3. Khối phân loại màu
3.1 Cảm biến màu sắc TCS34725
• Cảm biến màu sắc TCS34725 nhận diện màu sắc thông qua việc đọc nhiệt độ
màu của của 3 màu cơ bản (đỏ, lục, lam) theo thang đo Kelvin và các chỉ số lux, clear.
• Từ các thông số đó ta có thể tính toán theo công thức và xác định màu sắc của
vật liệu tuỳ theo nhu cầu.
IC chính TCS34725
Điện áp hoạt động 3.3~5VDC
Dòng tiêu thụ 15mA
Giải màu sắc đo RGB 0~255
Khoảng cách phát hiện tốt nhất 1cm Kích thước 24.3 x 26.7mm Educat ion ứu sãi Bảng 4: Thông
3.2 Arduino UNO R3 SMD
Arduino Uno R3 là dòng cơ bản, linh hoạt, thường được sử dụng cho người mới bắt đầu. Ta có thể sử dụng các dòng Arduino khác như: Arduino Mega, Arduino Nano,
Arduino Micro... Nhưng với những ứng dụng cơ bản thì mạch Arduino Uno là lựa chọn phù hợp nhất.
Điện áp hoạt động (cổng USB) 5V DC
Điện áp cấp bên ngoài 7 ~ 9V DC
Chân Digital 14 chân ( 6 chân PWM)
Chân Analog 6 chân
Dòng tối đa trên chân Digital 40mA
Dung lượng bộ nhớ
Flash 32KB
SRAM 2KB
EEPROM 1KB
Tốc độ xử lý 16MHz
Bảng 5: Thông số Arduino UNO R3 SMD
Arduino Ethernet Shield W5100 sử dụng chip W5100 từ hãng Wiznet cho tốc độ và khả năng kết nối ổn định nhất, bộ thư viện đi kèm và phần cứng với cách kết nối dễ dàng khiến cho việc kết vối Arduino với Ethernet đơn giản hơn bao giờ hết, thích hợp để làm các ứng dụng điều khiển thiết bị qua mạng, IoT,...
Thông số kỹ thuật:
• Để sử dụng phải có board mạch Arduino đi kèm
• Hoạt động tại điện áp 5VDC (được cấp từ mạch Arduino)
• Chip Ethernet: Wiznet W5100
• Tốc độ kết nối: 10/100Mb
• Kết nối với mạch Arduino qua cổng SPI
Thư viện và code mẫu có sẵn trong chương trình Arduino.
Tên DC GearMotor 545
Điện áp hoạt động 6 ~ 24VDC
Đường kính trục 6mm
Moment xoắn 4,5 kg/cm
Tốc độ quay của động cơ 200RPM
Bảng 6: Thông số động cơ Servo MG90S
Hình 3.9: Động cơ DC giảm tốc 545 200RPM
4.3 Tính chọn động cơ đẩy
• Do chế độ làm việc của động cơ ngắn hạn và để phù hợp với đề tài, nhóm em sử dụng động cơ servo MG90S để đẩy vật liệu khỏi băng tải.
• Động Cơ Servo MG90S là phiên bản nâng cấp của động cơ RC Servo 9G với các bánh răng được làm bằng kim loại cho lực kéo mạnh và độ chính xác cao hơn các loại
làm bằng nhựa. Động cơ MG90S thường được sử dụng để làm các mô hình nhỏ hoặc các cơ cấu kéo không cần đến lực nặng, động cơ RC Servo MG90S có tích hợp sẵn Driver điều khiển động cơ bên trong nên có thể dễ dàng điều khiển góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM.
