THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM BĂNG TẢI CÂN VÀ PHÂN LOẠI TRỨNG BẰNG LOADCELL SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM BĂNG TẢI CÂN VÀ PHÂN LOẠI TRỨNG BẰNG LOADCELL SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC Tác giả LÊ VIỆT TIẾN Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành Điều Khiển Tự Động Giáo viên hướng dẫn: Th.S: Lê Văn Bạn Tháng năm 2011 i LỜI CẢM ƠN “Không thầy đố mày làm nên” Câu tục ngữ ln theo em suốt q trình học Với giúp đỡ thầy cô đặc biệt trình làm để tài, em hiểu rõ câu tục ngữ Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến q thầy khoa Cơ Khí Cơng Nghệ trường Đại Học Nông Lâm TPHCM Thầy cô giảng dạy kiến thức chuyên môn tạo điều kiện cho em học tập tốt Em xin gửi lời cám ơn tới Thạc sỹ Lê Văn Bạn giúp đỡ em hoàn thành đề tài tốt nghiệp Cuối cùng, em xin cảm ơn ba mẹ bạn giúp đỡ em thực đề tài TP.HCM, 5/2011 Sinh viên thực Lê Việt Tiến ii TÓM TẮT Những vấn đề đề tài thực là:  Chọn loadcell  Thiết kế chế tạo băng tải cân trứng băng tải phân loại trứng  Thiết kế chế tạo mạch nguồn  Thiết kế chế tạo mạch hiển thị giá trị đo điều khiển xy lanh phân loại  Thực viết chương trình điều khiển Các kết đạt được: o Băng tải cân trứng gắn cố định loadcell, đảm bảo motor quay, băng tải không bị rung làm ảnh hưởng đến kết đo o Với mức cài đặt giá trị phân loại giới hạn 60 gram , giới hạn 50 gram , trứng cân mơ hình có sai số từ 1,4 gram đến 2,6 gram so với khối lượng trứng kiểm tra cân điện tử o Tỉ lệ phân loại trứng khoảng 75% Sinh viên thực Lê Việt Tiến iii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH SÁCH CÁC HÌNH vii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề: 1.2 Mục đích đề tài: 1.3 Giới hạn đề tài : CHƯƠNG TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI .2 2.1 Một số mẫu cân băng tải : .2 2.2 Giới thiệu loadcell : 2.3 Tra cứu linh kiện điện tử: 2.3.1 Vi điều khiển PIC16F877A: 2.3.2 Opto PC 817: 10 2.3.3 IRF 540: 10 2.3.4 L7805 L78024: 11 2.3.5 Bộ hiển thị LCD: 12 2.4 Tra cứu van , xy lanh khí nén: 13 2.4.1 Xy lanh : .13 2.4.2 Van solenoid: 14 2.4.3 Van tiết lưu: 14 2.4.4 Máy nén: .15 2.4 Tra cứu phần mềm: 15 2.4.1 Ngôn ngữ C viết phần mềm CCS: .15 2.4.2 Tìm hiểu mạch nạp PIC Kit cho vi điều khiển: 17 iv Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 3.1 Thời gian địa điểm thực đề tài: 18 3.1.1 Địa điểm thực đề tài: 18 3.1.2 Phân bố thời gian tiến hành đề tài: .18 3.2 Đối tượng thiết bị nghiên cứu: 18 3.2.1 Đối tượng nghiên cứu: 18 3.2.2 Thiết bị nghiên cứu: 18 3.3 Phương pháp thực đề tài: 18 3.3.2 Phương pháp thực phần khí: 18 Chương THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 20 4.1 Thực phần khí: 20 4.1.1 Chọn mơ hình chung: 20 4.1.2 Chọn vật liệu thực phần khí: .22 4.1.2.1 Băng tải để cân trứng: 22 4.1.2.2 Băng tải để phân loại: 24 4.1 Thực phần điện tử: 25 4.1.