Màn hình tinh thể lỏng LCD1602, hoặc 1602 ký tự, là một loại mô-đun ma trận điểm để hiển thị các chữ cái, số và ký tự ... Nó bao gồm các vị trí ma trận điểm 5x7 hoặc 5x11; mỗi vị trí có thể hiển thị một ký tự. Có một dấu chấm giữa hai ký tự và khoảng trắng giữa các dòng, do đó phân tách các ký tự và dòng. Model 1602 có nghĩa là nó hiển thị 2 dòng 16 ký tự.
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học bốn cổng. Nếu kết nối tám cổng được sử dụng, thì tất cả các cổng kỹ thuật số của bảng SunFounder Uno gần như bị chiếm đóng hoàn toàn. Nếu bạn muốn kết nối nhiều cảm biến hơn, sẽ không có cổng nào khả dụng. Do đó, kết nối bốn cổng được sử dụng ở đây để ứng dụng tốt hơn.
Chức năng các chân:
- VSS: tương đương với GND - cực âm
- VDD: tương đương với VCC - cực dương (5V) - Constrast Voltage (Vo): điều khiển độ sáng màn hình
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học - Read/Write (RW): Bạn sẽ đọc (read mode) hay ghi (write mode) dữ liệu? Nó
sẽ phụ thuộc vào bạn gửi giá trị gì vào. - Enable pin: Cho phép ghi vào LCD
- D0 - D7: 8 chân dư liệu, mỗi chân sẽ có giá trị HIGH hoặc LOW nếu bạn đang ở chế độ đọc (read mode) và nó sẽ nhận giá trị HIGH hoặc LOW nếu đang ở chế độ ghi (write mode)
- Backlight (Backlight Anode (+) và Backlight Cathode (-)): Tắt bật đèn màn hình LCD.
3.4.5. Động cơ DC
Hiện nay động cơ điện một chiều sử dụng phổ biến trong các ứng dụng yêu cầu momen khởi động cao hoặc yêu cầu tăng tốc êm ở một dải tốc độ rộng.
Động cơ một chiều gồm ba thành phần chính:
- Cục từ: Tương tác giữa hai từ trường tạo ra sự quay trong động cơ một chiều. Động cơ một chiều có các cực từ đứng yên và phần ứng (đặt trên các ổ đỡ) quay trong không gian giữa các cực từ.
- Phần ứng: Khi có dòng điện đi qua phần ứng sẽ trở thành một nam châm điện, phần ứng có dạng hình trụ được nối với trục ra để kéo tải.
- Cổ góp: có tác dụng đảo chiều dòng điện trong phần ứng. Cổ góp cũng hỗ trợ sự truyền điện giữa phần ứng và nguồn điện.
Ưu điểm của động cơ điện một chiều:
- Điều chỉnh, thay đổi tốc độ và khả năng làm việc trong điều kiện quá tải - Tốc độ dễ điều chỉnh và mịn
- Mạch điều khiển đơn giản
Nhược điểm của động cơ điện một chiều:
- Do có cổ góp – chổi than nên vận hành kém độ chính xác và không đảm bảo an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ.
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Thông số Giá trị Cường độ định mức 44.5 A Điện áp định mức 12 V Momen định mức 2.55 Nm Tốc độ không tải 1800 rpm Tốc độ có tải 1500 rpm Công suất 200 W Khối lượng 10 kg
Bảng 3. 6. Thông số động cơ ZYT 90S
Hình 3. 7. Động cơ DC ZYT 90S
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Động cơ bước là thiết bị cơ – điện dùng để biến đổi xung điện một chiều thành chuyển động quay. Góc quay và tốc độ quay tương ứng với số xung và tần số xung điện cung cấp cho động cơ. Mỗi một vòng quay của trục động cơ được thiết lập bởi số lượng hữu hạn các góc bước, là góc của roto khi cuộn stato bị đảo ngược cực tính.
Có nhiều loại động cơ bước với các bước góc khác nhau. Từ những động cơ bước có bước góc: 0.72, 1.8 độ đến những động cơ có bước góc 18,90 độ. Ngoài ra còn có thể điều chỉnh bước góc thông qua các module điều khiển động cơ như full bước, hay 1/2 bước …
Ưu điểm của động cơ bước:
- Có thể hoạt động trong một hệ thống kiểm soát vòng lặp mở - Mức độ bảo trì thấp
- Ít khả năng trượt
- Sẽ làm việc trong bất kì môi trường
- Cỏ thể sử dụng trong robot trong phạm vi rộng - Độ tin cậy cao
- Góc quay của động cơ tỷ lệ với xung đầu vào
- Vị trí chính xác và khẳ năng lặp lại của chuyển động từ động cơ bước tốt có độ chính xác 3-5% của một bước và lỗi này không tích lũy từ bước này sang bước tiếp theo.
Nhược điểm của động cơ bước:
- Về cơ bản dòng từ driver tới cuộn dây động cơ không thể tăng hoặc giảm trong lúc hoạt động. Do đó, nếu bị quá tải động cơ sẽ bị trượt gây sai lệch trong điều khiển.
