https://khinenthuanhung.vn/van-dien-tu-khi-nen-airtac-4v420-15-van-khi-nen-5-2-2- dau-coil-ren-21/
4.5.Giới Thiệu Về Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E3F-DS30C4
Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách tới vật cản cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt. Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thơng qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở.
35
Hình 4. 16 Mơ tả quan cảm biến vật cản hồng ngoại
https://linhkienvietnam.vn/cam-bien-khoang-cach-e3f-ds10p2-pnp-5-10cm- g2h3?gclid=CjwKCAjw1JeJBhB9EiwAV612y9s9uaT4sBTHkapx6UOElg0-sYlp7Q-
MWnfF_69UVBLfoSIeCehSjxoCcHEQAvD_BwE Sơ các chân kết nối của cảm biến hồng ngoại
Hình 4. 17 Sơ đồ kết nối của cảm biến hồng ngoại
https://linhkienvietnam.vn/cam-bien-khoang-cach-e3f-ds10p2-pnp-5-10cm- g2h3?gclid=CjwKCAjw1JeJBhB9EiwAV612y9s9uaT4sBTHkapx6UOElg0-sYlp7Q-
MWnfF_69UVBLfoSIeCehSjxoCcHEQAvD_BwE
- Đặc điểm
Thông số kỹ thuật:
Nguồn điện cung cấp: 6 ~ 36VDC Khoảng cách phát hiện: 5 ~ 30cm
Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở Dịng kích ngõ ra: 300mA
36
Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tuỳ biến được điện áp ngõ ra, trở treo lên áp bao nhiêu sẽ tạo thành điện áp ngõ ra bấy nhiêu.
Chất liệu sản phẩm: nhựa. Có LeD hiển thị ngõ ra màu đỏ Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L) Sơ đồ dây:
- Nâu: VCC
- Đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN
- Xanh dương: GND
Hình 4. 18 Cảm biến vật cản hồng ngoại
https://dientu360.com/cam-bien-vat-can-hong-ngoai-e18-d80nk
4.6.Giới Thiệu Về Biến Tần Mitsubishi Fr-D720s -0.1K
Cách cài đặt thông số biến tần ( xem phụ lục trang 51) Thông số:
- Điện áp cung cấp : 3 pha 200~240VAC 50/60 Hz - Hệ số công suất : 0.98
- Công suất Motor : 0,1 kW - Công suất ngõ ra : 0,3 kVA - Định mức dịng : 0,8 A - Tích hợp bộ lọc EMC
- Kết nối truyền thông : RS-485, Profibus DP, CC-Link, DeviceNet, LonWorks, ControlNet, Modbus RTU, Metasys N2, EtherNet IP và Modbus TCP/IP
37
Hình 4. 19 Biến tần Mitsubishi Fr-D720s-0,1k
https://codienhaiau.com/product/bien-tan-1-pha-mitsubishi-fr-d720s-0-1k/ Thiết bị mở rộng:
Màn hình vận hành LCD,cuộn kháng xoay chiều, cuộn kháng một chiều, bộ phanh, điện trở phanh, lọc nhiễu...Card tham chiếu tốc độ, card truyền thông, card giám sát, card điều khiển tốc độ máy phát
- Cấp bảo vệ: IP00 (Mở lắp biến tần), IP20 (Đóng lắp)
- Khả năng chịu quá tải: 150% trong 60s và 200% trong 0,5s
- Kích thước: 68x128x80,5(mm)
- Trọng lượng: 0,5kg
Hình 4. 20 Catalog biến tần Fr-D720S-0,1K
http://dl.mitsubishielectric.com/dl/fa/document/catalog/inv/l06055eng/l06055engf.pd f
38
4.6.1 Sơ đồ đấu dây.
Nguồn cấp cho biến tần AC 3 pha (220V hoặc 380V) cấp vào chân R, S, T hoặc một pha cấp vào chân R, S. Sơ đồ kết tương tự như các loại biến tần khác của hãng Mitsubishi, sơ đồ chi tiết trình bày trong hình dưới đây.
Hình 4. 21 Sơ đồ đấu dây Mitssubishi D700
https://kienthuctudonghoa.com/cai-dat-bien-tan-mitsubishi-d700/
4.7.Một Số Linh Kiện Khác
4.7.1Van điện từ
Van điện từ hay còn được gọi là Solenoid Valve nó là một thiết bị điện dùng để điều khiển các dịng lưu chất như: Khí, Nước và Gas. Van được điều khiển bởi các loại điện áp là: 220VAC hoặc 24VDC, 12VDC.
Hình 4. 22 Van điện từ 24V khơng áp lực nước thường đóng
https://tiki.vn/van-dien-tu-vaks-khong-ap-luc-nuoc-n-f-phi-21-dung-dien-12v- nguon-rat-an-toan-khi-su-dung-trong-moi-truong-nuoc-p70491150.html
39
4.7.2Nút nhấn
Nút nhấn (nút ấn) là một loại khí cụ dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện, máy móc hoặc một số loại quá trình trong điều khiển.
