điện tử, động cơ

bước mỗi chuyển động của IR thường có một động cơ riêng và các thanh chịu lực Hệ thống điều khiển - thường là loại đơn giản làm việc có chu kỳ vận hành theo nguyên lý của

hệ thống điều khiển hở hoặc kín

Hình 3.2 : Mô hình hệ thống chấp hành tay máy công nghiệp

Trang 14

Phân loại tay máy theo cấu trúc sơ đồ động

Thông thường cấu trúc chấp hành của tay máy công nghiệp được mô hình hóa trongdạng chuổi động với các khâu và khớp như trong nguyên lý máy với các giả thuyết cơ bảnnhư sau:

- Chỉ dùng các khớp động loại 5 (khớp quay, khớp tịnh tiến, khớp vít)

- Trục quay hướng tịnh tiến của các khớp thì song song hay vuông góc với nhau

- Chuổi động là chuổi động hở, đơn giản

Dưới đây là chuổi động của một tay máy công nghiệp tổng quát có 6 bậc tự do,các khớp A, B, F là các khớp tổng quát có nghỉa là chúng có thể là khớp quay, cũng có thể

là khớp tịnh tiến, các khớp D, E, K chỉ là những khớp quay Các khâu được đánh số bắt

đầu từ khâu 0 _ giá cố định , tiếp đến là các khâu 1, 2, …, n _ các khâu động _ khâu tổng quát ký hiệu là khâu i, (i=0,1,2,…,n), khâu, khâu n cuối cùng là khâu mang bàn kẹp

của tay máy

Tương tự như tay người để bàn kẹp (bàn tay) làm việc được cần có ba loại chuyểnđộng, tương ứng với các chuyển động này là ba dạng cấu trúc của tay máy như sau:

Cấu trúc chuyển động tồn bộ (Chân người) cấu trúc này thực hiện chuyển động

đem tồn bộ tay máy (tay người) đến vị trí làm việc Cấu trúc này hết sức đa dạng và thôngthường nếu không phải là tay máy hoạt động trong hệ thống mà chuyển động này cần có sựkiểm sốt người ta thường coi tay máy là đứng yên khâu 0 gọi giá cố định của tay máy

Cấu trúc xác định hàm kẹp bao gồm các khớp AB và F các khâu 1, 2 và 3, chuyển

động của cấu trúc này nhằm đem theo bàn kẹp tới vị trí làm việc Do giả thiết về loại khớpđộng dùng trong chế tạo máy thông thường ta có những phối hợp sau đây của các khớp và

từ đó tạo nên các cấu trúc xác định vị trí của bàn kẹp trong các không gian vị trí làm việckhác nhau của bàn kẹp

Phối hợp TTT nghĩa là 3 khớp đều là khớp tịnh tiến và một khớp quay Đây là cấu

xác định bởi ba chuyển động tịnh tiến và một chuyển động quay (tức là hai tọa độ dài)

Phối hợp TRT, RTT hayTTR, nghĩa là một khớp tịnh tiến hai khớp quay (các cấu

khâu 3 được xác định bở hai chuyển động tịnh tiến và một chuyển động quay (tức là haitọa độ dài một tọa độ gốc)

Phối hợp RTR, RRT hay TTR nghĩa là hai khớp tịnh tiến và hai khớp quay (các cấu

M trên khâu 3 được xác định bởi một chuyển động tịnh tiến và hai chuyển động quay (tức

là một tọa độ dài, hai tọa độ góc)

Phối hợp RRR nghĩa là ba khớp quay (các cấu trúc 11,12) đây là các cấu trúc họat

động quay (tức là ba tọa độ góc), cấu trúc này được gọi là cấu trúc phỏng sinh học

Tuy nhiên trong thực tế, đối với các tay máy chuyên dùng hay chuyên môn hóa vàđặc biệt đảm bảo giá thành đầu tư vào tay máy thấp, người ta không nhất thiết lúc nào cũngphải chế tạo tay máy có đủ số ba khớp động cho cấu trúc xác định vị trí