Tên Servo MG90S Điện áp hoạt động 4.8 ~ 6VDC Moment xoắn 4.8V 1.8kg/cm 6V 2.2kg/cm Tốc độ 4.8V 0.1sec/600 6V 0.08sec/600
Chế độ làm việc Digital, Analog
Độ dài nối dây 60RPM
Kích thước 22.8 x 12.2 x 28.5mm
Trọng lượng 13.4g
4.4 Khối cảm biến khoảng cách
• Nhóm em quyết định chọn cảm biến
vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 vì mốt số
ưu điểm như chất lượng tốt với độ bền và độ ổn định cao, cảm biến sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản phía trước cảm biến, cảm biến phát ra tia hồng ngoại với dải tần số chuyên biệt cho khả năng chống nhiễu tốt kể cả ở điều khiện ánh sáng ngoài trời.
• Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách
báo mong muốn thông qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần thêm 1 dụng.
Tên Model E3F-DS30C4
Số dây tín hiệu 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu)
Điện áp hoạt động 6 ~ 36V DC
Dòng tiêu thụ 20 ~ 35mA
Khoảng điều chỉnh cảm biến 7 ~ 30cm
Dòng kích ngõ ra 300mA
Khoảng cách phát hiện vật cản 0~30cm
Góc khuếch tán (góc chiếu) 30 ~ 50
Kích thước 18 x 68mm
Hình 3.11: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4
trở kéo lên nguồn ở chân output khi sử
4.5 Tính chọn khung kết cấu băng tải
• Nhóm em quyết định sử dụng khung nhôm định hình để kết cấu băng tải nhờ
vào các ưu điểm sau:
- Có đặc tính cách ẩm, cách nhiệt tốt chịu được khí hậu khắc nhiệt.
- Với lớp sơn tĩnh điện giúp cửa nhôm có thể chống chịu được sự tấn công của muối mọt, đồng thời không hề bị tác động bởi quá trình oxy hóa.
- Rất dễ linh động trong quá trình lắp đặt.
- Độ bền cao, được thiết kế các rãnh rỗng với các sống tăng cường hợp lý do đó việc sử dụng vật liệu này có thể giảm tải trọng của công trình.
- Với mô hình băng tải PVC loại nhỏ, băng tải dạng mô hình và khối lượng sản phẩm không đáng kể vì vậy phần khung băng tải nhóm em chọn loại nhôm định hình 20x20 thuộc loại nhỏ nhất của nhôm định hình dùng cho băng tải hiện tại. Hai loại nhôm định hình đảm bảo được tính thẩm mỹ và dễ dàng trong việc lắp đặt và di chuyển do có khối rất nhẹ.
Hình 3.12: khung nhôm định hình 20cm
CHƯƠNG IV. THI CÔNG HỆ THỐNG
• Như vậy qua việc tính toán và phân tích từ chương III (mục 3) nhóm em đã
phân tích tính toán giới hạn được phạm vi của hệ thống. Từ đó tính toán chọn lựa được các cơ cấu dẫn động và các loại cảm biến một cách hợp lý để vận hành hệ thống. Qua đó ta hiểu được các tính chất và nguyên lý hoạt động của các sản phẩm đã tính toán chọn lựa.
• Vì vậy ở chương IV nhóm em bắt đầu đi vào lập trình cho hệ thống phân loại
sản phẩm. Sử dụng bộ điều khiển lập trình PLC và cuối cùng vận hành và đánh giá khả năng phân loại của hệ thống.