Hình 4. 23 Catalog nút nhấn Schneider
https://beeteco.com/catalog-den-bao-nut-nhan-schneider-harmony-xb5-plastic.html
4.7.3.Động cơ
Trong mơ hình, nhóm sử dụng truyền động băng tải dây đai và không yêu cầu tải trọng lớn nên không cần động cơ có cơng suất lớn. Với u cầu khá đơn giản của băng tải như là :
- Băng tải chạy liên tục, có thể dừng khi cần.
- Khơng địi hỏi độ chính xác, tải trọng băng tải nhẹ. - Dễ điều khiển, giá thành rẻ.
Nhóm sử dụng 3 động cơ trong mơ hình với các mục đích và chức năng khác nhau:
Động cơ trong bồn rửa và động cơ băng chuyền sau khi rửa cà chua.
Động cơ giảm tốc Plannet 775 12/24V 50RPM
Thông số sản phẩm
- Điện áp: 12/24VDC - Công suất 35W
- Tốc độ đầu trục sau giảm tốc: 50RPM(Vòng/Phút) - Động cơ chính: 775
40
- Dịng khơng tải: 0.5A
- Dòng tải: 7A - Dòng định mức: 3A
- Torque( Momen xoắn đầu trục) 16.04Kgfcm (Tương đương 160.4N/cm)
Thơng số kích thước
- Kích thước trục: Đường kính 8mm x Chiều dài trục: 23mm - Đường kính động cơ: 42mm
- Chiều dài động cơ( Không kể giảm tốc) 66mm - Chiều dải động cơ cả hộp giảm tốc và trục: 128mm
- Lỗ bắt đầu trục động cơ: 4 lỗ M4 x định vị trên hình vng cạnh 25mm, khoảng cách 2 lỗ chéo nhau 35mm.
Hình 4. 24 Catalog động cơ 24V
https://motor2hand.com/san-pham/dong-co-giam-toc-planet-rs775-12-24v-50rpm- sp657834.html
Động cơ cho dây chuyền phân loại:
Tính tốn chọn động cơ (xem phụ lục trang 56).
Dòng sản phẩm 2IK6A-UC-18 Oriental Motor Cảm ứng loại động cơ
Kích thước khung: 2,36 in
Công suất đầu ra : 6W (1/125HP)
41
Tần số (Hz) 60
Dòng điện 0,093 A [220 VAC] 0,096 A [230 VAC]
Phanh điện từ không : được trang bị
Tỷ lệ hộp giảm tốc :18: 1
Đường kính trục đầu ra :10 mm
Mô-men xoắn định mức :5,8 lb-in
Tốc độ định mức: 100 (vòng / phút)
https://catalog.orientalmotor.com/item/kii-series-single-phase-ac-motors/6w-kii- single-phase-ac-motors/2ik6a-uc
4.7.4 Tụ hóa 16V 470uF
Tụ tần số cao (high frequency), nội trở thấp, nhiễu thấp (low noise). Sử dụng ít nóng hơn so với tụ thơng thường
Hình 4. 26 Tụ hóa 16V 470uF
https://dientubachviet.com/tu-470uf-16v-9d5
4.7.5 Transitor C1815
Thơng số kỹ thuật Transistor C1815 Loại chân: TO-92
Loại Transistor: NPN
Hình 4. 25 Động cơ cảm ứng 6W (1/125HP) (Một pha 220/230 VAC) 2IK6A-UC
42
Dòng điện tối đa (I C ): 150mA
Điện áp cực đại Collector-Emitter (V CE ): 50V Điện áp cực đại Collector-Base (V CB ): 60V Điện áp cực đại cực phát (VEBO): 5V
Max Collector Dissestion (Pc): 400 miliWatt Tần số chuyển đổi tối đa (fT): 80 MHz
Mức tăng dòng DC tối thiểu và tối đa (h FE ): 70 – 700 Lưu trữ tối đa và nhiệt độ hoạt động phải là: -55 đến +150 C.
Hình 4. 27 Sơ đồ chân transitor C1815
https://banlinhkiendientu.vn/c1815/
4.7.6 Diode 1N4007
Diode 1N4007 là một diode silic chỉnh lưu phổ biến 1A thường được sử dụng trong các adapter AC cho các thiết bị gia dụng thông thường. Diode 1N4007 chịu được điện áp tối đa lên đến 1000V. Dòng điện cực đại qua mỗi diode 1N4007 là 1A, nếu dòng cao hơn sẽ gây nóng và cháy diode.