- Động cơ bước gây ra nhiều nhiễu và rung động hơn động cơ servo. Động cơ bước không thích hợp cho các ứng dụng cần tốc độ cao.
Do kinh phí có hạn và để dễ dàng điều khiển nhóm nghiên cứu chúng em sử dụng động cơ bước 42BYGH40.
Thông số Giá trị
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Điện áp định mức 12V
Momen giữ 1.76 N.cm
Góc quay mỗi bước 1.8
Bảng 3. 7. Thông số động cơ bước
Hình 3. 8. Động cơ bước
3.4.7. Triết áp
Triết áp hay còn gọi là biến trở, thuộc họ điện trở trên nó có một điểm chạy dùng để điều chỉnh hệ số tỉ lệ của một cầu chia áp. Triết áp có điện trở cố định (1K, 5K, 10K…) và có 3 chân trong đó 2 chân ở hai bên đầu là có điện trở lớn nhất. Chân ở giữa dùng để lấy điện trở mong muốn trong dải điện trở cho phép. Thông thường triết áp dùng bằng cách gạt, vặn, xoay để điều chỉnh.
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Hình 3. 9. Triết áp
Hình 3. 10. Kí hiệu triết áp trên sơ đồ nguyên lý
Trong đề tài nghiên cứu máy bắn bóng này, ta phải điều chỉnh được tốc độ quay bánh đà để bắn bóng do vậy ta có thể sử dụng triết áp để điều chỉnh điện áp cấp vào động cơ, từ đó có thể điều khiển tốc độ bắn bóng như mong muốn.
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Hình 3. 11. Nút nhấn
Nút nhấn hoạt động như một công tắc đóng mở. Thay vì có 2 chân như công tắc thì nút nhấn có 4 chân chia làm 2 cặp. Những chân cùng một cặp được nối với nhau, những chân khác cặp thì ngược lại. Khi nhấn nút cả 4 chân được nối với nhau cho phép dòng điện từ một chân bất kì đến 3 chân còn lại.
Hình 3. 12. Sơ đồ nguyên lý nút nhấn
Nút nhấn thường được đặt trên các bảng điện điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn. Nút nhấn thường được chế tạo để làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hóa chất và bụi.
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Hình 3. 13. Sơ đồ lắp nút nhấn vào mạch
Khi chưa nhấn nút, chân D2 được nối với GND qua một điện trở 10k, do đó lệnh digitalread(2) sẽ trả về giá trị 0 (LOW). Khi nhấn nút, chân D2 được nối trực tiếp với 5V và nối với GND thông qua một điện trở 10k, lệnh digitalread(2) sẽ trả về giá trị 1 (HIGH).
Ta dùng nút nhấn để điều khiển góc xoay của máy bắn bóng. Với mỗi một lần nhấn sẽ cấp xung cho động cơ, máy sẽ xoay được một góc cố định (tùy thuộc vào lập trình). Sẽ sử dụng 2 nút để có để đảo chiều xoay thuận nghịch của máy. Làm tương tự với động cơ nâng hạ thay đổi góc bắn theo phương thẳng đứng.
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Ắc quy hay nguồn điện thứ cấp là loại pin có thể tái sử dụng nhiều lần, chỉ cần nạp điện cho chúng bằng cách cắm điện vào bộ sạc để sạc. Ắc quy được bán trên thị trường hiện nay sử dụng 3 loại hóa chất: NiCd, NiMH, Lithium.
Ắc quy thông dụng hiện nay chia ra làm 2 loại chính: ắc quy Axit hay ắc quy chì- axit (sử dụng điện môi bằng axit) và ắc quy kiềm (sử dụng điện môi bằng kiềm). Trong cùng loại ắc quy axit cũng được chia ra thành 2 loại: ắc quy axit kiểu hở thông thường và ắc quy axit kiểu kín khí hay còn gọi là ắc quy nước và ắc quy khô (ắc quy điện môi dạng keo).
Nguyên lý hoạt động của ắc quy như sau:
Hình 3. 14. Nguyên lý hoạt động của ắc quy
Hai cực của ắc quy được làm bằng chì và oxit chì PbO , điền đầy giữa hai bản2 cực là dung dịch axit H SO2 4 loãng và tất nhiên là dung dịch loãng như vậy thì chứa nước H O là phần lớn. Ở trạng thái được nạp đầy, các bản cực của ắc quy ở2 trạng thái hóa học như trên (cực dương là PbO2 và cực âm là Pb). Trong các quá trình nạp điện và phóng điện cho ắc quy, trạng thái hóa học của các cực bị thay đổi. Có thể xem về trạng thái hóa học trong các quá trình phóng – nạp của ắc quy như sau:
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Hình 3. 15. Trạng thái phóng nạp của ắc quy
Quá trình phóng điện diễn ra nếu như giữa hai cực ắc quy có một thiết bị tiêu thụ điện, khi này xảy ra phản ứng hóa học sau:
Tại cực dương: 2PbO2 2H SO2 4 2PbSO42H O O2 2
Tại cực âm: Pb H SO 2 4 PbSO4 H2
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Quá trình phóng điện kết thúc khi mà PbO2 ở cực dương và Pb ở cực âm hoàn
toàn chuyển thành PbSO4.