Educat ion
Tên vật tư Số lượng
PLC Siemens S7 - 1200 CPU 1212C DC/DC/DC 1
Nguồn tổ ong 24V - 10A 1
Module hạ áp DC-DC Buck LM2596 5VDC - 3A 1
Cảm biến màu sắc TCS35725 1
Board Arduino UNO R3 SMD 1
Module relay 4 kênh 5V DC 1
Dây belt băng tải 500 x 100mm 1
Động cơ DC giảm tốc JGB37-555 60 RPM 1
Động cơ Servo MG90S 3
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 3
Đèn báo tín hiệu 24V DC 2
Công tắc chuyển mạch 2 vị trí 1
Nút dừng khẩn cấp 1
Nút nhấn nhả 3
Cầu đấu 12p 10A 1
Cầu đấu 6p 10A 1
Thanh ray 30cm 1
Khung nhôm định hình 20cm 4
Formex đóng tủ điện (5 ly) 4
1. Danh sách vật tư
QEducation
2. Lưu đồ giải thuật
Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật Arduino
QEducation
4. Sơ đồ nối dây khối phân loại màu sắc
5. Lập trình hệ thống trên TIA Protal V16
DA1_PLSP_Color / PLC-1 [CPU 1212C DC/DC/DC] / Program blocks
Main [OB1 ]
Main Properties
General
Name Main Number 1 Type OB
Language LAD Numbering Automatic
Iníormation
Title "Main Program Sweep
(Cycle)"
Author Comment
Pamily Version 0.1 User-defined
ID
Maln
Name Data type Deíault value Comment
■V Input
InitiaLCall Bool Initial call of this OB
Remanence Bool =True, if remanent data are available
Temp Constant
Netvvork 1: KHỞI ĐỘNG
6.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống.
• Khởi động:
- Khi gạt công tắt sang chế độ Auto, Manual thì đèn xanh lá sẽ sáng, thể hiện hệ thống đang hoạt động.
- Khi xoay nút dừng khẩn cấp, hệ thống tạm ngưng, đèn đỏ sẽ sáng cho đến khi
Educat ion
• Chế độ Auto:
- Lúc này, động cơ băng tải hoạt động. Nếu có hàng trong bệ cấp mẫu, cảm biến S1 (NPN) từ mức cao xuống mức thấp. PLC sẽ kích ngõ ra Q0.2, thông qua relay trung gian PUSH, truyền tín hiệu digital sang adruino. Sau đó, adruino sẽ cho servo đẩy sản phẩm vào băng tải.
- Sản phẩm chạy vào cabin và được cảm biến TCS34725 quét màu, adruino sẽ xử lí và truyền tín hiệu sang PLC thông qua RL1, RL2 của module relay. Nếu sản phẩm màu đỏ RL1 kích, màu xanh lá RL2 kích, màu vàng cả 2 relay đều kích.
- Sau khi nhận tín hiệu từ adruino, sản phẩm sẽ chạy đến vị trí các máng phân loại. Nếu sản phẩm màu đỏ, PLC nhận tín hiệu tử RL1, khi sản phẩm đi qua cảm biến S2, ngõ ra Q0.3 sẽ kích relay trung gian DO. Báo cho adruino điều khiển servo đẩy sản phẩm ra máng trược. Tương tự nếu sản phẩm màu xanh lá, relay LUC sẽ được kích và nếu là màu vàng thì cả 2 relay DO và LUC đều được kích.
- Chỉ khi nào servo quay về vị trí ban đầu và các relay RL1, RL2 nhả tiếp điểm, thì quá trình kích đẩy sản phẩm ra băng chuyền mới được tiếp tục.
- Ngoài ra, nếu như sau 30 giây cảm biến S1 không nhận thấy có sản phẩm trong bệ cấp mẫu thì băng tải sẽ tạm ngưng hoạt động cho tới khi có sản phẩm mới sẵn sàng.
Educat ion
• Chế độ Manual:
- Khi gạt sang chế độ này băng tải sẽ chạy liên tục. - Nhấn nút BTN3 để kích đẩy sản phẩm vào băng tải.
- Nhấn nút BTN1 để phân loại sản phẩm màu đỏ. Tương tự, BTN2 để phân loại sản phẩm màu xanh lá.
- Nếu sản phẩm màu vàng, thì để cho chạy đến cuối băng tải.
• Hiển thị:
- Adruino được kết nối với LCD 1602, khi servo phân loại hoàn thành 1 chu kì quay thì sẽ hiển thị số lượng từng loại sản phẩm đã được phân loại.
Educat ion
7. Hình ảnh sản phẩm thực tê
Hình 33: Hình ảnh thực tế hệ thống phân loại sản phẩn theo màu sắc (ảnh 1)
Educat ion
Educat ion
Educat ion