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển: 25 4.1.2 Chế tạo mạch điều khiển tổng hợp: 26 4.1.3 Chế tạo mạch nguồn: 26 4.1.4 Chế tạo phần mạch kích van solenoid để điều khiển xy lanh 27 4.1.4Mạch hiển thị LCD : 28 4.1.5 Ma trận phím nhấn : .28 4.1.6 Mạch khuyếch đại : 28 4.3 Lưu đồ giải thuật 30 4.4 Kết thảo luận: .31 4.4.1 Kết quả: .31 4.4.1.1 Kết thực phần khí: 31 4.4.1.1.1 Băng tải cân trứng: 31 4.4.1.1.2 Băng tải phân loại trứng 33 4.4.1.2 Kết thực phần điện tử: .34 4.4.1.2.1 Mạch điều khiển tổng hợp: .34 v 4.4.1.2.2 Mạch nguồn 24V: 34 4.4.1.2.3 Mạch kích van solenoid để điều khiển xy lanh : 35 4.4.1.2.4 Mạch nguồn cho động băng tải: 36 4.4.1.2.5 Layout mạch LCD : 36 4.4.1.2.6 Ma trận phím : .37 4.4.2 Quy trình khảo nghiệm: .37 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 52 5.1 Kết luận: 52 5.2 Đề nghị: 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO .53 PHỤ LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1 : Cân băng tải cơng ty Đông Minh Phát Hình 2.2 : Cân băng tải cơng ty Sao Việt Hình 2.3 : Cân băng tải công ty Sao Việt Hình 2.4 : Một số loại loadcell có thị trường Hình 2.5: Cấu tạo sơ đồ cấu tạo loadcell .5 Hình 2.6: Hình ảnh loadcell mà em sử dụng đề tài Hình 2.7: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC16F877A Hình 2.8: Sơ đồ cấu trúc bên PIC16F877A Hình 2.9: Hình dạng Opto PC 817 10 Hình 2.10: Cấu tạo , kích thước Opto PC 817 10 Hình 2.11: Hình dạng, ký hiệu transitor IRF 540 11 Hình 2.12: Đường đặc tính dòng điện, điện áp ngõ IRF 540 11 Hình 2.13: Sơ đồ chân hình ảnh L7805 .11 Hình 2.14: Sơ đồ chân hình ảnh L7824 .12 Hình 2.15: Hình ảnh mặt trước mặt sau LCD 12 Hình 2.16: Xy lanh sử dụng đề tài 13 Hình 2.17: Van solenoid sử dụng đề tài 14 Hình 2.18: Máy nén cấp khí nén cho xy lanh .15 Hình 2.19: Giao diện phần mềm lập trình cho PIC 16 Hình 2.20: Mạch nạp PIC Kit 17 Hình 2.21: Giao diện chương trình nạp cho vi điều khiển PIC 17 Hình 4.1: Mơ hình chung đề tài cân phân loại trứng băng tải 20 Hình 4.2: Bản vẽ kỹ thuật mơ hình băng tải cân trứng 22 Hình 4.3: Bản vẽ kỹ thuật băng tải phân loại trứng 24 Hình 4.4: Sơ đồ khối mạch điều khiển .25 vii Hình 4.5: Sơ đồ mạch điều khiển tổng hợp gồm có mạch hiển thị LCD, mạch nguồn 5V, cảm biến, ma trận phím, khuyếch đại loadcell, điều khiển xy lanh .26 Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 5V .27 Hình 4.7 : Mạch điều khiển xy lanh 27 Hình 4.8 : Sơ đồ nguyên lý ma trận phím 28 Hình 4.9 : Mạch khuyếch đại tín hiệu loadcell 29 Hình 4.10: Hình chụp băng tải cân trứng nhìn từ trước .31 Hình 4.11: Hình chụp băng tải cân trứng nhìn từ xuống 31 Hình 4.12: Hình chụp băng tải cân trứng nhìn từ trái sang 32 Hình 4.13: Kết nối loadcell với băng tải cân trứng 32 Hình 4.14: Băng tải phân loại trứng nhìn từ trước tới .33 Hình 4.15: Bộ truyền động xích băng tải phân loại trứng 33 Hình 4.16: Kết nối băng tải loacell 34 Hình 4.17: Mạch điều khiển tổng hợp .34 Hình 4.18 : Mạch nguồn 24V 35 Hình 4.19 :Mạch điều khiển xy lanh 35 Hình 4.20 : Mạch nguồn cho băng tải 36 Hình 4.21 : Layout mạch hiển thị LCD .36 Hình 4.22 : Mạch ma trận phím 37 Hình 4.23: Mơ hình tủ điện đo phân loại trứng 38 viii Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề: Ngày nay, nhu cầu tiêu thụ trứng lớn yêu cầu kiểm dịch, vệ sinh an toàn thực phẩm cao, việc phân loại trứng tay trở nên lỗi thời suất thấp Do đó, số cơng ty lớn cơng ty trứng Ba Huân nhập dây chuyền sản xuất trứng Hà Lan