a. LCD 1602
LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN). 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2. Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu. Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.
LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN).
5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2.
Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu.
Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.
LCD 16×2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm.
Thông số kĩ thuật của sản phẩm LCD 1602:
Điện áp MAX : 7V
Điện áp MIN : - 0,3V
Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V
Điện áp ra mức cao : > 2.4
Điện áp ra mức thấp : <0.4V
Dòng điện cấp nguồn : 350uA - 600uA
Nhiệt độ hoạt động : - 30 ÷ 75 độ C
b. Mạch điều khiển màn hình LCD1602 giao tiếp với I2C
Mạch điều khiển màn hình LCD16x02 giao tiếp I2C sử dụng IC điều khiển màn hình kí tự gồm 16 cột và 2 dòng giúp tiết kiệm dây nối với vi điều khiển (hoặc Arduino) cho khả năng hiển thị nhanh với nhiều chức năng
Hình 1.29 Mạch điều khiển màn hình LCD 16x02
Thông số kỹ thuật:
Điện áp hoạt động: 3 - 6V
Giao tiếp: I2C
Địa chỉ mặc định: 0x27, có thể mắc vào I2C bus tối đa 8 module (3bit address set)
Jump Chốt: Cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt
Biến trở xoay độ tương phản cho LCD
Kích thước: 41.5 x 19 x 15.3mm
c. Arduino Uno R3
Arduino Uno R3 là 1 linh kiện rất thông dụng, được dùng như là 1 công cụ dùng để lập trình hiển thị đơn giản nhất.
Hình 1.30 Arduino Uno R3
Cấu tạo của Arduino Uno R3:
Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip Atmega328P. Uno có 14 chân I/O digital ( trong đó có 6 chân xuất xung PWM), 6 chân Input analog, 1 thạch anh 16MHz, 1 cổng USB, 1 jack nguồn DC, 1 nút reset. Uno hỗ trợ đầy đủ những thứ cần thiết để chúng ta có thể bắt đầu làm việc.
Bộ nhớ Flash: 32 kB (Atmega328P) – trong đó ...
Chân I/O digital: 14 (có 6 chân xuất xung PWM)
Chân Input analog: 6 (A0 – A5)
Thông số kỹ thuật của Arduino uno R3
Bảng 1-2 Thông số kỹ thuật của Arduino uno R3
Vi điều khiển Atmega328 họ 8 bit
Điện áp hoạt động 5V DC ( chỉ được cấp thông qua cổng USB)
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
d. Vi điều khiển của Arduino Uno R3:
Hình 1.31 Vi điều khiển Arduino Uno R3
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển LCD nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…
e. Thiết kế mạch giao tiếp với LCD của Arduino Để LCD hoạt động thì:
Cần cấp nguồn dương(+) vào chân VDD của LCD, cấp nguồn âm(-) vào chân VSS.
Kết nối chân Baclight Anode với nguồn dương (+) và Backlight Cathode với nguồn âm (-) để điều khiển bật đèn màn hình.
Kết nối chân VEE với biến trở để điều khiển độ sáng màn hình.
Chân R/W kết nối với GND (R/W=0) để ghi dữ liệu vào LCD.
Kết nối chân RS và Enable với board mạch Arduino để giao tiếp với Arduino.
Điều khiển LCD ở chế độ 4 bit, kết nối 4 chân D4, D5, D6, D7 với board mạch Arduino.
Hình 1.32 Mạch điều khiển giữa Uno R3 và LCD 1602
Có thể sử dụng Proteus để giả lập mạch giao tiếp với LCD như hình bên dưới.
Hình 1.33 Sử dụng Proteus để giả lập mạch giao tiếp với LCD
Khi sử dụng mạch giả lập giao tiếp LCD với Arduino thì có thể không cần sử dụng chân VDD, VSS, VEE cũng như Backlight Anode (+) và Backlight Cathode (-).
f. Công tắc hành trình.
1-7: Lò xo 2: Thân công tắc 3: Cần đẩy 4-5-8: Tiếp điểm 6: Tấm lò xo 9: Trục dẫn hướng
Hình 1.34. Cấu tạo công tắc hành trình.
Khi con lăn bị tác động ép lò xo (1) làm tấm lò xo (6) di chuyển xuống phía dưới đến khi tác động lên cần đẩy (3) và nâng trục dẫn hướng (9) lên phía trên. Trên thân (2) có gắn tiếp điểm (4) và (5), trên trục dẫn hướng (9) có gắn tiếp điểm (8). Khi trục dẫn hướng di chuyển lên phía trên thì tiếp điểm hở (4) thành tiếp điểm đóng còn tiếp điểm đóng (5) thành tiếp điểm hở.