3.4 GIỚI THIỆU ROBOT L2001:

có công suất cực đại 3W, số vòng quay của động cơ và chuyển động các khớp của taymáy tay máy phụ thuộc vào điện áp đặt vào động cơ và có thể điều chỉnh vô cấp Kếtcấu bộ truyền động cơ khí đơn giản thông qua bộ bánh răng giảm tốc 3 cấp, cấp thứ 3 là

bộ trục vít- bánh vít do đó khả năng tự hãm rất tốt khi làm việc

Để xử lý công việc hãm chính xác và khử quán tính, tay máy được trang bị hệthống điều khiển bằng bộ vi xử lý, nó có chức năng điều khiển theo chương trình mềm

do người chế tạo lập sẵn các chế độ hãm động cơ (hãm ngược) được tính tốn trước

Trang 15

trong chương trình nhằm bảo đảm tính chính xác cho cơ cấu khi có quán tính ứng vớicác giới hạn hành trình của từng chương trình.

Các bộ phận an tồn giúp tay máy hoạt động tốt khi làm việc và ngay cả khi mất điện,bộ nhớ sẽ lưu lại chương trình

Bộ vi xử lý được lắp các cổng ra-vào để nối kết với các phần tử khác như băng tải,các khớp xoay hoặc các dây chuyền sản xuất giúp mở rộng việc sử dụng Bản thân bộ

vi xử lý có các bộ đếm, bộ định thời giúp xác định ca làm việc và số sản phẩm vậnchuyển được ứng với mỗi ca …

Các chuyển động của các khớp được giới hạn bởi cử hành trình

Tay máy được ứng dụng trong các công việc như : cấp phôi cho máy bán tự động,vận chuyển sản phẩm nhựa từ máy ép nhựa, phát hiện và loại bỏ phế phẩm trong dâychuyền sản xuất …

Điều cần quan tâm ở đây của người nghiên cứu là giá thành sản xuất thấp, do đóphù hợp với điều kiện nước ta hiện nay

Mặc dù độ chính xác của tay máy chưa cao lắm, nhưng với yêu cầu công nghệ nhấtđịnh nào đó tay máy có thể đáp ứng được

Hình 3.3 : Sơ đồ mô hình ROBOT L2001

1 Bàn kẹp 5 Khớp thân

2 Khớp cổ tay 6 Cổng kết nối với thiết bị điều khiển

3 Khớp khuỷu tay 7 Đèn hiển thị

4 Khớp cánh tay 8 Công tắc logic

Xoay đế về vị trí đầu, xoaynghịch cổ, hạ khuỷu và cánh tay

1s

Trang 16

2s

1.5s

Hình 3.4 : Sơ đồ mô tả hoạt động của ROBOT L2001

3.5 TRANG BỊ ĐIỆN TRONG ROBO l2001

3.5.1 Giới thiệu động cơ công tác:

Mạch động lực bao gồm 5 động cơ công tác, trong đó 4 động cơ tải 3W ,một động

cơ làm nhiệm vụ kẹp và mở, công suất 3,5 W khả năng chịu quá tải 2s  các động cơ được đánh số từ 1 đến 5

Động cơ 1 : đóng mở hàm kẹp

Động cơ 2 : xoay thuận nghịch cổ tay

Động cơ 3 : xoay thuận nghịch khớp khuỷu tay

Động cơ 4 : xoay thuận nghịch khớp cánh tay

Động cơ 5 : xoay thân đế (thân người).

Các động cơ 2, 3, 4, 5 được bố trí trên 4 khâu chuyển động và hình thành 4 bậc tự

do

3.5.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ DC 3W

Các động cơ đều có chung nguyên lý hoạt động

* Đặc điểm:

-Nguồn điện áp DC 5  9 V

-Tốc độ thay đổi vô cấp 1200 4000 v/p

-Cókhả năng mang tải ngay khi cấp nguồn điện

* Phương pháp điều khiển động cơ.

