3.3.1 Tổng quan về hệ thống điện
Hình 3.17: Tổng quát hệ thống điện
Hệ thống điện của Máy pha chế tự động được chia thành các mục nhỏ gồm:
- Khối cấp nguồn: 5v,9v,12v.
- Khối đầu vào: cảm biến, relay, module HC-05. - Khối đầu ra: động cơ bước, động cơ DC, bơm nước.
3.3.2Hệ thống điện đầu vào
❖ Đấu nối module HC-05 với Arduino
Để kết nối điều khiển được arduino thông qua điện thoại ta cần dùng modul blutooth HC-05.
Modul HC-05 gồm 3 chấn: VCC, GND và chân out kết nối với 3 chân Arduino 5v, GND và chân 4 của arduino.
Hình 3.18: Sơ đồ nối chân của arduino với HC-05
❖ Đấu nối cảm biến với arduino
Hệ thống sử dụng cảm biến hồng ngoại: là một thiết bị điện tử có khả năng đo và phát hiện bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh.
Mô-đun cảm biến IR rất nhạy, đặc biệt khi bạn thay đổi ngưỡng thành khoảng cách lớn hơn (hơn 15 cm). Nó có thể tạo ra tín hiệu giả hoặc nhiễu điện. Đảm bảo rằng cáp kết nối thật chặt và mô-đun phải được lắp đặt theo cách không có chuyển động trên cảm biến.
Cảm biến hồng ngoại gồm 6 chân: key, VCC, GND, TXD, RXD, Stato. Nhưng ta chỉ dùng 4 chân kết nối với arduino: VCC-5v, GND-GND, TXD- TXD, RXD-RXD.
Hình 3.19: Sơ đồ nối dây cảm biến với Arduino
Hệ thống điện đầu ra
❖ Đấu nối động cơ bước
Động cơ bước sử dụng Động cơ 28BYJ-48, để điều khiển được nó cần
dùng 1 driver để điều khiển, trong hệ thống sử dụng driver ULN2003. Động cơ step gồm 5 dây cần đấu nối trực tiếp với 5 chân của driver.
Để cấp xung điều khiển cho động cơ bước cần cấp nguồn 12v cho driver và nguồn 9v cho arduino.
❖ Đấu nối bơm và động cơ khuấy
Để kết nối bơm và động cơ khuấy với arduino ta cần thông qua module Relay 5v để điều khiển bơm.
Hình 3.21: Relay 4 kênh 5v
• Gồm 4 relay, điện áp hoạt động 5v điều khiển đầu ra tối đa 220VAC/10A và 30VDC/10A. Đầu vào IN1, IN2, IN3, IN4 nhận tín hiệu cực thấp.
• Mạch điều khiển relay 4 kênh này sử dụng chân kích mức Thấp (0V): khi có tín hiệu 0V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua thường Mở của Relay.
Thông số kĩ thuật:
• Kích thước: 76mm (chiều dài) * 56mm (chiều rộng) * 18.5mm (H) • Trọng lượng: 61g
• Màu sắc: Xanh
• Có 4 lỗ để bắt vít cố định có đường kính 3.1mm, dễ dàng lắp đặt trong hệ thống mạch.
• Opto cách li, chống nhiễu tốt • Có đèn báo đóng ngắt trên Relay. • Sử dụng điện áp nuôi DC 5V.
• IN1…IN4: tín hiệu đầu vào, hoạt động mức thấp • NO1…NO4: Công tắc thường mở
Để bơm và động cơ khuấy có thể hoạt động ta cấp 1 nguồn 5v cho nó. Đầu vào của nguồn là khối relay và đầu ra được nối với bơm, động cơ. Các chân tín hiệu của relay được nối với chân 5,6,7,8 của arduino.
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết quả thực nghiệm
Thiết kế thành công mô hình cơ khí Máy pha chế tự động. Tính toán, hiệu chỉnh các thống số và vật liệu chế tạo để đưa vào chế tạo thực tiễn. Xây dựng được hệ thống đấu nối mạch điện của các linh kiện điện tử gồm: sơ đồ đi dây, sơ đồ nguồn. Thiết kế thành công giao diện người dùng cho hệ thống. Lập trình điều khiển thành công hệ thống. Hiểu được nguyên lý, cách thức vận hành, làm việc của hệ thống bơm, khuấy và cơ cấu tay quay con trượt,. Ngoài kiến thức chuyên môn, thông qua đồ án nhóm hiểu hơn về quá trình chiết rót, pha chế các loại chất lỏng trong thực tế. Các công nghệ hiện đại mà các công ty, xí nghiệp hiện đang sử dụng, từ đó trang bị được những kiến thức thực tế cần thiết cho công việc sau này.
