1. 3: Cửa trượt
7.5: cảm biến hồng ngoại
Hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ nằm ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy, có bước sóng lớn hơn bước sáng của tia đỏ (λ> 760 µm). Sóng hồng ngoại được tạo ra dễ dàng bằng cách tạo dao động cho diode phát hồng ngoại chuyên dụng. Do đó hồng ngoại được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Tia hồng ngoại với bản chất sóng điện từ nên có thể phản xạ khi gặp bề mặt vật thể. Ta có thể ứng dụng đặc điểm này để phát hiện vật thể. Trong mạch phát hiện vật thể hoạt động trên nguyên lý thu phát hồng ngoại ta bố trí các diode phát và sensor thu hồng ngoại thành từng cặp theo một số cách sau:
a. Bố trí cạnh nhau:
Trong cách bố trí này tia hồng ngoại từ diode phát khi gặp bề mặt vật cản sẽ phản xạ ngược trở lại. Do sensor thu được đặt cạnh diode phát nên sẽ thu được tín hiệu phản xạ này. Cảm biến Nguồn sáng Cảm biến Nguồn sáng Vật thể
b. Bố trí đối diện :
ở cách bố trí này, khi không có vật chắn tia hồng ngoại từ diode phát luôn tới được sensor thu, khi có vật chắn tia hồng ngoại sẽ không đi thẳng mà phản xạ trở lại do đó không tới được sensor thu.
Ngoài ra hồng ngoại còn được sử dụng để truyền tin không dây do có khả năng chống nhiễu tốt hơn ánh sáng thông thường do đó có thể mang thông tin mã hóa. Thiết bị thu phát hồng ngoại lại khá đơn giản, gọn nhẹ, giá thành rẻ. Với những ưu điểm trên hồng ngoại được lựa chọn như một giải pháp tối ưu trong việc thiết kế mạch phát hiện vật thể cho cửa tự động.
Hình 8.1: Encoder dùng trong mô hình cửa tự động
8.1. Khái niệm: Nhiệm vụ của Encoder là đo lường dịch chuyển thẳng hoặc góc đồng thời chuyển đổi góc hoặc vị trí thẳng thành tín hiệu nhị phân và nhờ tín hiệu này có thể xác định được vị trí trục hoặc của một cơ cấu chuyển động bất kì. Tín hiệu ra của Encoder cho dưới dạng số. Encoder được sử dụng chủ yếu trong các máy CNC và robot dùng làm phần tử chuyển đổi tín hiệu phản hồi.
Hình 8.2. Encoder kiểu quay
Tùy thuộc vào chuyển động của Encoder mà ta có hai kiểu Encoder thẳng và Encoder quay. Nguyên lý hoạt động hoàn toàn giống nhau nhưng Encoder thẳng có điểm khác cơ bản với Encoder kiểu quay là chiều dài của Encoder thẳng phải bằng tổng chuyển động tương ứng có nghĩa là chiều dài cần đo phải bằng chiều dài thước. Encoder quay chỉ là một đĩa nhỏ và kích thước của của Encoder
không phụ thuộc vào khoảng cách đo, do đó kích thước của nó nhỏ gọn hơn so với loại thẳng. Encoder quay có thể dùng để đo cả hai thông số dịch chuyển và tốc độ.
Trong máy công cụ điều khiển số, chuyển động của bàn máy được dẫn động từ một động cơ (động cơ bước, động cơ xoay chiều hoặc động cơ một chiều) qua vít me, đai ốc bi tới bàn máy. Có thể xác định nhờ Encoder lắp trong cụm truyền dẫn.
8.2. Các loại Encoder:
Encoder được chia làm hai loại 8.2.1. Encoder tuyệt đối
Encoder tuyệt đối kết cấu gồm các phần sau: nguồn sáng, đĩa mã hóa và các phodetetor.
