Đã thực hiện các nội dung chính sau: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hộp điều khiển thực tế từ đó đưa ra phương án thết kế, chế tạo hộp điều khiển của đề tài. Đã chế tạo hộp điều khiển với các chức năng cơ bản của hộp điều khiển thực tế. Tín hiệu điều 12V để điều khiển van khí nén 53.
NGHIÊN CỨU BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG SAN PHẲNG MẶT ĐỒNG ỨNG DỤNG KỸ THUẬT LASER Tác giả NGUYỄN HỒI TÂM NGUYỄN HÙNG SƠN Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ Sư ngành Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn Th.S TRẦN THỊ KIM NGÀ PGS.TS NGUYỄN VĂN HÙNG Tháng 06 năm 2013 LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm q thầy khoa Cơ Khí Cơng Nghệ tận tình dạy dỗ trang bị cho em kiến thức quý báo giúp đỡ em suốt trình học tập trường Em xin cảm ơn thầy cô môn Cơ Điện Tử nhiệt tình giúp đỡ em suốt thời gian học tập thời gian thực đề tài Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hùng cô Trần Thị Kim Ngà tận tình hướng dẫn em thực đề tài Em xin cảm ơn quý thầy cô hội đồng dành thời gian nhận xét góp ý đề tài tốt Em xin cảm ơn gia đình, người thân,bạn bè em ủng hộ tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài Thành phố Hồ Chí Minh, tháng năm 2013 Sinh viên thực NGUYỄN HOÀI TÂM – NGUYỄN HÙNG SƠN TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu phận điều khiển hệ thống san phẳng mặt đồng ứng dụng kỹ thuật laser” Thời gian thực : từ tháng đến tháng Địa điểm thực hiện: Phòng môn Cơ điện tử trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh Đã thực nội dung sau: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động hộp điều khiển thực tế từ đưa phương - án thết kế, chế tạo hộp điều khiển đề tài Đã chế tạo hộp điều khiển với chức hộp điều khiển thực - tế Tín hiệu điều 12V để điều khiển van khí nén 5/3 MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT IRRI International Rice Research Institute CAEM Center for Agricultural Energy and Machinery Programmable Intelligent computer PIC DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: Chức chân cáp chân……………………………………… Bảng 4.1: Nguyên lý điều khiển chế độ Auto………………………………………22 Bảng 4.2: Bảng số liệu khảo sát tín hiệu điều khiển……………………….32 Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Hệ thống san phẳng mặt đồng điều khiển tia laser viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) chuyển giao kỹ thuật sử dụng cho Trung Tâm Năng Lượng Máy Nông Nghiệp (CAEM), Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM từ năm 2005 Đến nay, hệ thống triển khai ứng dụng thành công kỹ thuật hiệu phổ biến Qua trình sử dụng chuyển giao kỹ thuật, hệ thống làm việc ổn định muốn phát triển rộng rãi Việt Nam số nước phát triển cần phải hạ giá thành đầu tư chi phí bảo trì, sửa chửa Vì lẽ đó, chúng tơi phân cơng thầy trưởng môn thực đề tài “ Nghiên cứu phận điều khiển hệ thống san phẳng mặt đồng ứng dụng kỹ thuật laser” để ứng dụng nghiên cứu nhằm nội địa hóa số thiết bị hệ thống, nhằm giảm giá thành sử dụng 1.2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hộp điều khiển hệ thống san phẳng laser để xử lý tín hiệu điều khiển cấu chấp hành hệ thống san phẳng laser Góp phần vào việc bước nội địa hóa số thiết bị hệ thống san phẳng laser 1.3 Mục tiêu cụ thể Chế tạo hộp điều khiển để điều khiển mơ hình máy san phẳng phòng mơn Cơ Điện Tử Chương TỔNG QUAN 2.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống Sơ đồ nguyên lý hệ thống san phẳng mặt đồng điều khiển kỹ thuật laser thể hình 2.1 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống san phẳng laser 1: Thiết bị phát laser 2: Xylanh thủy lực 4: Cụm gàu san 5: Hộp phân phối thủy lực 6: Hộp điều khiển 7: Máy kéo 3: Thiết bị nhận tín hiệu laser Nguyên lý hoạt động hệ thống sau: Thiết bị phát laser (1) đặt giá đỡ, phát tia laser tạo thành mặt phẳng song song với mặt phẳng nằm ngang Thiết bị phát nên đặt nơi có người qua lại cao đầu người để tránh tia laser bị chặn lại gây gián đoạn qua trình san phẳng Thiết bị nhận tín hiệu laser (3) lắp cố định cụm gàu san (4) có nhiệm vụ nhận tín hiệu laser phát từ thiết bị phát (1) xác định vị trí tương đối cụm gàu san (4) so với mặt phẳng laser hai bánh xe mang cụn gàu san lên vùng đất cao hay xuống vùng đất trũng, truyền tín hiệu cho hộp điều khiển (6) xử lý Sau xử lý, tín hiệu truyền tới hộp phân phối thủy lực (5) để kích đóng mở vị trí van thủy lực để nâng hạ xylanh thủy lực (2) Nghĩa cụm gàu san lên vùng đất cao hộp điều khiển điều khiển cho xylanh thủy lực hạ xuống để lấy đất, cụm gàu san xuống vùng đất trũng hộp điều khiển điều khiển cho xylanh thủy lực nâng lên để thả đất Gàu san nâng lên hay hạ xuống cho vạch chuẩn thiết bị nhận trùng với mặt phẳng laser Hình 2.2: Hệ thống san phẳng thực tế 2.2 Tìm hiểu sơ hộp điều khiển CB40 Nhận tín hiệu truyền tới từ thiết nhận laser, xử lý tín hiệu, nhận biết vị trí gàu san mặt đồng Khi hộp điều khiển cài đặt chế độ tự động, cung cấp tín hiệu dòng điện chiều DC để điều khiển đóng – mở cụm van thủy lực để xy lanh nâng – hạ gàu san vị trí mong muốn Hộp điều khiển đặt máy kéo cạnh người điều khiển để điều khiển tay cần thiết Trên hộp điều khiển có cơng tắc ON/OFF, chế độ tự động, chế độ tay, chế độ nhanh, chậm cho phép người điều khiển tăng hay giảm tốc độ nâng hạ gàu san 10 Hình 4.9: Van 5/3 trạng thái hạ gàu Trường hợp 2: Khi máy kéo vùng đất phẳng tia laser chiếu vào mức thiết bị nhận Lúc này, hai đầu Y1 Y2 van 5/3 khơng kích, gàu san trì cân Hình 4.10: Van 5/3 trạng thái trì Trường hợp 3: Khi máy kéo vùng đất thấp tia laser chiếu vào mức cao thiết bị nhận đầu Y1 van khí nén 5/3 kích, gàu san nâng lên để đổ đất nâng cao vùng 31 Hình 4.11: Van 5/3 trạng thái nâng gàu Để thực trường hợp lập trình chúng tơi sử dụng chức ngắt ngồi port B vi điều khiển PIC, tức có thay đổi (mức logic) chân từ RB4 – RB7 PIC xảy kiện ngắt ta lập trình cho kiện ngắt Nguyên lý Vi điều khiển PIC nhận tín hiệu từ cảm biến truyền xác định xem tín hiệu mức cao, mức thấp hay mức giữa( tín hiểu tín hiệu điện áp 5V nối vào chân RB4, RB5, RB6 vi điều khiển) Nếu mức cao( RB4) xuất tín hiệu để nâng gàu san, tín hiệu mức giữa( RB5) trì gàu san vị trí mức thấp( RB6) xuất tín hiệu để hạ gàu san Nếu tín hiệu mức suốt trình san phẳng chứng tỏ mặt ruộng san phẳng xong tắt máy Dưới lưu đồ giải thuật điều khiển 32 Hình 4.12: Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển 4.2 Kết chế tạo - Hộp điều khiển chế tạo hộp sắt có kích thước 200x200x120 - (mm) Hộp điều khiển gồm có mạch điều khiển trung tâm dùng PIC16F877A, mạch công suất, mạch nguồn, biến áp Trên mặt hộp điều khiển công tắc ON/OFF, công tắc AUTO/MANUAL, công tắc gạt RAISER/LOWER, ba đèn led báo mức HIGH/MID/LOW 33 Hình 4.12: Hộp điều khiển 4.3 Kết nối hộp điều khiển với mơ hình Trong đề tài chúng tơi sử dụng lại mơ hình máy san phẳng đề tài “Khóa luận nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống san phẳng điều khiển tự động laser” , Đỗ Đông Hùng, Trần Mẫn Minh Quân Dưới hình ảnh kết nối hộp điều khiển với mơ hình 34 Hình 4.14: Mơ hình thực tế 4.4 Kết khảo nghiệm nhận xét chung Sau chế tạo xong tiến hành khảo sát khả làm việc hộp điều khiển nhận tín hiệu từ thiết bị nhận khoảng cách chiếu tia laser khác Chúng tiến hành khảo sát tín hiệu hộp điều khiển sau: Đặt bút phát laser vị trí cố định với độ cao 1m so với mặt đất bắt đầu phát tia laser từ bút laser Đặt thiết bị nhận laser khoảng cách định có độ cao 1m so với mặt đất (tính từ mép thiết bị nhận) Bắt đầu chiếu tia laser đồng thời hạ chiều cao thiết bị nhận xuống để cảm biến nhận tia laser từ mức thấp đến mức cao sau đo tín hiệu ngõ từ hộp điều khiển Tăng dần khoảng cách bút phát laser thiết bị nhận (5,10,15,…,50m) lặp lại cách đo Sau hồn tất bước bố trí thí nghiệm, tiến hành lấy số liệu kết bảng 4.2: Khoảng cách đo (m) Mức Tín hiệu nhận đượctừ thiết bị nhận 35 Tín hiệu kích van Y1 Tín hiệu kích van Y2 Trạng thái gàu san 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao Giữa Thấp Cao 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 4.5V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 