Hình 4.1: Mô hình thực tế
Bên cạnh những kết quả đã đạt được thì đồ án vẫn còn một số hạn chế cần khác phục như: Phần thiết kế cơ khí mới chỉ ở mức mô hình nhỏ, các loại vật liệu thực tế có thể có những sự thay đổi. Phần code cần phải tối ưu hơn từ đó mới tăng được năng suất hoạt động của hệ thống.
4.2 Đánh giá kết quả thu được
Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp nhóm đã rất cố gắng để hoàn thiện tính toán, thiết kế, chế tạo mô hình máy pha chế tự động một cách tốt nhất có thể.
Tuy nhiên do trong thời gian ngắn, kinh nghiệm làm thực tế về thiết kế gia công cơ khí,lắp ráp, linh kiện và chi tiết cơ khí khó tìm, lập trình điều khiển, cũng như kiến thức chuyên môn về lĩnh vực này còn gặp phải nhiều khó khăn nên mô hình vẫn còn nhiều hạn chế cần cải thiện.
4.3 Hướng phát triển trong tương lai
Do thời gian làm đồ án có hạn nên đồ án của nhóm em không thể tránh khỏi những thiếu sót. Còn rất nhiều vấn đề mà đồ án cần cải thiện thêm trong tương lai.
• Nghiên cứu và cải tiến hệ thống điều khiển máy trên app điện thoại để người dùng có trải nghiệm máy tốt nhất.
• Cần cải tiến thêm về tốc độ , thời gian xử lí.
• Chế tạo lại mô hình, đi dây hợp lý, tăng độ thẩm mỹ cho máy. •Nâng cấp thêm nhiều chức năng khác cho máy.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]TrịnhCất - LêVănTuyển (2014), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, NXB giáo dục, Hà Nội.
[2]PGS.NguyễnThanhNam (2011), Phương Pháp Thiết Kế Kỹ Thuật, Đại học Bách Khoa TP Hồ CHí Minh.
[3]TS.NguyễnHữuLộc (2015), Cơ sở thiết kế máy, Đại học quốc gia TPHCM, HCM.
[4]GS.TS.TrầnVănĐịch, Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy.
[5]BùiHảiTriều, Hệ thống điều khiển khí nén và thủy lực, NXB Giáo dục, Hà Nội.
[6]HoàngMinhCông (2011), Giáo trình cảm biến công nghiệp, NXB xây dựng.
PHỤ LỤC
Hình 0.1: Bản vẽ mô hình tổng thể
Hình 0.3: Bản vẽ cơ khí cơ cấu khuấy
Các phần mềm sử dụng trong đồ án
• Phầm mềm thiết kế 2d Autocad
• Phần mềm thiết kế mô hình cơ khí 3d Solidwords • Phần mềm mô phỏng mạch điện fritzing
Code hệ thống
#include <SoftwareSerial.h> //Thư viện sử dụng bất kỳ 2 chân digital nào để làm chân TX RX
#include <Stepper.h>
const int stepsPerRevolution = 2048;
Stepper myStepper1 = Stepper(stepsPerRevolution, 24, 26, 25, 27); Stepper myStepper2 = Stepper(stepsPerRevolution, 28, 30, 29, 31); Stepper myStepper3 = Stepper(stepsPerRevolution, 32, 34, 33, 35); Stepper myStepper4 = Stepper(stepsPerRevolution, 36, 38, 37, 39); int Relay_N1 = 5;
int Relay_N2 = 6; int Relay_N3 = 7; int Relay_Khuay = 8;
int cambien = 4; //Chân cảm biến nối chân số 4Arduino int giatri;
char docgiatri; //Biến docgiatri kiểu char void setup() { Serial.begin(9600); myStepper1.setSpeed(15); myStepper2.setSpeed(15); myStepper3.setSpeed(15); myStepper4.setSpeed(15); pinMode(Relay_N1, OUTPUT); digitalWrite(Relay_N1, HIGH);
pinMode(Relay_N2, OUTPUT); digitalWrite(Relay_N2, HIGH); pinMode(Relay_N3, OUTPUT); digitalWrite(Relay_N3, HIGH); pinMode(Relay_Khuay, OUTPUT); digitalWrite(Relay_Khuay, HIGH); pinMode(cambien, INPUT); } void loop() { char docgiatri = '0';
if(Serial.available() > 0) //Nếu tín hiệu của bluetooth lớn hơn 0, tức là đã kết nối OK
{
docgiatri = Serial.read(); //Đọc các giá trị trên app được kết nối qua bluetooth và gán vào docgiatri
Serial.println(docgiatri); //in giá trị lên cổng Serial Serial.println(""); } switch (docgiatri) { case '1': { myStepper1.step(stepsPerRevolution); //capcoc delay(1000);
Serial.println("da cap coc");
myStepper2.step(stepsPerRevolution/4); //quay den vi tri cap nguyen lieu
Serial.println("da den vi tri cap nguyen lieu");
giatri = digitalRead(cambien); //Đọc giá trị digital từ cảm biến và gán vào biến giatri
if (giatri == 1) break; else
{
myStepper3.step(-stepsPerRevolution/6); //cap nguyen lieu ran delay(2000);
myStepper3.step(stepsPerRevolution/6); delay(1000);
Serial.println("da cap nguyen lieu ran"); digitalWrite(Relay_N1, LOW);
