Đặc điểm của hệ thống đo:
- Hệ thống sử dụng cảm biến hồng ngoại được bố chí trên xi lanh 1 đẩy phôi vào vị trí khoan và một cảm biến hồng ngoại lắp trên xi lanh giữ để xác nhận phôi đã vào vị trí khoan.
- Cảm biến hổng ngoại được sử dụng trong hệ thống máy khoan cấp phôi tự động. 2.4.1 Các linh kiện sử dụng
a) Bộ điều khiển:
- Chức năng: Điều khiển nhận các lệnh từ nút nhấn, thực hiện phát lệnh ra driver để xi lanh hoạt động, đọc cảm biến quang và điều khiển các động cơ vận hành của hệ thống.
Sử dụng bộ điều khiển PLC misubishi FX 1N 24MR:
Hình 2.181: PLC mitsubishi Fx 1N 24MR
Thông số kỹ thuật:
- Số ngõ vào: 14
- Số ngõ ra: 10, Relay.
- Nguồn cung cấp: 110-240 VAC
- Đồng hồ thời gian thực - Bộ đếm tốc độ cao đến 60kHz. - Ngõ ra xung đến 100kHz. - Có thể mở rộng 14 đến 128 ngõ vào/ra. - Truyền thông RS232C, RS 485. - Kích cỡ W x H x D: 75 x 90 x 75. Hình 2.19: Kích thước PLC
Sơ đồ đấu dây:
Hình 2.20: Sơ đồ đấu dây ngõ vào
Hình 2.21: Sơ đồ đấu dây ngõ ra
b) Cảm biến hồng ngoại
Nguyên lí hoạt động của cảm biến hồng ngoại:
- Nó gồm có 1 con mắt phát và 1 con mắt thu hồng ngoại khá to. Bên trong là bộ phận xử lí . Ở đuôi thì có con biến trở điều chỉnh khoảng cách phát hiện, đèn báo
và một sợi dây đen to, bên trong sợi dây ấy có 3 sợi nhỏ màu xanh dương, màu nâu và màu đen. Khi mắt phát thì phát ra, nếu đánh trúng vật cản thì phản xạ lại vào mắt thu, mắt thu báo về cho ta biết.
Ưu điểm
Rẻ. Dễ mua.
Sử dụng thuận tiện, đơn giản.
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 là loại 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 hống ngoại với dải tần số chuyên biệt cho khả năng chống nhiễu tốt kể cả ở điều khiện ánh sáng ngoài trời.
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 có thể chỉnh khoảng cách mong muốn thông qua biến trở trên cảm biến ( khoảng cách lên đến 30cm tăng độ chính xác cao lên rất nhiều), ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở NPN nên cần thêm trở kéo lên VCC (khoảng 1~10k Ohm) trước khi giao tiếp với PLC.
Thông số kỹ thuật:
- Model: E3F-DS30C4
- Dạng đóng ngắt: Thường mở (NO - Normally Open)
- Số dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp nguồn DC và 1 dây tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN). - Nguồn điện cung cấp: 5VDC.
- Khoảng cách phát hiện: 10~30cm.
- Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở. - Dòng kích ngõ ra: 200mA
- Ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở NPN- (tín hiệu kích âm), khi không tác động ngõ ra ở mức 1, khi tác động ngõ ra ở mức 0, nên cần thêm trở kéo lên VCC (khoảng 1~10k Ohm) trước khi giao tiếp với PLC.
- Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ. - Kích thước: 70 x 24mm
Hình 2.22: Cảm biến tiệm cận hồng ngoại E3F-DS30C4 30cm NPN
Hình 2.23: Một số ứng dụng trong thực tế
Hình 2.24: Một số ứng dụng trong thực tế khác
Ứng dụng để đo mực nước (Nước không trong suốt). Phát hiện hoặc đếm sản phẩm trong dây truyền. Ứng dụng trong Robot dò đường.
Thiết bị hỗ trợ người mù.
Thậm chí là thiết bị chống trộm.
Và còn nhiều ứng dụng khác nằm trong bộ não của bạn. Đồ chơi.
Hình 2.25: Nguồn 24v
Thông số kỹ thuật
Công suất đầu ra : 51 - 100W Dòng: 0-4.2A
Điện áp đầu ra : 24 V Tần số đầu ra : 47-63Hz Số mô hình : LP-1100D-24
Điện áp đầu vào : 95-132VAC, 176-264VAC, 248-373VDC
d) Rơle trung gian 8 chân cả đế
Relay trung gian về cơ bản là một thiết bị rơ le điện từ với kích thước nhỏ, có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển hoặc là làm nhiệm vụ khuếch đại. Trong sơ đồ điều khiển, relay trung gian thông thường được lắp đặt ở vị trí trung gian, nó nằm giữa những thiết bị điều khiển công suất nhỏ và các thiết bị điều khiển có công suất lớn hơn.