0V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V 0V 12V 0V Giữa 0V 0V 0V Thấp 0V 0V 0V Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Nâng gàu Duy trì Hạ gàu Giữ nguyên trạng thái Giữ nguyên trạng thái Giữ nguyên trạng thái Bảng 4.2: Bảng số liệu khảo sát tín hiệu hộp điều khiển Nhận xét Sau khảo sát lấy số liệu rút nhận xét sau: - Nhận tín hiệu truyền từ thiết bị nhận, hộp điều khiển xuất tín hiệu giá trị điện áp 12V 36 - Hộp điều khiển chế tạo với chức hoạt động tương - tự hộp điều khiển thực tế Bút laser có cường độ chưa cao nên khoảng cách chiếu hạn chế khoảng 60-70m nên khoảng cách nhận thiết bị nhận bị hạn chế 37 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Qua trình thực dựa kiến thức học kiến thức tìm - hiểu hệ thống san phẳng đề tài có số kết sau: Chế tạo hộp điều khiển với chức hộp điều khiển thực tế (CB40) Điều khiển cấu chấp hành mơ hình máy san phẳng Tín hiệu điều khiển mức 12V chia thành cặp dây nên dễ dàng sử dụng 5.2 Đề nghị - Nên đưa mơ hình vào hệ thống thực tế để khảo nghiệm tính làm việc hộp - điều khiển Thêm chức điều chỉnh tốc độ nâng hạ gàu san 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Văn Hùng, Nguyễn Lê Tường, Đào Duy Vinh (2008),“Báo cáo Laser Levelling” Đỗ Đơng Hùng, Trần Mẫn Minh Qn (2010), “Khóa luận nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống san phẳng điều khiển tự động laser” Trần Minh Lộc (2010), “Nghiên cứu giải pháp thiết bị điều khiển hệ thống san phẳng mặt đồng ứng dụng công nghệ laser mô bề mặt san phẳng” Phan Hiếu Hiền, Trần Văn Khanh, Nguyễn Đức Cảnh, Phạm Duy Lam “San phẳng mặt ruộng điều khiển tia laser”, Trung tâm Năng lượng Máy nông nghiệp, Đại học Nông Lâm TPHCM AgGPS_GCS100_InstallationInstructions_74528-00- “CB40_ServiceManual, ENG-AW”, hãng Trimble Datasheet linh kiện điện tử - Nguồn Internet http://www.alldatasheet.com/ 39 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Code lập trình CCSC cho hộp điều khiển # include # include # fuses NOWDT,HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT, NOLVP, NOCPD, NOWRT # use delay (clock=20000000) # use fast_io(b) # use fast_io(c) # use fast_io(d) # int_RB void ngat_RB() { trisb = 0xff; trisc = 0x00; if ((RBIF)&&(RBIE)) { //while(1) //{ if (RB4 ==1) { output_c(0b11111110); delay_us(100); } if (RB5 ==1) { output_c(0b11111101); delay_us(100); } if (RB6 ==1) { output_c(0b11111011); delay_us(100); } if ((RB4==0)&&(RB5==0)&&(RB6==0)) { output_c(0xff); delay_us(100); } RBIF=0; } } 40 //} void main(void) { trisb=0xff; trisc=0x00; output_c(0xff); trisd=0x00; output_d(0x00); enable_interrupts(GLOBAL); enable_interrupts(int_RB); EXT_INT_EDGE(L_TO_H); while (1) { ///////manual if (RB0==0) { //while (1) // { if (RB1==0) { output_d(0b00000001); delay_us(100); } if (RB2==0) { output_d(0b00000100); delay_us(100); } if ((RB1==1)&&(RB2==1)) { output_d(0x00); delay_us(100); } //} //RB0==1; } ///////////auto if (RB0==1) { //while (1) //{ if (RC0==0) { output_d(0b00000001); delay_us(100); } 41 if (RC2==0) { output_d(0b00000100); delay_us(100); } if (RC1==0) { output_d(0x00); delay_us(100); } if ((RC0==1)&&(RC1==1)&&(RC2==1)) { output_d(0x00); delay_us(100); } //} //RB0==0; } } } 42 Phụ lục 2: Mạch mô hoạt động hộp điều khiển 43 Phụ lục 3: Các mạch sử dụng mơ hình Hình 1: Mạch điều khiển trung tâm Hình : Mạch cơng suất 44 Hình 3: Mạch nguồn có tích hợp cổng RJ45 45 ... Nghiên cứu phận điều khiển hệ thống san phẳng mặt đồng ứng dụng kỹ thuật laser để ứng dụng nghiên cứu nhằm nội địa hóa số thiết bị hệ thống, nhằm giảm giá thành sử dụng 1.2 Mục tiêu đề tài Nghiên. .. Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hộp điều khiển hệ thống san phẳng laser để xử lý tín hiệu điều khiển cấu chấp hành hệ thống san phẳng laser Góp phần vào việc bước nội địa hóa số thiết bị hệ thống san. .. thiết bị san phẳng mặt đồng điều khiển laser từ đưa phương án thiết kế hộp điều khiển cho đề tài Sử dụng lại mơ hình đề tài Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống san phẳng điều khiển tự