CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
4.9. Các thành phần được sử dụng
4.9.1.Hệ thống điện
a.Mạch CNC BOB Mach3 USB V2
Mạch CNC BOB MACH3 USB V2 được điều khiển chỉ với một vài thiết lập cơ bản bằng phần mềm Mach3 đã cài đặt trong máy tính thơng qua cổng USB. Năm ngõ cấp xung – chiều X, Y, Z, A, B tương ứng với 5 con động cơ bước được điều khiển cùng một lúc. Ngồi ra cịn có các ngõ input như IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, output như OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 và cịn có ngõ ra xuất xung PWM để điều khiển tốc độ Spindle. Nhóm sử dụng mạch Mach3 là do mạch có độ phổ biến rộng rãi dễ tìm kiếm và chọn lựa để mua, đáp ứng được nhu cầu điều khiển vị trí của mơ hình máy bơm keo, có khả năng tùy biến để thích hợp với cơ cấu của cụm bơm và cuối cùng là có khả năng mơ phỏng quá trình làm việc 1 cách rõ ràng.
Bảng 4.6: Thơng số kỹ thuật mạch CNC BOB MACH3 V2
Kích thước 90 x 60 (mm)
Nguồn sử dụng 5VDC USB
Tần số xung tối đa 100Khz
Số ngõ ra 5 ngõ IN1, IN2, IN3, IN4, IN5 cách ly Opto
Số ngõ vào 4 ngõ OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 cách ly IC đệm Số trục điều khiển 5 trục X, Y, Z, A, B
b.Adruino Mega 2560 R3
Arduino Mega 2560 R3 là phiên bản cải tiến của Adruino Uno R3. Được nâng cấp về bộ nhớ, số chân giao tiếp và ngoại vi. Để xử lý được tín hiệu từ các chân DIR của mạch Mach3 ta cần IC số hoặc các loại vi điều khiển có thể lập trình được và xử lý theo lưu đồ giải thuật đã thiết lập, nhóm quyết định chọn Arduino Mega 2560 vì tín hiệu nhận 5V phù hợp với mạch Mach3. Mạch sẽ nhận tín hiệu từ mạch Mach3 và xử lý, sau đó xuất tín hiệu kích mạch Relay điều khiển cụm bơm keo.
Hình 4.12: Mạch Adruino Mega 2560 R3
Bảng 4.7: Thông số kỹ thuật mạch Adruino Mega 2560 R3
Kích thước 101.52 x 53.3 (mm)
Nguồn sử dụng 5VDC USB hoặc giắc cắm trịn DC
Vi điều khiển chính ATmega2560
Chân Digital I/O 54
Chân xuất xung PWM 15
Chân Analog Input 16
Clock speed 16MHz
Flash Memmory 256KB
Dòng DC mỗi chân và DC chân 3,3V 20mA và 50mA
SRAM 8KB
EEPROM 4KB
Driver Microstep 3.5A 40VDC dùng để điều khiển động cơ bước 2 pha với công suất lên đến 3.5A, cách sử dụng và chức năng tương tự với Driver TB6600, nhưng độ phân giải lên đến 1/32 step. Vỏ driver được thiết kế bằng kim loại, chắc chắn, bền bỉ, với khả năng chống nhiễu và tản nhiệt lớn giúp hoạt động ổn định hơn trong quá trình sử dụng. Bên cạnh đó cịn tích hợp các chân và tính năng khác như chân Enable, chân Reset, bảo vệ quá áp UVLO, bảo vệ quá nhiệt TSD và tính năng Standby. Nhóm quyết định chọn mạch Driver này là do mạch có nhiều mức điều chỉnh dòng để phù hợp với nhiều loại Step Motor và có thể điều chỉnh vi bước 1/32 với bước vít me nhỏ mà nhóm đã chọn sẽ giúp phần điều khiển trở nên chính xác hơn.
