Hệ thống đếm và phân loại sản phẩm theo chiều cao

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BỘ MƠN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tiền Giang, ngày tháng năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên I TÊN ĐỀ TÀI: Hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao II NHIÊM VỤ VÀ NỘI DUNG: III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH: V GVHD KHOA HỌC:……………………………………………… VI GVHD CHUYÊN MÔN: Phan Thị Thùy Mỹ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỞNG BỘ MÔN LỜI CAM ĐOAN Đề tài chúng em tự thực dựa vào số tài liệu không chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nếu có chép chúng em hồn tồn chịu trách nhiệm TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tiền Giang, ngày tháng năm 2018 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tên đề tài: Hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Phước Toàn Họ tên sinh viên 2: Đinh Quốc Thuận Họ tên sinh viên 3: Huỳnh Văn Quốc Thuận Lớp: CĐ Điện-điện tử 16 Họ tên CBHD: Phan Thị Thùy Mỹ Chức vụ, đơn vị công tác: Giảng viên môn điện tử khoa kỹ thuật công nghiệp trường Đại học Tiền Giang I CẤU TRÚC ĐỀ TÀI: II PHẦN NHẬN XÉT 2.1 Nhận xét chuyên mơn - Tính cấp thiết đề tài: - Mục tiêu đề tài: - Hình thức trình bày nội dung đề tài: - Giá trị khoa học thực tiễn đề tài: - Mức độ đáp ứng nhiệm vụ đề tài đặt ra: 2.2 Nhận xét tác phong a Khả thực theo kế hoạch đề cương đề ra: b Tính chuyên cần tuân thủ lịch trình làm việc với CBHD: III ĐÁNH GIÁ CHUNG VÀ ĐỀ NGHỊ 3.1 Đánh giá chung: 3.2 Đề nghị: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tiền Giang, ngày tháng năm 2018 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Tên đề tài: Hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao Lớp: CĐ Điện-điện tử 16 Họ tên GVPB: Chức vụ, đơn vị công tác: I CẤU TRÚC ĐỀ TÀI: II PHẦN NHẬN XÉT - Tính cấp thiết đề tài: - Mục tiêu đề tài: - Hình thức trình bày nội dung đề tài: - Giá trị khoa học thực tiễn đề tài: - Mức độ đáp ứng nhiệm vụ đề tài đặt ra: III ĐÁNH GIÁ CHUNG VÀ ĐỀ NGHỊ / CÂU HỎI PHẢN BIỆN 3.1 Đánh giá chung: 3.2 Đề nghị / Câu hỏi phản biện: GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn đến Cô Phan Thị Thùy Mỹ - cương vị giảng viên hướng dẫn đề tài nhiệt tình bảo, hướng dẫn, giảng giải tận tình vướng mắc trình tìm hiểu đề tài Cảm ơn q thầy trường Đại học Tiền Giang hỗ trợ tận tình trang thiết bị, phần mềm, sở vật chất tạo điều kiện hồn thành đồ án Cảm ơn Cơ Mỹ giảng viên môn cung cấp, bổ sung mặt kiến thức; góp phần nâng cao vốn hiểu biết ngành học tạo tiền đề để thực đề tài thuận lợi Xin cảm ơn bạn khóa, Khoa động viên, khích lệ ủng hộ nhiều mặt góp phần làm nên thành công đồ án XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN! TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG KHOA KỸ THUẬT CƠNG NGHI ỆP CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Bộ Môn Điện - Điện Tử Tiền Giang, ngày tháng năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MƠN HỌC Lớp: CD CNKT Điện-Điện tử 16 Tên đề tài: Hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao Tuần/ngày Nội dung công việc Kết Nghiên cứu đề tài hệ thống đến phân loại sản phẩm theo chiều cao Lựa chọn linh kiện Vẽ mạch, mô Thi cơng Viết báo cáo GVHD CHUN MƠN MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN……………………………………………………1 LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………2 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN………………………… NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN……………………… LỜI CẢM