Thiết bị nguồn
Dưới đây là sơ đồ mạch ổn áp 5V sử dụng 7805:
Hình 1.35. Thiết bị nguồn
Chúng ta sẽ cấp điện áp đầu vào qua J2 (tương ứng theo các chân âm dương) và điện áp 5V ở ngõ ra sẽ được lấy qua chân J1.
Tụ C1 và C2 để lọc điện áp đầu vào cấp cho chân Vi của IC 7805, tụ C1 có các dụng cung cấp điện áp tạm thời cho chân Vi khi nguồn đột ngột bị sụt áp, tụ C2 là tụ gốm nên trở kháng lớn, C2 có tác dụng ngăn nguồn đầu vào tăng áp đột ngột làm dạng sóng điện áp đầu vào có hình răng cưa.
Tụ C3 và C4 để lọc điện áp cấp cho tải tiêu thụ lấy từ chân Vo của IC 7805, tụ C3 có các dụng cung cấp điện áp tạm thời cho tải khi điện áp tải đột ngột bị sụt áp, tụ C4 trở kháng lớn, C4 có tác dụng lọc nhiễu điện áp đầu ra (nhiễu là các điện áp không mong muốn làm cho dạng sóng điện áp ngõ ra có hình răng cưa).
ra dao động điện từ với tần số cao, khi không có vật dẫn điện nào ở gần bề mặt của cảm biến thì trở kháng trong cuộn dây phụ thuộc vào từ cảm của nó. Khi có vật dẫn điện xuất hiện trong vùng từ trường sẽ phát sinh dòng Foucault cảm ứng, làm thay đổi trở kháng của cuộn dây, độ biến đổi sẽ biến sự thay đổi đó thành dòng ra của cảm biến.
Hình 1.36 Cấu tạo của cảm biến tiếp cận điện từ
Như vậy cảm biến tiếp cận điện từ sẽ có hai trạng thái: ON (khi có vật dẫn điện xuất hiện) và OFF (khi không có vật dẫn điện xuất hiện). Người ta sử dụng dòng ra để điều khiển một quá trình nào đó. Khoảng cảm nhận của cảm biến thường nhỏ hơn 10mm.
Hình 1.37 Hình dáng và ký hiệu cảm biến tiếp cận điện từ
Từ đó, nhóm chọn ra thiết bị cảm biến là cảm biến vật cản hồng ngoại Ir Infrared Obstacle Avoidance.
Hình 1.38 Cảm biến vật cản hồng ngoại Ir Infrared Obstacle Avoidance
Cảm biến vật cản hồng ngoại IR Infrared Obstacle Avoidance được sử dụng để nhận biết vật cản bằng ánh sáng hồng ngoại, cảm biến có cách sử dụng đơn giản với biến trở chỉnh khoảng cách nhận biết vật cản, ngõ ra dạng Digital dễ dàng giao tiếp và lập trình với Vi điều khiển, thích hợp để làm các ứng dụng Robot tránh vật cản, báo trộm, mô hình cửa tự động,...
Thông số kỹ thuật:
Điện áp sử dụng: 3.3~5vDC
Nhận biết vật cản bằng ánh sáng hồng ngoại.
Ngõ ra: Digital TTL
Tích hợp biến trở chỉnh khoảng cách nhận biết vật cản.
đầu hoặc ở 2 đầu các khối quay lệch tâm khi động cơ quay. Chính việc quay lệch tâm này sẽ tạo ra lực rung cho toàn bộ động cơ, động cơ được gắn vào các thiết bị hoặc bộ phận khác thì lực rung sẽ được truyền đi. Bộ phận vỏ của động cơ vô cùng quan trọng vì nó phải chịu lực rung lớn, việc kết nối giữa vỏ động cơ và các bộ phận khác khiến nó vào đảm bảo đủ độ bền. Nên trong công nghiệp vỏ thường được đúc nguyên khối và dính liền với phần chân.
Hình 1.39. Cấu tạo của động cơ rung
b. Nguyên lý hoạt động của động cơ rung:
Khi hoạt động, khối quay lệch tâm sẽ tạo ra lực ly tâm. Chính vì việc không cân bằng sẽ tao ra lực theo hướng trục z và trục x đối với mỗi khối quay lệch tâm
Frequency: Fvibration = (Motor RPM)/60 Force: Fvibration = m * r * w2 m: khối lượng của khối quay lệch tâm
r: độ lệch
w: tốc độ của động cơ
Lực ly tâm được tính theo công thức như trên. Dựa vào mối quan hệ của các thành phần trong công thức, chúng ta có thể kết luận rằng: Một khối quay lệch tâm có khối lượng lớn với độ lệch lớn sẽ tạo ra một lực rung có biến độ lớn. Ngoài ra, khi tăng số vòng quay của động cơ thì lực rung cũng tăng lên.
c. Động cơ rung DRC280
Theo nghiên cứu vào tìm hiểu, chúng em quyết định sử dụng động cơ rung DRC280 cho đề tài.