digitalWrite(Relay_N2, LOW); digitalWrite(Relay_N3, LOW); delay(2000);
digitalWrite(Relay_N1, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 1"); delay(500);
digitalWrite(Relay_N2, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 2"); delay(500);
digitalWrite(Relay_N3, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 3"); delay(1000);
myStepper2.step(stepsPerRevolution/4); //quay den vi tri khuay delay(1000);
Serial.println("da den vi tri khuay"); myStepper4.step(-stepsPerRevolution/2);
delay(500);
Serial.println("motor khuay di da di xuong"); digitalWrite(Relay_Khuay, LOW);
Serial.println("bat motor khuay"); delay(15000);
digitalWrite(Relay_Khuay, HIGH); Serial.println("da khuay xong");
myStepper4.step(stepsPerRevolution/2); delay(500);
Serial.println("motor khuay di len sau khi khuay xong");
myStepper2.step(stepsPerRevolution/4); //quay den vi tri lay do uong delay(1500);
Serial.println("da pha che xong"); } break; } case '2': { myStepper1.step(stepsPerRevolution); //capcoc delay(1000);
Serial.println("da cap coc");
myStepper2.step(stepsPerRevolution/4); //quay den vi tri cap nguyen lieu
delay(1000);
Serial.println("da den vi tri cap nguyen lieu");
giatri = digitalRead(cambien); //Đọc giá trị digital từ cảm biến và gán vào biến gia tri
if (giatri == 1) break;
else {
myStepper3.step(-stepsPerRevolution/6); //cap nguyen lieu ran delay(2000);
myStepper3.step(stepsPerRevolution/6); delay(1000);
Serial.println("da cap nguyen lieu ran"); digitalWrite(Relay_N1, LOW);
digitalWrite(Relay_N2, LOW); digitalWrite(Relay_N3, LOW); delay(2000);
digitalWrite(Relay_N1, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 1"); delay(500);
digitalWrite(Relay_N2, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 2"); delay(500);
digitalWrite(Relay_N3, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 3"); delay(1000);
myStepper2.step(stepsPerRevolution/4); //quay den vi tri khuay delay(1000);
Serial.println("da den vi tri khuay"); myStepper4.step(-stepsPerRevolution/2); delay(500);
Serial.println("motor khuay di da di xuong"); digitalWrite(Relay_Khuay, LOW);
Serial.println("bat motor khuay"); delay(15000);
digitalWrite(Relay_Khuay, HIGH); Serial.println("da khuay xong");
myStepper4.step(stepsPerRevolution/2); delay(500);
Serial.println("motor khuay di len sau khi khuay xong");
myStepper2.step(stepsPerRevolution/4); //quay den vi tri lay do uong delay(1500);
Serial.println("da pha che xong"); } break; case '3': { myStepper1.step(stepsPerRevolution); //capcoc delay(1000);
Serial.println("da cap coc");
myStepper2.step(stepsPerRevolution/4); //quay den vi tri cap nguyen lieu
delay(1000);
Serial.println("da den vi tri cap nguyen lieu");
giatri = digitalRead(cambien); //Đọc giá trị digital từ cảm biến và gán vào biến giatri
if (giatri == 1) break; else
{
myStepper3.step(-stepsPerRevolution/6); //cap nguyen lieu ran delay(2000);
myStepper3.step(stepsPerRevolution/6); delay(1000);
Serial.println("da cap nguyen lieu ran"); digitalWrite(Relay_N1, LOW); digitalWrite(Relay_N2, LOW); digitalWrite(Relay_N3, LOW); delay(2000); digitalWrite(Relay_N1, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 1"); delay(500);
digitalWrite(Relay_N2, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 2"); delay(500);
digitalWrite(Relay_N3, HIGH);
Serial.println("cap xong nguyen lieu long 3"); delay(1000);
myStepper2.step(stepsPerRevolution/4); //quay den vi tri khuay delay(1000);
Serial.println("da den vi tri khuay"); myStepper4.step(-stepsPerRevolution/2); delay(500);
Serial.println("motor khuay di da di xuong"); digitalWrite(Relay_Khuay, LOW);
Serial.println("bat motor khuay"); delay(15000);
digitalWrite(Relay_Khuay, HIGH); Serial.println("da khuay xong");
myStepper4.step(stepsPerRevolution/2); delay(500);
Serial.println("motor khuay di len sau khi khuay xong");
delay(1500);
Serial.println("da pha che xong"); } break; } default: break; } }