ƠN………………………………………………………… LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỔ ÁN MÔN HỌC………………………8 MỤC LỤC…………………………………………………………… DANH MỤC HÌNH VẼ……………………………………………… 11 A MỞ ĐẦU Đặt vấn đề…………………………………………………………….12 Lý chọn đề tài…………………………………………………… 12 Mục tiêu nghiên cứu………………………………………………….12 Đối tượng nghiên cứu……………………………………………… 12 Phạm vi đề tài……………………………………………………… 13 Cấu trúc đề tài……………………………………………………… 13 B NỘI DUNG Chương 1: Tổng quan……………………………………………… 14 Giới thiệu tổng quan hệ thống đếm phân loại sản phẩm……….14 Giới thiệu Arduino UNO………………………………………… 14 Giới thiệu LCD………………………………………………… 19 Giới thiệu I2C…………………………………………………… 21 Giới thiệu cảm biến quang E18-D80NK………………………… 23 Giới thiệu motor DC……………………………………………… 25 Giới thiệu motor Servo…………………………………………… 26 Chương 2: Thiết kế mạch………………………………………… 29 Sơ đồ khối tổng quan hệ thống………………………………… 29 Thiết kế mạch mô phỏng………………………………………… 29 Chương 3: Thiết kế phần mềm kết thực hiện…………… .33 Thiết kế phần mềm………………………………………………… 33 Kết thực hiện…………………………………………………… 34 C KẾT LUẬN VÀ KIỀN NGHỊ………………………………… 35 PHỤ LỤC……………………………………………………………… 36 DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Hình 2.1 Những phiên Arduino Hình 2.2 Arduino Uno 10 - Nó sử dụng 7-bit địa chỉ, 112 địa tớ * Tăng cường chế độ nhành: - Tốc độ liệu tối đa tăng lên đến 400 Kbps - Để ngăn chặn gây tiếng ồn, ngõ vào thiết bị Fast-mode Schmitttriggered - Chân SCL SDA thiết bị tớ I2C trạng thái trở kháng cao không cấp nguồn * Chế độ cao tốc (High-Speed): Chế độ tạo chủ yếu để tăng tốc độ liệu lên đến 36 lần nhanh so với chế độ tiêu chuẩn Nó cung cấp 1,7 Mbps, 3.4Mbps Một bus I2C hoạt động nhiều chế độ khác nhau: - Một chủ tớ (one master - one slave) - Một chủ nhiều tớ (one master - multi slave) - Nhiều chủ nhiều tớ (Multi master - Multi slave) Giới thiệu cảm biến 5.1 Giới thiệu Lâu nay, quen với việc sử dụng cảm biến siêu âm để phát vật cản, nhiên điểm yếu dễ bị nhiễu Để khắc phục điểm yếu trên, đồ án sử dụng phương pháp phát vật cản khác Đó sử dụng hồng ngoại, mà cụ thể sử dụng cảm biến E18-D80NK thường ứng dụng cho đặc tính Robot tránh vật cản, dây chuyền phát sản phẩm, reminder đa chức v.v Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản cho độ phản hồi nhanh nhiễu sử dụng mắt nhận phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt Cảm biến chỉnh khoảng cách hoạt động thông qua biến trở phần cuối thân cảm biến 24 Hình 5.1 Cảm biến E18-D80NK 5.2 Thông số kỹ thuật - Điện áp hoạt động: 6-36 VDC - Khoảng cách hoạt động: 5-30 cm - Dòng kích ngõ ra: 300 mA - Ngõ dạng NPN cực thu hở giúp tùy biến điện áp ngõ ra, trở treo áp tạo thành điện áp ngõ nhiêu - Chất liệu vỏ cảm biến: Nhựa - Hiển thị ngõ ra: LED - Kích thước: 1.8 cm (D) x 7.0 cm (L) 5.3 Sơ đồ đấu dây E18-80NK có cách đấu dây tương đối đơn giản: - Màu nâu: Nguồn VCC - Màu xanh: Nguồn GND - Màu nâu: Tín hiệu ngõ cực thu hở NPN, cần trở treo để tạo mức cao 25 Hình 5.2 Sơ đồ chân E18-D80NK Giới thiệu động DC 6.1 Giới thiệu Động điện chiều máy điện chuyển đổi lượng điện chiều sang lượng (Máy điện chuyển đổi từ lượng sang lượng điện máy phát điện) Động DC giảm tốc loại lựa chọn sử dụng nhiều cho mơ hình, thiết kế Robot đơn giản… Động DC giảm tốc có chất lượng tương khả dễ lắp ráp đem lại tiện dụng, thích hơp cho mơ hình đồ án 6.2 Thông số kỹ thuật - Điện áp hoạt động: 12V DC - Dòng điện tiêu thu: 300 mA - Tỉ số truyền: 200:1 - Số vòng phút: 57 vòng 26 Hình 6.1 Kích thước động 6.3 Cấu tạo hoạt động Gồm có phần stator (phần cảm), rotor (phần ứng), phần chỉnh lưu (chổi than cổ góp) - Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện - Rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều - Bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục Giới thiệu motor Servo 7.1 Giới thiệu Servo dạng động điện đặc biệt Không giống động thông thường cắm điện vào quay liên tục, servo quay điều khiển với góc quay nằm khoảng giới hạn Mỗi loại servo có kích thước, khối lượng cấu tạo khác Có loại nặng 9g (chủ yếu dùng máy bay mô mình), có loại sở hữu momen lực tương đối (vài chục Newton/m), có loại khỏe nhơng sắc chắn 27 Hình 7.1 Hình dạng motor servo 7.2 Cấu tạo hoạt động Động DC động bước vốn hệ hồi tiếp vòng hở Việc thiết lập hệ thống điều khiển để xác định ngăn cản chuyển động quay động làm động không quay không dễ dàng Mặt khác, động servo thiết kế cho hệ thống hồi tiếp vòng kín Khi động quay, vận tốc vị trí hồi tiếp mạch điều khiển Nếu có bầt kỳ lý ngăn cản chuyển động quay động cơ, cấu hồi tiếp nhận thấy tín hiệu chưa đạt vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động đạt điểm xác Hình 7.2 Cấu tạo động servo Để quay động cơ, tín hiệu số gửi tới mạch điều khiển Tín hiệu khởi động động cơ, thông qua chuỗi bánh răng, nối với vơn kế Vị trí trục vơn kế cho biết vị trí trục servo Khi vơn kế đạt vị trí mong muốn, mạch 28 điều khiển tắt động Mặc dù ta chỉnh quay liên tục cơng dụng động servo đạt góc quay xác khoảng giới hạn 7.3 Thông số kỹ thuật - Khối lượng: 9g - Tín hiệu: Analog - Momen xoắn: 1.6kg/cm - Tốc độ hoạt động: 0.12 sec/60 degree - Điện áp hoạt động: 5V DC - Nhiệt độ hoạt động: 0-55oC Hình 7.3 Kích thước động servo 7.4 Giới hạn góc quay Các servo khác góc quay với tín hiệu – ms (hoặc bất kỳ) cung cấp Các servo chuẩn thiết kế để quay tới lui từ 90 o– 180o cung cấp toàn chiều dài xung Nếu ta cố điều khiển servo vượt giới hạn học nó, tượng kéo dài vài giây làm bánh động bị phá hủy 29 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH Sơ đồ khối tổng quát hệ thống đếm phân loại sản phẩm 1.1 Sơ đồ khối Hình 1.1 Sơ đồ khối mơ hình đếm phân loại sản phẩm 1.2 Chức khối - Khối nguồn gồm linh kiện tác động đến cơng suất, dòng điện (máy biến áp, module nguồn ) cung cấp lượng thích hợp cho mơ hình hệ thống - Khối hiển thị (LCD I2C): Hiển thị số lượng đếm từ cảm biến - Khối phân loại: Phân sản phẩm thành nhiều loại theo u cầu mơ hình đề tài - Khối tín hiệu khối cảm biến E18-D80NK: Phát vật thể truyền tín hiệu khối sử lý để mã hóa liệu - Khối sử lý (Arduino UNO, ): Xử lý tín hiệu từ cảm biến suất liệu mã hóa đến khối hiển thị phân loại Thiết kế mạch mô 2.1 Mạch điều khiển - Nút nhấn CB1 CB2 dùng để đếm sản phẩm tác động vào động Servo để phân loại sản phẩm 30 SIM1 AREF 5V ATMEGA328P ATMEL DC1 ~6 ~5 DIGITAL (PWM~) SIMULINO ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 POWER GND 13 12 ~11 ~10 ~9 ARDUINO RESET ~3 TX > RX < +88.8 www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com SIMULINO UNO SMD R2 10k R3 CB1 CB2 10k Hình 2.1 Mạch điều khiển 2.2 Mạch hiển thị Gồm LCD 16x2 kết nối với modul I2C để hiển thị số lượng sản phẩm LCD1 LM016L RS RW E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 10 11 12 13 14 1k SIM1 VSS VDD VEE 50% RV1 AREF ATMEGA328P ATMEL ~6 ~5 ~3 TX > RX < DIGITAL (PWM~) SIMULINO ANALOG IN A0 A1 A2 A3 A4 A5 POWER GND 13 12 ~11 ~10 ~9 ARDUINO RESET 5V www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com SIMULINO UNO SMD Hình 2.2 Mạch hiển thị dùng LCD 2.3 Sơ đồ nguyên lý Khi cấp nguồn, mạch hoạt động theo chương trình thiết lập Arduino 31 LCD1 LM016L RS RW E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 