Hình 1.40. Động cơ rung DRC280
Thông Số Kỹ Thuật Động Cơ Rung DRC280:
Kích thước đầu rung: 20x12x7mm
Tổng chiều dài động cơ (bao gồm cả trục): 42mm
Chiều dài động cơ: 31mm
Đường kính thân máy (không có vỏ): 24mm
Chiều dài trục: 8 mm
1.5 Thiết kế nguyên lý máy đếm vít tự động
Ta có sơ đồ khối về nguyên lý máy đếm vít tự động:
Chọn động cơ DC, dẫn động bằng cơ cấu cam cùng với động cơ rung
Chương 2: THIẾT KẾ MÁY ĐẾM VÍT TỰ ĐỘNG
2.1 Tính toán năng suất
Chọn phôi
Phôi rời là loại phôi sử dụng phổ biến trong quá trình sản xuất hàng loạt và hàng khối , là loại khối đa dạng về hình dạng, phong phú về chủng loại kích thước. Vì vậy, việc phân loại phôi có ý nghĩa rất lớn trong việc lựa chọn cơ cấu cấp phôi. Thông thường , phôi rời được phân loại theo hình dáng. Trong 1 số trường hợp dưa vào các kích thước để phân loại.
Một số loại phôi rời mà chúng ta thường gặp trong thực tế sản xuất là:
Chi tiết hình trụ có chiều dài lớn hơn đường kính (L>D) có 2 dạng sau:
Dạng chi tiết có 1 trục đối xứng:
Hình 2.1. Dạng chi tiết có 1 trục đối xứng
Ta chọn phôi có dạng chi tiết có 1 trục đối xứng: Thông số vít M5
Vật liệu Thép Carbon Khối lượng 0,003 (kg)
Ta có thể thấy phôi của đề tài được sử dụng là phôi rời có 1 trục đối xứng Từ những thông số của vít M5 ở trên , dựa vào những sự tìm hiểu về các loại phễu của chương 1, để phù hợp về lợi ích kinh tế cũng như tính hiệu quả chúng ta sử dụng phễu cấp phôi kiểu cánh gạt
Theo đề bài ứng với năng suất 3000sp/1h ,ta có năng suất của khay nâng theo tham số của cánh gạt và hành trình kép là:
Năng suất của khay nâng theo [1], ta có:
𝑄 = 𝑚. 𝑛. 𝑘 = 𝑛 𝐿
𝑑1. 𝐾 (1) m: số phôi có thể nằm cùng lúc trên 1 cánh gạt L: chiều dài cánh gạt
d1: đường kính ( hoặc chiều dài) phôi dọc theo giá
n: Số hành trình kép trong 1 phút của cánh gạt. Thông thường n = 8÷20 lần/phút,
Các thông số kết cấu của khay nâng:
Chiều dài cánh gạt L=(7÷10).l, trong đó l là chiều dài phôi
d1 là chiều dài của chi tiết theo phương chuyển động( chiều dài chi tiết)
K: hệ số điền đầy của phôi (= 0,35 theo tài liệu tự động hóa quá trình sản xuất) Thay số vào (1) , ta có: 3000 = 𝑛 𝐿 0,11. 0,35↔ n.L=942,85 2.2 Thiết kế sơ đồ động học Hình 2.3. Sơ đồ động học.
Từ sơ đồ động học của máy cấp vít tự động ta dự kiến có sơ đồ kết cấu sơ bộ của máy như sau:
Bảng 2-2 Tên các bộ phận máy đếm vít tự động
1 Khối đỡ 7 Cam nhỏ
2 Bánh răng 8 Trục dẫn động cơ cần gạt
3 Trục quay 9 Động cơ
4 Gá đỡ động cơ 10 Động cơ rung
5 Cam lớn 11 Máng dẫn vít
6 Gối đỡ 12 Khay nâng
2.3 Tính toán thiết kế máy cấp vít tự động 2.3.1 Tính toán thiết kế máng dẫn vít
Hình 2.5. Máng dẫn vít
Theo như năng suất phễu tính theo tham số n và L ở trên ta có:
𝑛. 𝐿 = 942,5
Trong đó: L là chiều dài cánh gạt ta lấy bằng với chiều dài máng dẫn vít n : Hành trình kép ( n=8:20 lần) , ta có bảng thử nghiệm sau:
Bảng 2-3. Bảng thử nghiệm năng suất cấp vít
n 8 10 12 14 15 17 18 19 20 L 120,25 94,25 78,54 67,42 62,83 55,44 52,3 49,6 47,1
Dựa vào chiều rộng của vít M5 là 5mm nên ta chọn chiều rộng máng dẫn là 6mm để vít ko bị rơi xuống , suy ra : A = (5+6).2=22(mm).