Đĩa mã hóa được chế tạo từ vật liệu trong suốt. Mặt đĩa được chia thành các góc đều nhau và các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các góc hình thành các phân tố diện tích. Tập hợp các phân tố diện tích cùng giới hạn bởi hai vòng tròn đồng tâm gọi là giải băng. Số giả băng trên đĩa tùy thuộc vào khả năng công nghệ. Công nghệ ngày nay cho phép chia đĩa mã hóa lớn nhất là dải. Trên các dải băng, các diện tích phân tố có phân tố để trong suốt(ánh sáng có thể xuyên qua được) và cũng có phân tố được phủ một lớp mà ánh sáng không thể xuyên qua được. Sự trong suốt và không trong suốt đặc trưng tính của các phân tố
Hình 8.3. Đĩa quang
Nguyên lý hoạt động của Encoder tuyệt đối: Đĩa mã hóa được lắp trên trục, đối diện qua đĩa mã hóa phía bên trái ta bố trí nguồn sáng( đèn LED), phía bên kia của đĩa bố trí các photosensor, khuếch đại và các trigger Smiths. Tương ứng với mỗi dải băng ta lắp nguồn sáng. Nguồn sáng và các photosensor được lắp cố định. Khi ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới đĩa mã hóa, nếu đối diện với tia sáng là diện tích phân tố trong suốt, ánh sáng xuyên qua đĩa tới photosensor làm xuất hiện dòng chạy qua photosensor. bị phủ lớp chắn sáng, ánh sáng không tới được photosensor và trong photosensor không có dòng điện chạy qua. Dòng ra của photosensor nhỏ, vì vậy ta đưa ra bộ khuếch đại, khuếch đại đủ lớn để đưa đến tầng tiếp theo. Do quá trình quay đĩa mã hóa, cường độ ánh sáng tăng từ nhỏ đến cực đại( tia sáng xuyên qua hoàn toàn) và tiếp theo giảm dần đến khi tia sáng bị chặn bởi dòng trong photosensor bằng không. Vì vậy để có xung ra là xung vuông ta cho tín hiệu qua mạch sửa dạng xung trigger Smiths.
Gọi số góc trên đĩa là S và số dải là a, quan hệ giữa số góc và số giải biểu diễn theo công thức là
S = 2a Trong đó a là số dương tuyệt đối 8.2.2. Encoder gia số:
Encoder được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Encorder gia số có hai kiểu kiểu thẳng và kiểu quay.
a. Encoder quay gồm có nguồn sáng (trong kết cấu này nguồn sáng là bóng đèn), thấu kính, đĩa thước cố định đĩa, đĩa phát xung, photosensor và mạch điện.
Đĩa phát xung được làm bằng vật liệu trong suốt, trên có mộ hoặc hai dải băng( dải băng là tập hợp các vạch sáng tối có chiều dầy giống nhau). Một trong hai dải băng trên đĩa làm nhiệm vụ phát xung, dải băng còn lại để xác định góc không quy chiếu. Đĩa phát xung được lắp trên trục và chuyển động quay cùng trục. Đĩa thước( thước cố định) có xẻ bốn rãnh trên cùng một hàng, rãnh xẻ thứ năm bố trí trên hàng riêng và thước được có định trên vỏ cùng phía với photosensor
Hình 8.4: Encoder gia số kiểu quay
Tương ứng với năm rãnh cố định lắp năm photosensor, photosensor cũng được lắp cố định với Encoder.
Thấu kính làm nhiệm vụ biến đổi đường đi của các tia sáng thành các tia sáng song song.
b. Encoder gia số kiểu thẳng:
Encoder gia số kiểu thẳng cũng có những thành phần cơ bản như Encoder gia số kiểu quay nhưng chỉ khác thước động là thước thẳng. Nguyên lý hoạt động của nó hoàn toàn giống Encoder gia số kiểu quay.
Hình 8.5. Encoder kiểu thẳng.
So sánh Encoder gia số và Encoder tuyệt đối: Encoder gia số có ưu điểm sau:
- Đơng giản và rẻ tiền
- Không cần mạch giải mã và không cần bộ đếm - Giải đo chỉ giới hạn đặc tính của bộ đếm
- Tốc độ có thể chọn ở bất kì điểm nào Nhược điểm
- Không đo được vị trí tuyệt đối do sự thay đổi gia số - Rất nhạy cảm với các tín hiệu bên ngoài
- Ngắt nguồn điện sẽ làm mất gốc ), muốn đo được phải xác định lại c. Encoder xung:
Hình 8.6: Encoder xung
Nguyên lý làm việc của Encoder xung
Hình 8.7: Nguyên lý làm việc của encorder xung
Hình 8.8: sử dụng encoder xung làm cảm biến vị trí
Sơ đồ ứng dụng Encoder xung giao tiếp với điều khiển:
Hình 8.9: Sơ đồ ứng dụng encoder xung giao tiếp với điều khiển Ưu điểm:
- Đầu ra dạng xung nên trong các hệ thống điều khiển không cần có bộ chuyển đổi ADC
- Dễ sử dụng. Nhược điểm: - Giá thành cao
- Phải có thêm mạch giải mã và đếm
CHƯƠNG IX
9.1 – Giao diện chính
Hình 9.1 – Giao diện chính
Để bắt đầu với một bản thiết kế bạn có thể mở một bản vẽ mới bằng cách nhấn tổ hợp phím Ctrl+N hay vào thanh công cụ File\New hoặc từ thanh
công cụ chọn biểu tượng . Khi đó menu New SolidWorks Document sẽ hiện ra như hình 9.1.1 cho phép bạn có thể lựa chọn:
Hình 9.1.1: menu New SolidWorks Document cho phép bạn có thể lựa chọn - Part: để thiết kế các bản vẽ chi tiết dạng 3D, các file này có phần mở rộng
*.sldprt.