- Dùng điện áp DC 5 9V

- Cấp nguồn đúng chiều theo yêu cầu

Trang 17

- Thay đổi chiều quay bằng cách hốn vị các cực

+ +

- + + -

Hình 3.5 : Phương pháp đảo chiều quay động cơ

Để làm được công việc trên , ở mạch điều khiển ta trang bị các cầu dao đảo hoặc rơle điện từ Dựa theo nguyên lý trên khi ứng dụng lắp ráp ROBOT thì những chuyển động đảo chiều đó sẽ đảo chiều được hành trình chuyển động của các khâu * Nguyên lý hãm ngược + Đối với động cơ một chiều thì công việc hãm ngược đơn giản hơn, giảû sử: khi động cơ chạy theo chiều nào đó, có thể cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ + Khi ngưng cấp nguồn đồng thời đưa nguồn điện khác ngược chiều với nguồn đang hoạt động lập tức động cơ sẽ bị hãm cưỡng bức, lúc ấy lực từ sẽ có chiều ngược lạivà ta điều chỉnh thời gian sao cho động cơ dừng hẳn thì thôi cấp nguồn Về thời gian hãm ngược thì phụ thuộc vào người thiết kế chương trình điều khiển * Tốc độ động cơ được điều chỉnh phụ thuộc vào điện áp nguồn đưa vào Biểu đồ biểu thị mối quan hệ giữa điện áp và tốc độ động cơ: n

O u Hình 3.6 : Giản đồ biểu thị mối quan hệ giữa điện áp và tốc độ động cơ Qua giản đồ trên ta thấy tốc độ động cơ tỉ lệ thuận với điện áp nguồn cung cấp Để đảm bảo động cơ chạy ổn định khi thiết kế nên chọn bộ nguồn có điện áp tải 2 đến 3A 3.5.3 CÁC CỔNG NỐI KẾT VÀ CÁC HỆ THỐNG HIỂN THỊ CỦA

ROBOT L2001

* Cổng kết nối:

Để đảm bảo tính độc lập của các khớp các động cơ được bố trí thành 10 cổng nối kết riêng biệt

Do mỗi cặp Jắc nối được lắp với một động cơ

Vì vậy ta có tất cả 5 cặp nối và được đánh số tư ø1-10

Trình tự được sắp xếp như sau :

- 1,2 cho động cơ hàm kẹp

- 3,4 cho động cơ cổ tay

- 5,6 cho động cơ khuỷu tay

Trang 18

- 7,8 cho động cơ cánh tay

- 9,10 cho động cơ xoay chân đế

Do đó khi nối kết với với bên ngồi phải đảm bảo cách ly riêng biệt từng cặp như đãđánh số ở trên

* Cơ cấu hiển thị.

Tay máy L2001 có các hệ thống hiển thị báo tín hiệu ngỏ vào và ngõ ra được lắptrên vi xử lý

Các tín hiệu thuận sẽ báo bằng đèn xanh, ngược lại sẽ báo bằng đèn đỏ

3.6 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG BĂNG TẢI

Do cánh tay máy chỉ làm nhiệm vụ gắp chi tiết đến vị trí cố định, vì vậy để chuyểnsản phẩm đến một khâu khác đòi hỏi phải có hệ thống băng tải

3.6.1 CẤU TẠO

Dây băng được lắp trên giá đỡ bằng nhôm phẳng nằm ngang, hai đầu lắp với 2 rơlemụïc đích là tạo sự chuyển động Chuyển động quay nhờ động cơ điện một chiều có côngsuất 5W

3.6.2 TRANG BỊ ĐIỆN CHO HỆ THỐNG BĂNG TẢI

có nhiệm vụ đưa chi tiết cần chuyển tải đến đúng vị trí quy định

này được kết nối đến vi xử lí để đém số chi tiết được vận chuyển

3.6.3 NGUYÊN LÝ HỌAT ĐỘNG

Khi một chi tiết được đưa đến băng tải thì công tắc thứ nhất (công tắc thường hở) đượcđóng lập tức băng tải được hoạt động, đồng thời một chi tiết khác được cơ cấu định vịxếp đúng vị trí Sau mỗi lần thực hiện một hành trình vi xử lí sẽ đếm số chi tiết Khi cơcấu định vị đã xác định xong thì công tắc thứ hai (công tắc thường kín) được tác độngbáo ngắt điện hệ thống sau đó công tắc này được đóng lại cấp điện cho hệ thống chuẩn

bị thực hiện hành trình kế tiếp

Trang 19

CHƯƠNG 4

Trang 20

4.1 XÁC CẤU TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Dựa vào yêu cầu về phần điều khiển của cánh tay máy làm cơ sở cho việc xác địnhcấu trúc mạch