Ta có bảng thông số của máng dẫn vít sau:
Bảng 2-4 Báng thông số máng dẫn vít
L B A d n
200(mm) 6(mm) 22(mm) 5(mm) 8(v/p)
2.3.2 Thiết kế hệ thống khay nâng vít
Hình 2.6. Khay nâng vít
Để vít có thể đổ xuống mà không bị rơi ra khỏi máng dẫn vít thì chiều dài khay nâng vít tối thiểu phải bằng chiều dài rãnh dẫn vít:
Lkhay nâng≥Lranh dẫn↔Lkhay nâng =120(mm)
Với năng suất 3000 sp/1h , thì số vít có thể để trên khay nâng là: nvít=3000/60=50 (vít)
Với khối lượng vít M5 là 0,0023(kg), thì khối lượng vít có thể để trên khay nâng là:
mkhaynang = 0,003.50=0,15 (kg)
Giả sử giàn trải 50 vít lên toàn bộ khay nâng thì ta có diện tích khay nâng là:
Skhay nang =50.112.𝜋=5428,28(mm2) Mà:
Skhaynang = L.W=120.W = 5428,28 Suy ra : W ≈56(mm)
Để khay nâng có thể chịu được trọng lượng của vít ta chọn chiều dày thanh B=2(mm)
Để cố định được khay nâng vào máy , phải thỏa mãn điều kiện sau: 2C+A=L , suy ra A>C, ta có bảng thử nghiệm thông số sau:
Bảng 2-5 Bảng thử nghiệm thông số khay nâng
A 100 90 84 80 70
C 10 15 18 20 25
L 120 120 120 120 120
Chọn A=84(mm), C=18(mm)
Ta có bảng thông số của khay nâng vít sau:
Bảng 2-6 Thông số khay nâng
L W B A C
thông số của gối đỡ PKK338:
Hình 2.8. Bản vẽ gối đỡ vòng bi dạng đứng
Để thuận lợi cho việc chế tạo và gia công ta sử dụng gối đỡ tiêu chuẩn có sẵn là PKK338, ta có bảng thông số của gối đỡ PK338 như sau:
Mã sản phẩm: KP000 Chất liệu: Hợp kim cứng Khối lượng: 70g Trục vòng bi: 10mm Bảng 2-7 Bảng thông số gối đỡ vòng bi dạng đứng d(mm) 25 L 67 J 55 H 35 H1 20 H2 8 A 6 t 12 A 6
b. Thiết kế gối đỡ vòng bi dạng trục ngang
Vì nhóm sản xuất đơn chiếc và nhỏ lẻ nên chọn gối đỡ tiêu chuẩn FL08 để phù hợp với khả năng làm việc và giá thành rẻ so với gia công chế tạo , ta có thông số của gối đỡ FL08:
Hình 2.9. Gối đỡ vòng bi dạng nằm ngang
Hình 2.10 Bản vẽ gối đỡ trục nằm ngang
Thông số của gối đỡ trục nằm ngang: Mã sản phẩm: PKK340
Chất liệu: Hợp Kim Cứng Khối lượng: 30g
Bảng 2-8 Bảng thông số của gối đỡ trục nằm ngang d 8(mm) L 47.5(mm) J 37(mm) H 26,5(mm) A 5(mm) B 8(mm) 2.4 Thiết kế hệ thống dẫn động 2.4.1 Tính chọn động cơ
Theo quyển “Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí” [2] ta có: 6 2 2 2 9,55.10 .P T n Trong đó:
T2: Mômen đầu ra hộp giảm tốc (T2 = 750 N.m) P2: Công suất trên trục ra hộp giảm tốc (kW)
n2 : Tốc độ vòng quay trục ra hộp giảm tốc n2 = 8 (vòng/phút) (n2 =n=8 Trong đó n: là hành trình kép)
750000.8
9,55. 106 = 0,32 (𝑘𝑊)
Công suất làm việc của động cơ:
2 2 ct P P Trong đó : 2 ct
P : Công suất công tác (kW)
2
P : Công suất trên trục (kW)
Số vòng quay: 10v/p