- Assembly: Sau khi đã có các bản vẽ chi tiết bạn có thể chon Assembly để lắp ghép các chi tiết thành cụm chi tiết hay thành một cơ cấu hay máy hoàn chỉnh các file này có phần mở rộng *.sldasm.
- Drawing: Khi đã có bản vẽ chi tiết hoặc bản vẽ lắp thi ta chọn Drawing để biểu diễn các hình chiếu, mặt cắt từ các bản vẽ chi tiết hay bản vẽ lắp đã có ở trên các file này có phần mở rộng *.slddrw.
9.2 – Mở một file đã có
Chạy chương trình SolidWorks bạn kích hoạt vào biểu tượng Open
Hình 9.2: Mở 1 file có sẵn
Sau đó ta chọn đường dẫn đến file rồi chọn Mở
9.3 – Lưu file
Hình 6.3: Lưu file solidworks
- Trên thanh công cụ ta chọn biểu tượng hoặc vào File → Save ( Save as) khi đó xuất hiện bảng:
Hình 9.4: Lưu dẫn file
Khi đó ta chọn nơi lưu file và chọn Save
9.4 – Vẽ các đối tượng 2D
9.4.1 - Vẽ các biên dạng 2D
Hình 9.5: Vẽ các biên dạng 2D
- Trên thanh công cụ ta chọn Sketch, sau đó xuất hiện hình 6.5, có rất nhiều biên dạng cho ta lựa chọn
: Đường thẳng
: Tạo các plan ( mặt phẳng ) làm việc
: Vẽ các biên dạng phức tạp
: Vẽ hình chữ nhật v...v..vv
9.4.2 - Các lệnh chỉnh sửa vẽ nhanh các đối tượng 2D9.4.2.1 – Lệnh đối xứng 9.4.2.1 – Lệnh đối xứng
- Trên thanh công cụ chọn Tool → Sketch Tool → Mirror hoặc biểu tượng
Hình 9.6: Lệnh đối xứng 9.4.2.2 – Vê tròn
Hình 9.7: Vê tròn
- Ta chọn Tool → Sketch Tools → Fillet sau đó xuất hiện bảng:
Hình 9.8: Đặt bán kính
Bảng này xuất hiện cho ta đặt bán kính của vật thể cần vê tròn
Hình 9.9: Vát góc
Ta chọn Tool → Sketch Tools → Chamfer xuất hiện bảng:
Hình 9.10: Đặt số liệu cho góc vát
Xuất hiện bảng để ta chọn góc vát cho vật thể.
Hình 9.11: Lệnh Trim
Ta chọn Tool → Sketch Tools → Trim xuất hiện bảng:
Hình 9.12: Options Trim
Ta lựa chọn kiểu cắt cho vật thể.
h
- Trên thanh công cụ ta chọn để ghi kích thước vật thể.
9.4.3 – Tạo đối tượng 3D từ đối tượng 2D
9.4.3.1 - Tạo đối tượng 3D bằng cách kéo theo phương vuông góc với mặt chứa biên dạng
Lệnh: Extruded Boss Hình 9.13: Boss - Extrude
Dùng để vẽ một khối 3D từ biên dạng là một bản phác thảo 2D bằng cánh kéo biên dạng 2D theo phương vuông góc với biên dạng. Để sử dụng lệnh này ta phải có một biên dạng 2D khi đó trên thanh công cụ Features lênh nút lệnh Extruded Boss/Base sẽ được hiện sáng khi kích hoạt lệnh này thì menu Base – Extude hiện ra như hình 9.13. Tại Direction1 ta có các lựa chọn sau:
+ Mid plane: Sẽ cho phép đối tượng được kéo sang hai phía đối xứng qua mặt phảng chứa biên dạng.
+ Blind: Đối tượng được kéo về một phía của mặt phẳng chứa biên dạng. Hướng kéo đối tượng được chọn bởi người vẽ.
+ Vẽ các hình côn: Trên thanh Base-Extrude chọn lệnh Draft có biểu tượng tại dòng này đặt độ côn. Côn về một phía chọn
Blind còn về hai phía chọn Mid Plan.
9.4.3.2 - Tạo đối tượng 3D bằng cách quay đối tượng 2D quanh một trục
Lệnh: Revolved Boss
Lệnh này dùng để tạo các mô hình 3D bằng cách xoay các biên dạng phác thảo 2D thành các đối tượng 3D quanh một trục. Chính vì vậy để thực hiện lênh này cần có một biên dạng 2D và một trục xoay. Chú ý đối với lệnh này chế độ mặc định thường là 3600.
