IRF840 là MOSFET kênh N được đóng gói TO-220. Nó được thiết kế cho các ứng dụng điện áp cao lên đến 500V với khả năng chuyển mạch tốc độ cao. Nó có thể được sử dụng cho cả mục đích công tắc và khuếch đại. Là một công tắc, nó có thể điều khiển tải tối đa 8A và tải lên tới 30A ở chế độ xung. Thiết bị có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện áp cao như nguồn điện, bộ điều khiển động cơ, UPS, … Ngoài ra IRF840 cũng có thể được kết nối và điều khiển trực tiếp với đầu ra của mạch tích hợp.
Công suất tiêu tán tối đa là 125W do đó nó cũng có thể được sử dụng trong các mạch khuếch đại âm thanh.
Hình 3.39- MOSFET IRF840
Tính năng / Thông số kỹ thuật:
- - - - - -
Loại gói: TO-220 Loại transistor: Kênh N
Điện áp tối đa từ cực máng đến cực nguồn: 500V
Điện áp tối đa từ cực cổng đến cực nguồn phải là: ± 20V Dòng cực máng liên tục tối đalà: 8A
Dòng cực máng xung tối đa là: 32A
74
- - -
Công suất tiêu tán tối đa là: 125W
Điện áp tối thiểu cần thiết để dẫn: 2V đến 4V
Nhiệt độ lưu trữ và hoạt động phải là: -55 đến +150 độ C. Sơ đồ chân:
Hướng IRF840 phía trước mặt thì sơ đồ chân theo thứ tự từ trái qua phải lần lượt là chân cổng G, chân máng D, chân nguồn S.
Hình 3.40- Sơ đồ chân IRF840 3.3.6- Xy lanh khí nén
Là một thiết bị trong hệ thống khí nén. Nó đóng vai trò chấp hành quan trọng khi chuyển hóa nguồn năng lượng của khí nén thành động năng để thực hiện tác động lực đóng, mở, kéo, đẩy, ép…tùy vào công việc thực tế.
75
Hình 3.41- Xy lanh khí nén
Ngoài tên gọi xi lanh khí thì nó còn có thể gọi với nhiều tên khác nhau như: Ben khí, ben hơi. Thiết bị cơ học nhưng có kết hợp với chuyển động và vận hành bằng việc cung cấp khí nén.
Cũng giống với các thiết bị khác, ben khí nén được cấu thành từ nhiều bộ phận như: ty, nòng, thân trụ, cửa cấp khí vào, cửa cấp khí ra, phớt…
Hình 3.42- Cấu tạo xy lanh khí nén
76
Xi lanh khí nén tròn MAL tác động kép: - - - - - - - - Hình thức hoạt động: Tác động kép
Lưu chất hoạt động: Khí nén (được lọc với độ hạt tiêu chuẩn 40μm) Áp suất vận hành: 0.1~0.9Mpa (1~9kgf/cm2)
Áp suất tối đa: 1.35Mpa (1.35kgf/cm2) Nhiệt độ môi trường: -5~70oC
Giảm chấn: Cao su giảm chấn
Cổng ren: M5 (đối với Fi16), 1/8" (đối với Fi20 - Fi25 - Fi32 - Fi40) Vật liệu thân: Nhôm nguyên khối.
Hình 3.43- Xy lanh tròn MAL tác động kép hành trình 50mm 3.3.7- Van điện từ khí nén
Van điện từ khí nén AIRTAC 4V210-08 là loại van khí nén 5/2 có 5 cổng 2 vị trí và 1 đầu coil điện, kích hoạt và điều khiển bằng điện, thường được dùng để điều khiển xi lanh khí nén. - - Kích thước cổng: 1/4” (ren 13mm). Kích thước cổng xả: 1/8″ (ren 9.6). 77 download by : skknchat@gmail.com
- Áp suất hoạt động: 0.15 – 0.8 MPa.
- Loại van hơi 5 cửa 2 vị trí. (1 đầu coil điện)
- Hãng sản xuất: AIRTAC (Đài Loan)
- Nhiệt độ hoạt động: -20~70 độ C.