Hình 4.13: Driver Microstep 3.5A 40VDC
Bảng 4.8: Thông số kỹ thuật Driver Microstep 3,5A 40VDC
IC Driver SI09AFTG Japan
Nguồn cấp tối đa 40VDC
Dòng cấp IOUT 3.5A
Độ phân giải 1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16, 1/32 step
Kích thước 96 x 57 x 35 (mm)
d.Nguồn tổ ong 12V-10A
Nguồn tổ ong 12V 10A dùng để cấp nguồn cho các thiết bị hoạt động sử dụng nguồn 12VDC và cần ít hơn 120W. Có các tính năng như: Bảo vệ đoản mạch, quá tải và quá áp, tự phục hồi sau khi loại bỏ tình trạng lỗi. Nhóm dùng nguồn tổ ong 12V- 10A để cấp nguồn cho mạch Mach3, Driver Microstep 3.5A 40VDC và van khí nén 3/2.
e.Mạch Relay Opto chọn mức kích High/Low
Mạch Relay Opto kích High/Low sử dụng để bật, tắt thiết bị AC/DC qua Relay, thơng qua Jumper mạch có thể chọn kích mức cao hoặc thấp, ngồi ra mạch cịn có Opto cách ly đảm bảo được độ an toàn và chống nhiễu vượt trội. Trong đồ án này để điều khiển được valve khí nén 3/2 12VDC thì khơng thể nào dựa vào mạch mach3 do chỉ có tín hiệu điệu khiển ở mức 5VDC, vì vậy nhóm quyết định chọn mạch relay này để có thể điều khiển valve khí nén 3/2.
Hình 4.15: Mạch Relay Opto chọn mức kích High/Low
Bảng 4.9: Thơng số kỹ thuật mạch Relay Opto chọn mức kích hoạt High/Low
Điện áp sử dụng 5/12/24VDC
Dòng tiêu thụ 200mA/Relay
Tiếp điểm đóng ngắt Relay trên mạch Max 250VAC-10A hoặc 30VDC-10A
Kích thước 50 x 26 x 19 (mm)
4.9.2.Hệ thống khí nén a.Máy bơm hơi a.Máy bơm hơi
Một thành phần không thể trong mơ hình đồ án, được sử dụng để cung cấp khí cho tồn hệ thống.
Hình 4.16: Máy bơm hơi
van. Gồm 2 loại là van thường đóng (NC) và van thường mở (NO). Ở đồ án này nhóm sử dụng van khí nén 3/2 thường đóng (NC) để có thể điều khiển xy lanh tác động một chiều ta cần cấp khí để xy lanh duỗi ra tới cuối hành trình và khi khơng tác động vào thì cần một cửa thốt khí trả về để khơng bị kín khí làm xy lanh bị kẹt. Thêm vào đó là valve khí nén 3/2 có thể điều khiển bằng điện 12VDC và dễ dàng đồng bộ với các thành phần điều khiển khác của đồ án.
Hình 4.17: Van khí nén 3/2
c.Van điều chỉnh áp suất khí nén AFC2000
Van điều chỉnh áp suất khí nén có vai trị điều chỉnh áp suất đầu vào cụm bơm keo sao cho phù hợp nhất tránh trường hợp áp suất khí q lớn làm tràn keo. Từ bình áp suất khơng thể dùng trực tiếp vào thiết bị khí nén vì áp suất q lớn sẽ gây hư hỏng cho thiết bị trong hệ thống, thiết bị trong hệ thống có giới hạn đến 1MPA, vì vậy chọn van giảm áp từ 100PSI xuống từ 0MPA đến 1MPA sẽ phù hợp với đồ án. Sử dụng van này giúp hệ thống điều chỉnh được áp suất mong muốn đối với từng đầu bơm, theo đó có thể chỉnh lượng keo PVC phù hợp với khn cần đổ.
Hình 4.18: Van điều chỉnh áp suất khí nén AFC2000
d.Van 3/2 tác động bằng nút nhấn (Estop)
Nhóm sử dụng van 3/2 tác động bằng nút nhấn giúp có thể dừng cấp khí từ máy bơm khi có sự cố xảy ra, giảm thiệt hại lên cụm bơm trong khi vận hành và lập trình
thử nghiệm. Bên cạnh đó cịn giúp giảm hệ thống xả áp lực khi nạp nguyên liệu keo PVC vào ống chứa.
Hình 4.19: Van 3/2 tác động bằng nút nhấn
e.Van 1 chiều
Van 1 chiều giúp ngăn dung dịch keo PVC tràn ngược về van điều chỉnh áp suất (Estop) gây thiệt hại cho van. Vì vậy giúp nút Estop tăng tuổi thọ trong quá trình vận hành.
Hình 4.20: Van 1 chiều
f.Các thành phần phụ khác
Các thành phần phụ được sử dụng chủ yếu để chia nguồn khí, cung cấp khí, và cung cấp keo PVC các thành phần khác.
Hình 4.21: Chạc chia khí trịn 2 ngã Hình 4.22: Đầu nối ống 6mm 2 ngã
Hình 4.23: Ống chứa keo PVC Hình 4.24: Đầu nối ống 6mm 4 ngã