10 11 12 13 14 1k SIM1 VSS VDD VEE 50% RV1 AREF ATMEL DC1 ~6 ~5 ~3 TX > RX < DIGITAL (PWM~) ANALOG IN SIMULINO POWER A0 A1 A2 A3 A4 A5 ATMEGA328P 5V GND 13 12 ~11 ~10 ~9 ARDUINO RESET +88.8 www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com SIMULINO UNO SMD CB1 R2 10k CB2 R3 10k Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động Chu trình hoạt động mơ hình hệ thống thu nhận tín hiệu cảm biến Các tín hiệu trung tâm xử lý xuất lệnh tương thích cho Servo với LCD I2C để thực theo yêu cầu đề tài Ở trạng thái bình thường, cảm biến E18-D80NK cấp xung mức cao cho xử lý trung tâm Với xung mức cao, thông qua code lập trình, Arduino UNO trì trạng thái Động Servo giữ nguyên gạc phân loại góc 00 Hình 2.4 Khi chưa có tác động vào E18-D80NK 32 Khi tác động đối tượng, dòng điện qua trở treo thơng qua cảm biến E18-D80NK tới GND Lúc này, xung mức thấp cấp cho Arduino Dữ liệu sử lý đưa vào LCD I2C để hiển thị hình Đồng thời động Servo quay gạc phân loại góc 50o, đối tượng đưa khỏi băng tải Hình 2.5 Khi có tác động vào E18-D80NK1 33 CHƯƠNG 3: ThIẾT KẾ PHẦN MỀM VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN Thiết kế phần mềm Bắt đầu Sai Sai CB1=0 CB2=0 Đúng Cao=Cao+1 Đún Thấp=Thấp+1 Servo1 active Kết thúc Hình 1.1 Lưu đồ giải thuật chương trình 34 Kết thực Hình 2.1 Mơ hình hệ thống đếm phân loại sản phẩm Nhận xét: Mô hình hệ thống đếm phân loại sản phẩm thiết kế thành cơng Tuy nhiên, hệ thống số ưu khuyết điểm: Ưu điểm: - Mạch nhỏ gọn - Đáp ứng yêu cầu đề tài - Hiển thị rõ ràng Nhược điểm: - Chưa có giám sát mơ hình máy tính - Độ ổn định chưa tối ưu 35 C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu đề tài đến nay,‟Mơ hình đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng Arduino” thiết kế chế tạo thành công Tuy có số khuyết điểm hệ thống đáp ứng yêu cầu đề KHUYẾN NGHỊ: - Áp dụng cho hệ thống dây truyền sản xuất nhỏ - Thay đổi cảm biến để tạo dây chuyền phân loại dựa tiêu chí khác sản phẩm - Khắc phục nhược điểm để đề tài hồn thiện Do thời gian kiến thức hạn hẹp nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót trình thực đề tài Rất mong nhận góp ý, đánh giá quý báu quý thầy cô bạn 36 PHỤ LỤC #include #include LiquidCrystal LCD(12,11,5,4,3,2); Servo servo1; int sensorPin1=6; int sensorPin2=8; int cao,thap; int sensor1,sensor2; void setup() { LCD.begin(16,2); pinMode(sensorPin1,INPUT); pinMode(sensorPin2,INPUT); servo1.attach(7); } void loop() { sensor1=digitalRead(6); if(sensor1==0){ cao=cao+1; servo1.write(50); delay(2300); servo1.write(0);} LCD.setCursor(0,0); LCD.print("SL vat cao: "); LCD.print(cao); sensor2=digitalRead(8); if(sensor2==0){ thap=thap+1;} LCD.setCursor(0,1); LCD.print("SL vat thap: "); LCD.print(thap); } 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trính vi điều khiển – Th.sĩ Trần Quốc Cường Website https://123doc.org Website http://arduino.vn Website http://www.tailieu.vn 38 ... Điện-Điện tử 16 Tên đề tài: Hệ thống đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao Tuần/ngày Nội dung công việc Kết Nghiên cứu đề tài hệ thống đến phân loại sản phẩm theo chiều cao Lựa chọn linh kiện Vẽ... cứu Hệ thống đếm phân loại sản phẩm dùng Arduino Phạm vi đề tài 13 Trong phạm vi đồ án này, chúng em xin trình bày sơ lược cấu tạo nguyên lý hoạt động mơ hình đếm phân loại sản phẩm theo chiều cao. .. nghiệp ứng dụng hệ thống đếm phân loại sản phẩm phổ biển Băng tải ứng dụng lắp đặt quy trình sản xuất nhiều ngành nghề khai thác khoáng sản, chế biến thực phẩm, đồ uống dược phẩm, phân loại rác thải,