Do đó vấn đề đầu tiên là phải nghiên cứu kỹ cấu tạo của tay máy,tiếp theo phải tìmhiểu rõ yêu cầu để điều khiển cánh tay máy Việc nghiên cứu này sẽ cho cái nhìn về cấutrúc mạch điều khiển Cân nhắc giữa cấu hình và yêu cầu điều khiển sẽ chọn cấu trúc mạchhợp lí

Sơ đồ khối của mạch điều khiển được trình bày ở hình 4.1

Trang 21

Sơ đồ khối của mạch điều khiển

Trang 22

4 2 ĐỊNH NGHĨA CÁC CHÂN VI XỬ LÍ

Vi xử lí (microproccesser) là một thiết bị bán dẫn chứa các mạch logic điện tử đuộc

chế tạo theo công nghệ LSI hoặc VLSI Vi xử lí có khả năng thực hiện các chức năng tính

tốn và tạo ra các quyết định làm thay đổi trình tự thi hành chương trình vi xử lí là mộtthiết bị logic lập trính đuợc, được thiết kế bằng các thanh ghi, các flip_flop và các phần tửđịnh thời Vi xử lí có một tập lệnh được thiết kế bên trong,đễ xử lí dữ liệu và truyền thôngvới các thiết bị ngoại vi Có nhiều loại vi xử lí và cũng có nhiều hãng chế tạo vi xử lí (Intel,Zilog, Motorola)

8085 là một bộ vi xử lí 8 bit do Intel sản xuất , đầu tiên vào năm 1977 Nó có khảnăng định địa chỉ cho bộ nhớ tới 64Kbyte thiết bị này có 40 chân, dạng DIP, đòi hỏi nguồnđơn +5v Hình trình bày sơ đồ chân của bộ vi xử lí 8085 Tồn bộ các tín hiệu có thể đượcphân thành 6 nhóm:

(1) Tuyến địa chỉ

(2) Tuyến dữ liệu

(3) Các tín hiệu trạng thái và điều khiển

(4) Nguồn cung cầp và các tín hiệu tần số

(5) Các ngắt và các tín hiệu khởi tạo ngoại vi

(6) Các cổng I/O nối tiếp

Control and Status Signals

INTR

READY HOLD

8085

GND

RST 7.5 RST 5.5

RESET IN

RESET OUT CLKOUT

28

21

19

12 30 33 32 31 18

35 36

21 21

5

6 8 10

ALE S0 IO/M RD WR INTA HLDA

High Outer Address Bus

Multiplexed Address/Data Bus

Trang 23

Hình 4.2 : sơ đồ chân và các tín hiệu của 8085

 Tuyến địa chỉ

địa chỉ cao

 Tuyến dữ liệu / địa chỉ đa hợp

kép Các đường này được sử dụng lúc thì như tuyến địa chỉ thấp khi thì như một tuyến dữliệu Khi thi hành một lệnh, trong một phần đầu của chu kì, các đường này được sử dụngnhư là tuyến địa chỉ thấp Suốt phần còn lại của chu kì, các đường này được dùng nhưtuyến dữ liệu Điều này cũng được gọi là đa hợp tuyến (multiplexing the bus) Tuy nhiên,tuyến địa chỉ thấp có thể được tách ra từ các tín hiệu này nhờ sử dụng một mạch chốt(latch)

 Các tín hiệu điều khiển và trạng thái

8085

CLK(OUT)RESET(OUT)

323538

7RST5.5

17

2830

39

114

AD4

2931

3740

6

1

READYX1

AD0

19

A10A12A15RDSID

16

Vcc

36

14RST6.5

AD7

25

A8A13

Trang 24

Nhóm các tín hiệu này bao gồm hai tín hiệu điều khiển (RD và WR), 3 tín hiệu trạng

sự bắt đầu của hoạt động

ALE -Address latch enable: Cho phép chốt địa chỉ Đây là một xung dương tác độngcạnh lên được phát ra mỗi lần 8085 bắt đầu một hoạt động (chu kì máy); nó chi thị rằng

một tín hiệu điều khiển

 RD - Read : Đọc đây là tín hiệu điều khiển đọc (tác dộng mức thấp) tín hiệu này chỉthị đọc I/O hặc bộ nhớ và dữ liệu có khả dụng trên tuyến dư liệu