Lệnh này dùng để tạo các đối tượng 3D bằng cách kéo biên dạng theo một đường dẫn vuông góc với mặt chứa biên dạng. Do đó ta phải tạo biên dạng và đường dẫn trên hai mặt phẳng vuông góc với nhau.
9.4.3.4 - Tạo đối tượng 3D từ các biên dạng khác nhau bất kỳ lằm trên các phác thảo khác nhau
Lệnh: Loft
Lệnh này có chức năng tạo đối tượng 3D từ các biên dạng khác nhau trên các mặt phác thảo song song.
9.4.3.5 - Khoét lỗ theo phương vuông góc với mặt chứa biên dạng
Lệnh: Extruded Cut
Lệnh này dùng để khoét các lỗ hổng theo một biên dạng cho trước bằng cách cắt thẳng theo phương vuông góc với mặt phác thảo. Lệnh này được thực hiện trên các
đối tượng 3D.
Các chế độ cắt cần quan tâm:
+ Blind : cắt theo một phía kể từ mặt phác thảo. + Mid plan : Cắt về hai phía mặt phác thảo.
+ Through All : Cắt xuyên thủng đối tượng.
9.4.3.5 - Cắt một phần đặc bằng cách quay biên dạng cắt quanh một trục
Lệnh: Revolved Cut
Lệnh này dùng để khoét các lỗ hổng theo một biên dạng cho trước hoặc các rãnh bằng cách cắt quanh một trục sòn song song. Lệnh này được thực hiện trên các đối tượng 3D. Thường ở chế độ mặc định góc cắt là 3600 để thay đổi góc cắt ta đưa góc cắt vào angle. Các chế độ cắt:
+ One - Direction : Cắt theo chiều kim đồng hồ kể từ mặt phác thảo. + Mid plan : Cắt theo hai phía mặt phác thảo.
+ Two - Direction : Như trường hợp One – Direction.
9.5 – Bản vẽ lắp
Lệnh này sẽ cho phép ta tạo các ràng buộc hạn chế một số bậc tự do tương đối giữa các chi tiết với nhau tức ghép các chi tiết theo một ràng buộc cụ thể theo cơ cấu và máy cụ thể. Lệnh này cho phép tạo các mối ghép sau:
+ Coincident : Cho phép ghép hai mặt phẳng tiếp xúc với nhau. + Concentic : Cho phép ghép hai mặt trụ, cầu đồng tâm .
+ Parallel : Cho phép ghép hai mặt phẳng song song và cách nhau một khoảng d. + Tangent : Cho phép ghép hai mặt cong, mặt trụ với trụ, mặt cầu với mặt phẳng, mặt trụ và mặt côn với mặt phẳng tiếp xúc với nhau.
+ Perpendicular :Cho phép ghép hai mặt phẳng vuông góc với nhau.
Lệnh : Smartmate
Lệnh này cho phép tạo các mối dàng buộc các quan hệ một cách tự động trong quá trình chuyển các chi tiết từ bản vẽ Part sang bản vẽ Assembly theo một lựa chọn có chủ định ban đầu dựa trên cấu trúc hình học của chi tiết (một cạnh, đỉnh, mặt) bằng cách giữ thả chuột. Tuỳ thuộc vị trí của chuột khi đưa hai chi tiết lại gần nhau mà tự động hình thành các dàng buộc giữa hai chi tiết được ghép với nhau khi đó con trỏ chuột biến đổi tương ứng với mối ghép.
9.5.1 - Xoay chi tiết trong bản vẽ lắp
Lệnh này cho phép xoay các chi tiết trong bản vẽ lắp nhằm hỗ trợ việc chọn mặt lắp ghép cho lệnh Mate và tạo các phim hoạt cảnh khi sử dụng lệnh Animation
Sau đây là ba lựa chọn mà lệnh cho phép
+ Free Drag: Lựa chọn này cho phép chọn và xoay chi tiết theo một phương bất kỳ trong bản vẽ lắp.
+ About Entity: Lựa chọn này cho phép chi tiết xoay quanh thực thể được chọn, thực thể chọn ở đây là một trục, cạnh (là giao của hai mặt
phẳng).
+ By Delta XYZ: Lựa chọn này cho phép chi tiết quay quanh các trục X,Y,Z một góc xác định.
9.5.2 - Chỉnh sửa chi tiết trong bản vẽ lắp
Lệnh: Edit Part
Lệnh này cho phép chỉnh sửa các thông số hình học của chi tiết khi đã lắp ghép trong bản vẽ lắp để chỉnh sửa ta cần thực hiện những thao tác sau:
+ Trên cây thư mục quản lý của bản vẽ lắp kích chuột phải vào biêt tượng của chi tiết cần sửa. Sau đó kích hoạt lệnh Edit Part trên menu