Nhưng dây chuyền nước đắt phải mời chuyên gia nước ngồi sửa chữa có cố Với mục đích nghiên cứu, ứng dụng cân phân loại trứng vào q trình tự động hóa sản xuất, em tiến hành thực đề tài: “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM BĂNG TẢI CÂN VÀ PHÂN LOẠI TRỨNG BẰNG LOADCELL SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN PIC” Mặc dù đề tài áp dụng khâu nhỏ dây chuyền đóng gói trứng thực tế, em hy vọng sinh viên khóa sau tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng vào thực tiễn 1.2 Mục đích đề tài: Tìm hiểu nguyên lý loadcell Kết hợp với hai băng tải cân phân loại trứng sử dụng loadcell, vi xử lý PIC, xy lanh, van solenoid hiển thị LCD để : o Xác định khối lượng trứng o Phân loại trứng dựa khối lượng o Điều chỉnh khối lượng cần phân loại thông qua bàn phím o Quan sát khối lượng trứng thông qua hiển thị 1.3 Giới hạn đề tài : Do khối lượng trứng nhỏ (vài chục gram), tải trọng tối đa loadcell 6kg nên khối lượng trứng có sai số Mơ hình cân trứng gà, vịt loại nơng sản có kích thước nhỏ Mơ hình khâu nhỏ dây chuyền đóng gói trứng thực tế Trang CHƯƠNG TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI 2.1 Một số mẫu cân băng tải : 1.Băng tải Tang Khung đỡ băng tải Bộ phận căng đai Hình 2.1 : Cân băng tải công ty Đông Minh Phát Xuất xứ : Trung Quốc Cơng dụng : cân trọn gói, cân hàng hóa đóng gói Thơng số kỹ thuật :  Model: CWFDMP-001  Thời gian cân: giây  Kích thước: 8cm*12.5cm*6cm  Sai số: ± 20g  Kích thước sản phẩm: < 9cm Trang } // -void lcd_init(void) { int8 i; output_low(LCD_RS); #ifdef USE_LCD_RW output_low(LCD_RW); #endif output_low(LCD_E); delay_ms(15); for(i=0 ;i < 3; i++) { lcd_send_nibble(0x03); delay_ms(5); } lcd_send_nibble(0x02); for(i=0; i < sizeof(LCD_INIT_STRING); i++) { lcd_send_byte(0, LCD_INIT_STRING[i]); #ifndef USE_LCD_RW delay_ms(5); #endif } } // -void lcd_gotoxy(int8 x, int8 y) { int8 address; if(y != 1) address = lcd_line_two; else address=0; address += x-1; lcd_send_byte(0, 0x80 | address); } // void lcd_putc(char c) { switch(c) { case clear: // ki tu FF lcd_send_byte(0,1); delay_ms(2); break; default: lcd_send_byte(1,c); break; } } void lcd_put_string(unsigned char *ch) { while((*ch)!=0x00) { lcd_putc(*ch); ch++; } } void lcd_put_num(signed long num) { char ki_so[5],i=0,sodu; if(num=10) { sodu = num%10; num /= 10; ki_so[i]=sodu; i++; } ki_so[i]= num;//ki so cuoi cung cua phep chia for(;i>0;i ) { lcd_putc(ki_so[i]+'0'); } lcd_putc(ki_so[i]+'0'); } // -#ifdef USE_LCD_RW char lcd_getc(int8 x, int8 y) { char value; lcd_gotoxy(x,y); while(bit_test(lcd_read_byte(),7)); output_high(LCD_RS); value = lcd_read_byte(); output_low(lcd_RS); return(value); } #endif #key_pad.h int8 key_r=0; int8 key_c=0; #define R1 PIN_C0 #define R2 PIN_C1 #define R3 PIN_C2 #define R4 PIN_C3 #define C1 PIN_C4 #define C2 PIN_C5 #define C3 PIN_C6 #define C4 PIN_C7 char read_key(); void sub_key(); #keypad.c char read_key() { char