 WR -Write : Ghi đây là tín hiệu điều khiển ghi (tác động mức thấp) Tín hiệu này chỉthị rằng dữ liệu trên tuyến dữ kiệu được ghi vào một ô nhớ hoặc I/O đã chọn

 IO / M :Input –Output / Memory Đây là tín hiệu trạng thái được sử dụng để phân biệtgiữa các hoạt độâng IO và bộ nhớù Khi nó ở mức thấp,nó chỉ thị một hoạt động liên quanđến bộ nhớ Tín hiệu này được kết hợp với RD và WR để tạo ra các tín hiệu điều khiển I/O

và bộ nhớ

hoạt động khác nhau ,nhưng chúng hiếm khi được sử dụng trong các hệ thống nhỏ

Tồn bộ các hoạt động và cá tín hiệu trạng thái liên kết được liệt kê trong bảng 4.1

 Nguồn cung cấp và tần số xung đồng hồ

 Vcc : nguồn cung cấp +5V

 Vss : tham chiếu đất (mass )

Mỗi chủng loại 8085 điều có tần số tối đa cho phếp đưa vào hai chân này

6MHZ : đối với 8085A

10MHZ : đối với 8085A-2

12MHZ : đối với 8085A-1

 CLK (out) - Clock Output : ngõ ra xung đồng hồ Cung cấp các tín hịêu xung đồng hồ cho các thành phần khác thuộc hệ thống Nó có cùng tần tần số với xung đồng hồ bên trong

Trang 25

Bảng 4.1: trạng thái chu kì máy và các tín hiệu điều khiển 8085

Z =Tổng trở cao (3 trạng thái : Tri –States)

X = Không xác định ( Don’t care )

 Các ngắt và các hoạt động Khởi tạo bên ngòai

Vi xử lí 8085 có năm tín hiệu ngắt có thể được sử dụng để ngắt một sự thi hành chươngtrình Vi xử lí trả lời một ngắt bằng tín hiệu INTA (Interrupt Acknowledge)

Ngòai các ngắt, ba chân –RESET, HOLD và READY- Tiếp nhận các tín hiệu khởi tạobên ngồi như là các ngõ vào

Để đáp ứng yêu cầu HOLD, vi xử lí có một tín hiệu gọi là HLDA (Hold Acknowledge)  RESET IN : Khi tín hiệu trên chân này xuống mức logic thấp,bộ đém chương trìnhđược đặt lại về không, các tuyến ở trạng thái tổng trở cao và vi xử lí bị đặt lại (reset)  RESET OUT : Tín hiệu này chỉ thị rằng vi xử lí đang đặt lại.Tín hiệu này có thể được

sử dụng để đặt lại các thiết bị khác

Các tín hiệu khác ,xem Bảng 4.2

Bảng 4.2 : Các ngắt và các tín hiệu khởi tạo bên ngồi 8085

Tín hiệu này được sử dụng như là một bộ ngắt phổ dụng(general purpose interrupt), nótương tự với tín hiệu INT của 8085A

Tín hiệu này dùng để trả lời một ngắt

RST 6.5

RST 5.5

Đây là các ngắt có định hướng (vectored interrupt) và che được.Chúng có quyền ưu tiên ngắt cao hơn INTR Trong số ba ngắt này, thứ tự ưu tiên là RST 7.5,RST 6.5 và 5.5TRAP (Vào)

Đây là một ngắt không che được và có quyền ưu tiên cao nhất

Trang 26

3 RST 6.5 0034

Tín hiệu này chỉ thị rằng một thiết bị ngoại vi như bộ điều khiển DMA (Direct

Memory Access) đang yêu cầu sử dụng các tuyến địa chỉ và dữ liệu

Tín hiệu trả lời theo yêu cầu HOLD

Tín hiệu này được sử dụng để trì hỗn các chu kỳ.Đọc hay Ghi của vi xử lí cho đến khi một ngoại vi sẵn sàng để gởi hoặc nhận dữ liệu.Khi tín hiệu này xuống thấp,vi xử lí đợi trong một số nguyên lần các chu kỳ đồng hồ cho khi nó lên cao