Hình 2.26: Role trung gian 8 chân
- Điện áp cuộn hút: 24VDC - Số chân: 8 chân.
- Số tiếp điểm: 2 tiếp điểm NO (thường mở), 2 tiếp điểm NC (thường đóng). - Số lần đóng cắt: 200.000 lần.
- Đế bắt vít. - Dòng max: 10A Cấu tạo:
- Thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây. Lõi thép động được găng bởi lò xo cùng định vị bằng một vít điều chỉnh. Cơ chế tiếp điểm bao gồm tiếp điểm nghịch và tiếp điểm thuận.
Hoạt động:
- Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
- Rơ le có 2 mạch độc lập nhau hoạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
e) Module relay 1 kênh 5V
Hình 2.27: Module relay 1 kênh 5V
- Module Relay 1 kênh 5V dùng dòng điện nhỏ của vì điều khiển arduino, PLC, esp8266 để điều khiến các thiết bị điện, đồ dùng điện hoạt động ở mức điện áp cao như điện sinh hoạt, hay trong các ứng dụng thiết bị thông minh.
- Sản phẩm có kích thước nhỏ gọn gàng và để dàng sử dụng với chi phí thấp
- Tuy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà chúng ta sẽ chọn cho mình một bộ sản phẩm phù hợp nhất.
Thông số kĩ thuật:
- Màu sắc: Xanh, chất liệu mạch FR4
- Cỏ 4 lỗ để bắt vít cố định có đường kính 3,1mm -Opto 817C cách li, chống nhiễu tốt.
- Led báo động ngắt trên Relay.
- Điện đó nuôi 5VDC
- Đầu ra điền thể đóng ngắt tối đa 30VDC110A 250VAC10A
f) Cầu dao an toàn
- Cầu dao an toàn là thiết bị đóng cắt trong hệ thống điện. - Dòng Điện Định Mức (A): 10A
Hình 2.28: Aptomat
2.4.2 Thiết kế mạch điều khiển và xử lý tín hiệu
Hệ thống gồm có : 2 cảm biến hồng ngoại
+ Khi đưa phôi vào vị trí khoan : khi xác định phôi đến vị trí cho xilanh 1 đẩy thì cảm biến hồng ngoại sẽ báo cho xi lanh 1 biết.
+ Khi phôi đến vị trí cần khoan: cảm biến hồng ngoại thứ 2 bố trí tên xilanh 2 sẽ thông tin cho xi lanh 2 và xi lanh 2 sẽ thực hiện nhiệm vụ giữ.
- Đầu vào: chịu tác động từ bên ngoài - Kết nối: qua dây dẫn
- Đấu ra: tiếp điểm được đóng lại tác động đến van - Sử dụng: + PLC
+ Phần mềm: GX developer
+ Code chương trình điều khiển máy khoan cấp phôi tự động Code điều khiển
*Code:
Hình 2.30: Network 2
Hình 2.32: Network 4
2.5 Tổng hợp vật vật tư sử dụng
Bảng 2.1: Tổng hợp các vật tư cần sử dụng
STT Tên vật tư Hình ảnh Thông số Số
lượn g Ghi chú 1 PLC PLC misubishi FX1N 24MR 1 Mua
2 E3F-DS30C4 E3F- DS30C4 30cm NPN 2 mua 3 Role 5 mua 4 Relay 5V 1 chanel Module relay 1 kênh 5V 3 mua 5 Module Chuyển đổi nguồn Module Chuyển đổi nguồn LP- 1100D 24M 1 mua 6 Cầu dao an toàn Sino Vanlock 30A-CB 1 mua
7 Xilanh 1 mua 8 Động cơ 1 mua 9 Động cơ ME-DM- 17674 300- 500(W) 1 mua
10 Động cơ 57HS21A 1 mua
9 Dây điện 10 m mua
10 Đầu cos 100 mua
11 Băng tải
24V -6x40cm
1 mua
12 Ray trượt 1 mua
13 Vit-me 1 mua
2.6 Kết luận
Qua chương này giúp em hiểu rõ hơn về : - Các bước thiết kế một hệ thống cơ điện tử.
- Được tìm hiểu kĩ hơn và thực hành tính cách tính công suất động cơ từ đó chọn động cơ sao cho phù hợp với hệ thống.
- Hiểu rõ hơn về cách sử dụng các linh kiện trong hệ thống, cách thức nối mạch đi dây cũng như hiểu rõ hơn về hệ thống thiết kế.
- Việc sử dụng hay cách bố trí linh kiện cũng rõ ràng, hạn chế các tác nhân nhiễu gây ảnh hưởng xấu tới hệ thống xử lý của bộ điều khiển.
CHƯƠNG 3
THI CÔNG VÀ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM
3.1 Thi công sản phẩm
Do điều kiện không cho phép nên chúng em mới thực hiện ở cấp độ mô phỏng trên phân mềm 3D SolidWorks. Dưới đây là một số hình ảnh mô phỏng sản phẩm của chúng em.
Hình 3.34: Mô phỏng 3D
Hình 3.35: Mô phỏng 3D
Hình 3.37 : Giá đỡ và gá xi lanh đẩy
Hình 3.39 : Cụm khoan phôi và tịnh tiến mũi khoan
3.2 Đánh giá sản phẩm
- Độ chính xác khi dừng đúng theo yêu cầu.
- Tốc độ di chuyển băng tải và mũi khoan phù hợp . - Gia tốc lớn nhất cho phép
- Trọng lượng không tải: 3 kg - Kích thước cơ bản: 50x50x40 cm
- Độ chính xác động học, động lực học : quá trình hãm của động cơ chính xác và không xảy ra hiện tượng trượt.
- Tính công nghệ gia công, vật liêu, lắp ghép, tính thẩm mĩ : vật liệu bằng thép, nhôm và mica có tính thẩm mĩ cao.
- Yêu cầu bảo dưỡng : các cơ cấu truyền động phải được bôi trơn và bảo dưỡng thường xuyên .
- Khả năng nâng cấp : có thể nâng cấp phẩn cứng và phầm mềm để tạo nên một hệ thống mang tính tự đông ,có độ linh hoạt cao.
3.3 Kết luận
Qua chương này chúng em đã được thực hành nhiều hơn với phần mềm thiết kế 3D và mô phỏng sản phẩm thông qua phần mềm. Và đối với hệ thống thì:
- Hệ thống máy khoan theo lí thuyết hoạt động ổn định, không xảy ra hiện tượng trượt.
- Có khả năng kéo được tải trọng lớn hơn cho phép ban đầu khi thiết kế. - Chuẩn kích thước so với bản vẽ.
KẾT LUẬN CHUNG
Sau hơn hai tháng nghiên cứu và thực hiện đề tài, với sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn cơ điện tử Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp và đặc biệt là thầy Vũ Đức Vương cùng với sự nỗ lực của bản thân, chúng em đã hoàn thành đồ án của mình theo yêu cầu đề ra.
Trong quá trình làm đồ án, chúng em đã nghiên cứu tìm hiểu thêm một số sách và tài liệu tham khảo và sự hướng dẫn chỉ bảo của giáo viên hướng dẫn nên đã thu được những kiến thức thiết thực:
- Hiểu được công nghệ và cách thức vận hành của hệ thống máy khoan cấp phôi tự động.
- Thiết kế, mô phỏng mô hình máy khoan cấp phôi tự động đáp ứng được yêu cầu công nghệ.
Tuy nhiên, do thời gian và vốn kiến thức còn hạn hẹp nên đồ án của chúng em vẫn còn một số hạn chế. Cần quan tâm hơn nữa đến tính thẩm mĩ của mô hình, tìm hiều thêm về những công nghệ hiện đại, ứng dụng máy khoan được thiết kế hiện đại và hoạt động hiệu quả hơn. Trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo trong bộ môn để đồ án được hoàn thiện hơn. Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn và các thầy cô giáo trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ để chúng em hoàn thành đồ án.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bài giảng thiết kế hệ thống Cơ điện tử -Bộ môn Cơ Điện Tử-Khoa Cơ Khí- Trường Đại học Kĩ thuật Công Nghiệp – Đại học Thái Nguyên.
[2] Trang web tra hệ số ma sát giữa các vật liệu “FRICTION COEFFICIENT OF MATERIALS” - https://piping-designer.com/index.php/properties/878-tables/2718- friction-coefficient-of-materials-table và https://mechguru.com/machine- design/typical-coefficient-of-friction-values-for-common-materials
[3] 01-48 K2&K2S catalog_Asiamaster_EN lo 190115
[4] Chế độ cắt gia công cơ khí – Nguyễn Ngọc Đào-Trần Thế San-Hồ Viết Bình – Khoa cơ Khí Chế Tạo Máy, Đại học Sư phạm Kĩ thuật TP.HCM- Nhà xuất bản Đà Nẵng.
[5] Website của các hãng : item.taobao.com, www.alibaba.com, www.anilam.com, https://www.aliexpress.com ……..
[6] Đề tài: Thiết kế máy khoan tự động – Tài liệu.vn. [7] Đồ án: Thiết kế máy khoan tự động – Tài liệu ebook. [8] https://www.youtube.com/watch?v=xiZnRlOqh00