key=17; output_low(C1); output_low(C2); output_low(C3); output_low(C4); output_low(R1); output_low(R2); output_low(R3); output_low(R4); delay_us(10); output_high(R1);delay_us(10); if(input(C1)) { //while(input(C1)); key=1; } if(input(C2)) { //while(input(C2)); key=2; } if(input(C3)) { //while(input(C3)); key=3; } if(input(C4)) { //while(input(C4)); key=4; } output_low(R1);delay_us(10); output_high(R2);delay_us(10); if(input(C1)) { //while(input(C1)); key=5; } if(input(C2)) { //while(input(C2)); key=6; } if(input(C3)) { //while(input(C3)); key=7; } if(input(C4)) { //while(input(C4)); key=8; } output_low(R2);delay_us(10); output_high(R3);delay_us(10); if(input(C1)) { //while(input(C1)); key=9; } if(input(C2)) { //while(input(C2)); key=10; } if(input(C3)) { //while(input(C3)); key=11; } if(input(C4)) { //while(input(C4)); key=12; } output_low(R3);delay_us(10); output_high(R4);delay_us(10); /* if(input(C1)) { //while(input(C1)); key=13; } */ if(input(C2)) { //while(input(C2)); key=14; } if(input(C3)) { //while(input(C3)); key=15; } if(input(C4)) { //while(input(C4)); key=16; } output_low(R4);delay_us(10); return key; } void sub_key() { switch(key) { case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("7"); break; case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("8"); break; case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("9"); break; case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("'/'"); break; case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("4"); break; case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("5"); break; case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("6"); break; case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("'x'"); break; case : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("1"); break; case 10 : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("2"); break; case 11 : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("3"); break; case 12 : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("'-'"); break; case 13 : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("ON/OF"); break; case 14 : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("0"); break; case 15 : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("'='"); break; case 16 : lcd_send_byte(0,0x01); lcd_putc("'+'"); break; default : break; } } Màn hình LCD hiển thị khối lượng 10 trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng Khối lượng trứng 10 Em đặt trứng đánh dấu lên cân điện tử để kiểm tra khối lượng trứng khảo nghiệm có xác hay khơng Hình Cân điện tử cân tối đa 500g, sai số 0,1g Sau đó, em đặt đĩa nhựa lên cân Khối lượng đĩa nhựa 20,8g Nhấn nút tare để đưa thang đo 0, để đo khối lượng trứng nằm đĩa Lần lượt cân trứng đánh số từ đến 10 ... - Module so sánh tín hiệu analog với: + hai so sánh tín hiệu analog +Module lập trình điện áp tham chiếu (Vref) vi điều khiển Đặc điểm : - Gồm timer: timer 0, timer 1, timer - Hai module nhận... xy lanh: 2.4.2 Van solenoid: Dựa vào xy lanh mà em chọn van phân phối cho phù hợp Bởi dùng vi điều khiển để kích xy lanh nên em chọn van solenoid để đóng mở Hình 2.17: Van solenoid sử dụng đề tài... với biến trở để chỉnh độ tương phản RS Chân chọn ghi(register select) RW Chân chọn chế độ đọc/ ghi(read/ write) E Chân cho phép(Enable) DB0 Đường liệu DB1 Đường liệu DB2 Đường liệu 10 DB3 Đường