Trong đồ án, nhóm sử dụng van 4V210-08 là loại van khí nén 5/2 có1 đầu coil điện (Ren 13mm).
Hình 3.44- Van khí nén điện từ
78
3.3.8- Bộ nguồn
Hình 3.45- Nguồn Adapter 12V-2A 5.5*2.1mm
Thông số kỹ thuật:
- Đầu vào: 100 -240V 50/60Hz;
- Đầu ra: 12V - 2A.
Các thông số chỉ ra Adapter này sẽ biến đổi nguồn vào AC thành nguồn ra DA. Điều này có nghĩa là adapter sẽ hoạt động ổn định khi bạn cung cấp cho nó nguồn điện đầu vào trong khoảng 100 – 220V thành nguồn điện đầu ra chuẩn 20V.
Cường độ dòng điện chuẩn của nguồn 220V thường là 12A các thiết bị sử dụng adapter phải có cường độ thấp hơn con số này.
- Nguồn Adapter 12V-2A 5.5*2.1 mm đáp ứng CEC năng lượng hiệu quả
- Cung cấp năng lượng với đầu kết nối 2.1mm x 5.5mm
- Kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ.
79
- Độ bền cao: Nguồn Adapter có tuổi thọ trung bình 3 năm với thời gian sử dụng được tính toán là 8 tiếng/ngày.
- - -
Quy định điện áp ổn định. Chất lượng SMPS tốt
Có thể thay thế adapter thấp hơn như 12V 0.5A/ 1A…
Ứng dụng của bộ Adapter:
- Adapter 12V cung cấp điện cho LED, SMD (Công nghệ LED tiên tiến nhất
hiện nay), đèn LED Strip, RGB LED Strip,...
- Đây là nguồn điện lý tưởng cho các bộ định tuyến / Modem / Điện thoại di
động / máy nghe nhạc Mp3 / POS Máy móc...
- Đặc biệt thích hợp cấp điện cho Router, Wifi Router an ninh / thu máy ảnh và
một số máy ảnh CCTV tiên tiến, máy nghe, Set Top Box, sạc hoặc bất kỳ tiện ích theo đánh giá của các thiết bị.
- Nguồn Adapter 12V-2A 5.5*2.1 mm là một sự thay thế lý tưởng cho một bộ
định tuyến mạng không dây như: Netgear DG834, DG834GT, DG934... cộng với một loạt các router không dây khác…
- Bảo vệ quá áp và ngắn mạch.
80
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 4.1- Sơ đồ khối của hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao
Hình 4.46- Sơ đồ khối hệ thống phân loại sản phẩm chiều cao 4.2- Thiết kế mạch điều khiển
Altium Designer trước kia có tên gọi là Protel DXP, là một trong những công cụ vẽ mạch điện tử mạnh nhất hiện nay. Được phát triển bởi hãng Altium Limited. Altium Designer là một phần mềm chuyên ngành được sử dụng trong thiết kế điện tử. Đây là một phần mềm mạnh với nhiều tính năng thú vị, tuy nhiệ phần mềm này ít được biết đến hơn so với các phần mềm cùng chức năng khác như ORCAD hay PROTEUS.
81
Hình 4.47- Phần mềm thiết kế mạch Altium
Altium Designer có một số đặc trưng sau:
Giao diện thiết kế, quản lí và chỉnh sửa thân thiện, dêc dàng biên dịch, quản lí file, quản lí phiên bản các tài liệu thiết kế.
Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây tự động theo thuật toán tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện. Hỗ trợ cho việc tìm các giải pháp thiết kế hoặc chỉnh sửa mạch, linh kiện có sẵn trước theo các tham số mới.
Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ các thông tin linh kiện, dữ liệu bản vẽ, kích thước và số lượng.
Hệ thống các thư viện linh kiện phong phú, chi tiết và hoàn chỉnh bao gồm tất cả các linh kiện nhúng, số và tương tự.