Quá trình nạp điện cho ắc quy, do tác dụng của dòng điện nạp mà bên trong ắc quy sẽ có phản ứng ngược lại so với chiều phản ứng trên, phản ứng chung gộp lại trong toàn bình sẽ là: 2PbSO4 2H O Pb PbO2 22H SO2 4
Kết thúc quá trình nạp thì ắc quy trở lại trạng thái ban đầu: Cực dương gồm: PbO2,
cực âm là Pb.
Trong thực tế, các bản cực ắc quy không giống như ở trên, các cực của ắc quy có số lượng nhiều hơn (để tạo ra dung lượng bình ắc quy lớn) và mỗi bình ắc quy lại bao gồm nhiều ngăn như vậy. Nhiều tấm cực để tạo ra tổng diện tích bản cực được nhiều hơn, giúp cho quá trình phản ứng xảy ra đồng thời tại nhiều vị trí và do đó dòng điện cực đại xuất ra từ ắc quy đạt trị số cao hơn - và tất nhiên là dung lượng ắc quy cũng tăng lên.
Do kết cấu xếp lớp nhau giữa các tấm cực của ắc quy nên thông thường số cực dương và cực âm không bằng nhau bởi sẽ tận dụng sự làm việc của hai mặt một bản cực (nếu số bản cực bằng nhau thì các tấm ở bên rìa sẽ có hai mặt trái chiều ở cách nhau quá xa, do đó phản ứng hóa học sẽ không thuận lợi). Ở giữa các bản cực của ắc quy đều có tấm chắn, các tấm chắn này không dẫn điện nhưng có độ thẩm thấu lớn để thuận tiện cho quá trình phản ứng xảy ra khi các cation và anion xuyên qua chúng để đến các điện cực.
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Hình 3. 16. Cấu tạo ác quy
Mỗi một ngăn cực của ắc quy a-xít chỉ cho mức điện áp khoảng 2 đến 2,2 V do đó để đạt được các mức 6, 12 V thì ắc quy phải ghép nhiều ngăn nhỏ với nhau, ví dụ ghép 3 ngăn để thành ắc quy 6V, ghép 6 ngăn để thành ắc quy 12V.
Hình 3. 17. Cấu tạo ắc quy
Dung lượng là thông số cơ bản, tham số này cho biết được khả năng lưu trữ điện năng của ắc quy. Đơn vị tính của thông số này được tính thông dụng theo Ah (Ampe giờ). Ví dụ: ắc quy 10Ah thì có thể phát một dòng điện 10A trong vòng 1h. Máy bắn bóng có các động cơ và mạch điện chạy với điện áp từ 5-12V nên sẽ cần
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học AH=(T*P)/(U*0.7)
Trong đó:
- AH: dung lượng ắc quy - T: thời gian thời gian sử dụng - P: công suất trung bình
- U: điện áp ắc quy Với yêu cầu của đề tài đặt ra:
- Thời gian sử dụng: 8h - Công suất: 200W - Điện áp: 12V
Ta tính được dung lượng ắc quy:
AH 8 200 / 12 0,7 190 Ah Vậy ta chọn ắc quy 12V, 200Ah
Hình 3. 18. Ắc quy GS N200
Thông số Giá trị
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học
Điện áp 12V
Dung lượng 200Ah
Kích thước(mm) 514x278x218
Bảng 3. 8. Thông số ắc quy
3.4.10. Công tắc hành trình
Công tắc hành trình hay còn gọi công tắc giới hạn hành trình là dạng công tắc dùng để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động. Nó có cấu tạo như công tắc điện bình thường nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó. Công tắc hành trình là loại không duy trì trạng thái, khi không còn tác động sẽ trở về vị trí ban đầu.
Nó hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi cơ năng thành điện năng. Có nghĩa là dựa vào sự di chuyển của một vật để điều khiển đóng ngắt tín hiệu điện. Như tên gọi của nó, chức năng chính là để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động.
Như hình trên, chúng ta có thể thấy cấu tạo vô cùng đơn giản của công tắc hành trình. Bao gồm có: cần tác động, chân COM, chân thường đóng (NC), chân thường hở (NO). Ở điều kiện bình thường, tiếp điểm giữa chân COM và chân NC sẽ được đấu với nhau. Khi có lực tác động lên cần tác động thì tiếp điểm giữa chân COM và chân NC sẽ hở và chuyển qua chân COM và chân NO.
Hình 3. 19. Công tắc hành trình
Đồ án tốt nghiệp Bộ môn máy và ma sát học Cơ cấu tác động Loại cần gạt có con lăn
Nhiệt độ hoạt động -55C đến 85C
Lực tác động 1.67N max
Lực hồi về 0.42N min
Độ dịch chuyển 0.76 mm
Trọng lượng 28.6g
Bảng 3. 9. Thông số kĩ thuật của công tắc hành trình