Đặt và sửa đối tượng trên các lớp cơ khí, định nghĩa các luật thiết kế, tùy chỉnh các lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện trên PCB.
Mô phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh ,mạch điện trung thực trong không gian 3 chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mô hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện , cấu hình cả 2D và 3D.
Hỗ trợ thiết kế PCB sang FFGA và ngược lại.
82
Hình 4.48- Sơ đồ mạch nguyên lí của mạch điều khiển
83
Hình 4.49- Mạch 2D PCB (mặt trên, mặt dưới)
84
Hình 4.50- Mạch 3D PCB 4.3- Lập trình điều khiển hệ thống
4.3.1- Phần mềm Arduino IDE
Arduino IDE là một phần mềm mã nguồn mở chủ yếu được sử dụng để viết và biên dịch mã vào module Arduino.
Đây là một phần mềm Arduino chính thức, giúp cho việc biên dịch mã trở nên dễ dàng. Nó có các phiên bản cho các hệ điều hành như MAC, Windows, Linux và chạy trên nền tảng Java đi kèm với các chức năng và lệnh có sẵn đóng vai trò quan trọng để gỡ lỗi, chỉnh sửa và biên dịch mã trong môi trường.
Có rất nhiều các module Arduino như Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Leonardo, Arduino Micro và nhiều module khác. Trong phạm vi đồ án này, nhóm sử dụng module Arduino Nano. Mỗi module chứa một bộ vi điều khiển trên bo mạch được lập trình và chấp nhận thông tin dưới dạng mã. Mã chính, còn được gọi là sketch, được tạo trên nền tảng IDE sẽ tạo ra một file Hex, sau đó được chuyển
85
và tải lên trong bộ điều khiển trên bo. Môi trường IDE chủ yếu chứa hai phần cơ bản: Trình chỉnh sửa và Trình biên dịch, phần đầu sử dụng để viết mã được yêu cầu và phần sau được sử dụng để biên dịch và tải mã lên module Arduino.
Môi trường này hỗ trợ cả ngôn ngữ C và C ++.
Khi người dùng viết mã và biên dịch, IDE sẽ tạo file Hex cho mã. File Hex là các file thập phân Hexa được Arduino hiểu và sau đó được gửi đến bo mạch bằng cáp USB. Mỗi bo Arduino đều được tích hợp một bộ vi điều khiển, bộ vi điều khiển sẽ nhận file hex và chạy theo mã được viết.
Arduino IDE bao gồm các phần khác nhau
1. Window bar 2. Menu bar 3. Phím tắt 4. Text Editor 5. Output Panel 86 download by : skknchat@gmail.com
Hình 4.51- Giao diện lập trình trên phần mềm Arduino IDE 4.3.2- Lưu đồ thuật toán
Hình 4.52- Lưu đồ thuật toán
87
Hình 4.8- Lưu đồ hoạt động
4.3.3- Code điều khiển
(Phụ lục 1)
88
LỜI KẾT
Trên đây là bản báo cáo đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm
theo chiều cao của chúng em. Đây là một đề tài có tính thực tế cao, trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngày càng phát triển với sự cạnh tranh không ngừng từ các nước trên thế giới. Đòi hỏi năng suất và chất lượng phải được cải thiện nhờ dây chuyền máy móc hiện đại thay thế lao động thủ công của con người.
Như vậy trong đồ án tốt nghiệp chúng em đã được tìm hiểu được cách xây dựng một mô hình hệ thống phân loại sản phẩm theo chiều cao, từ tính toán thiết kế hệ thống cơ khí đến lập trình điều khiển hoạt động. Công việc hoàn thành bao gồm:
- Tổng quan về hệ thống sản xuất thông minh
- Xây dựng bản vẽ 2D hệ thống phân loại bằng phần mềm AutoCad.
- Dựng mô hình 3D bằng Solidworks
- Tính toán các thông số cơ khí
- Tìm hiểu nguyên lí hoạt động và vận dụng một số linh kiện điện tử
- Xây dựng sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển
- Lập trình điều khiển hệ thống tự hoạt động
Qua đề tài trên em đã biết cách vận dụng những kiến thức chuyên môn được đào tạo ở trường ….. trong thời gian qua vào với thực tế cuộc sống nhất là với công nghiệp. Không chỉ vậy qua đồ án này chúng em cũng học được rất nhiều như kĩ năng làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, tìm tài liệu, viết báo cáo… rất có ích cho sau này. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy …. Cùng các thầy cô trong bộ môn Cơ Điện Tử đã giúp chúng em hoàn thành đề tài này.
Do giới hạn về thời gian cũng như kiến thức trong đồ án này, chúng em mới đã giải quyết một số vấn đề cơ bản trong việc thiết kế hệ thống phân loại sản phẩm theo
chiều cao. Tuy nhiên, ngoài ra còn rất nhiều vấn đề cần phải giải quyết và 89
khắc phục để có thể trở thành một sản phẩm hoàn thiện và áp dụng tốt, phục vụ tốt trong cuộc sống nói chung và ngành công nghiệp nước nhà nói riêng vì vậy chúng em rất vui mừng và mong muốn quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến để đề tài này hoàn thiện hơn nữa.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
90
TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo trình, bài giảng
[1] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí (tập một), Nhà xuất bản giáo dục, 2006.
[2] Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế dẫn động cơ khí (tập hai), Nhà xuất bản giáo dục, 2006.
[3] Nguyễn Ngọc Phương, Giáo trình điều khiển khí nén
[4] Nguyễn Trọng Hiệp, Giáo trình chi tiết máy, NXB Giáo dục [5] Trịnh Chất, Cơ sở thiết kế máy, Nhà xuất bản giáo dục
[6] Thư viện sản phẩm 3D Grabcad
91
PHỤ LỤC 1- CODE ĐIỀU KHIỂN ROBOT LEO CẦU THANG
#include<LiquidCrystal.h> #include<LiquidCrystal_I2C.h> #include<Wire.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); #define fet1 5//dk dong co
#define fet2 6//xy lanh 1 #define fet3 7//xy lanh 2 #define tc3 8// nguong 1 #define tc2 9//nguong 2 #define tc1 10//cam bien cuoi #define time_delay 500 #define time_xl 800 //so sp loai 1,2,3 int n1=0; int n2=0; int n3=0; void setup() { pinMode(fet1|fet2|fet3,OUTPUT); pinMode(tc1|tc2|tc3,INPUT_PULLUP); digitalWrite(fet1,HIGH);//cho bang tai chay lcd.init(); lcd.backlight(); } void loop() { if(digitalRead(8)==0){ delay(time_delay); 92 download by : skknchat@gmail.com
digitalWrite(fet1,LOW);//ngung bang tai
digitalWrite(fet2,HIGH);// gat sp > chieu cau tc3 delay(time_xl); digitalWrite(fet2,LOW); digitalWrite(fet1,HIGH); n1++; lcd.clear(); } else if(digitalRead(9)==0){ delay(time_delay);
digitalWrite(fet1,LOW);//ngung bang tai
digitalWrite(fet3,HIGH);// chieu cao tc2<gat sp < chieu cao tc3 delay(time_xl); digitalWrite(fet3,LOW); digitalWrite(fet1,HIGH); n2++; lcd.clear(); } else if(digitalRead(10)==0){ delay(time_delay);
n3++; //cho sp co chieu cao <tc1 ra khoi bang tai lcd.clear(); } lcd.setCursor(0,0) ; lcd.print("n1"); lcd.setCursor(5,0) ; lcd.print("n2"); 93 download by : skknchat@gmail.com
lcd.setCursor(12,0) ; lcd.print("n3"); lcd.setCursor(0,1) ; lcd.print(n1); lcd.setCursor(5,1) ; lcd.print(n2); lcd.setCursor(12,1) ; lcd.print(n3); } 94 download by : skknchat@gmail.com