Thơng số kỹ thuật:
Model: plastic, DO-41
Điện áp làm việc: 50 – 1000V Dòng điện giới hạn: Imax= 1A Nhiệt độ hoạt động: -55oC ~ 150oC
43
Hình 4. 28 Sơ đồ chân diode 1N4007
https://dientutuonglai.com/tim-hieu-diode-1n4007.html
4.8.Sơ Đồ Đấu Dây
V C C 1 G N D 2 O U T 3 V C C 1 G N D 2 O U T 3 + 8 8 .8 + 8 8 .8 S0 8 S1 7 S2 3 S3 4 LED 9 OUT 2 GND 5 VCC 1 TSC3200 CBHN1 CBHN2
MOTOR SEVOR 1MOTOR SEVOR 2
BT1star BT2 stop 1 IN+ 2 IN- 4 OUT- 3 OUT+ D13 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 +5V RST GND VIN RXD TX1 RST GND D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 D12 A T M E G A 3 2 8 P A T M E L 17 16 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 AREF 3 9 8 7 6 5 4 13 12 14 10 11 3V3 2 18 15 19 SIM1 ARDUINO NANO RL1 G2R-1E-DC5 12v 5v 12v 5v 5v 5v Q1 NPN D1 C1 Motor R1 220 D2 LED LM2596
44
4.9.Bảng Vẽ Thiết Kế Hệ Thống Rửa Cà Chua.
Hình 4. 30 Bảng vẽ thiết kế hệ thống rửa bằng Autocad
4.10. Tiểu Kết
Sau khi thực hiện quá trình nghiên cứu về các linh kiện thiết bị, chọn các thiết bị linh kiện phù hợp cho hệ thống, từ đó nhóm chúng em đã thiết kế ra sơ đồ đấu dây liên kết giữa các linh kiện với Arduino, PLC và biến tần, đồng thời cũng thiết kế ra lưu đồ thuật tốn cho vi điều khiển và lập trình PLC. Sau đó bắt đầu q trình thi cơng lắp ráp mơ hình hồn chỉnh đáp ứng yêu cầu của đề tài.
45
CHƯƠNG 5. THI CƠNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI MÀU
CÀ CHUA 5.1.Các Bước Thực Hiện Thi Công Mơ Hình
- Bước 1: thiết kế lắp động cơ và băng tải chuyển động.
- Bước 2: Lắp các linh kiện cảm biến vật cản, cảm biến màu sắc, buồng quét hình ảnh, cần gạt và động cơ servo vào băng tải.
- Bước 3: Lắm máng cho băng tải.
- Bước 4: Kết nối các linh kện với arduino Nano. - Bước 5: Kết nối nguồn vào mơ hình.
-Bước 6: Chạy thử mơ hình.
5.2. Thi Cơng Mơ Hình
- Lắp động cơ vào băng tải giúp cho băng tải hoạt động
- Lắp cảm biến vào vị trí định trước để phát hiện được cà chua đi qua
46
- Thiết kế khay đựng cà chua khi đã được phân loại theo màu và lắp ráp vào mơ hình.
Hình 5. 2 Thiết kế máng chứa sản phẩm
- Lắp ráp các linh kiện vào board theo sơ đồ đấu dây
Hình 5. 3 Board mạch hồn chỉnh
- Kết nối board với các cảm biến và động cơ
47
- Mơ hình sau khi đã kết nối hồn chỉnh và có thể hoạt động.
Hình 5. 5 Mơ hình hồn chỉnh
5.3.Nhận xét và đánh Giá.
Giao diện quản lý trực quan, dễ giám sát và sử dụng thuận thiện hơn trong việc giám sát và điều khiển hệ thống. Mơ hình phần cứng được bố trí phù hợp, gọn gàng, dễ chỉnh sửa. Độ sai số của cảm biến trong mơ hình nằm trong phạm vi cho phép là 3%. Hiệu suất đạt được nằm vào khoảng 86% ± 3% vẫn chưa đạt tối đa vòng cuộn lấy cà chua dễ bị kẹt.Kết quả nêu trên chỉ thực hiện được khoảng 90% so với mục tiêu đặt ra vì cịn một số lỗi nhỏ trong quá trình hoạt động của hệ thống.
48
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN
6.1.Kết Luận
Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài với nhiều cố gắng và nỗ lực của nhóm, đồ án đã hồn thành đúng thời gian quy định theo yêu cầu đặt ra là nhận biết phân loại được cà chua.
Các nội dung nhóm đã thực hiện được đó là thiết kế và thi cơng được một mơ hình phân loại cà chua theo màu sắc, dựa theo thông số đầu vào là cảm biến nhận biết màu sắc. Tuy nhiên, nhóm vẫn chưa thể tạo ra một hệ thống chính xác hồn tồn do phần tính tốn thiết kế cịn nhiều sai sót. Nhìn chung đề tài chỉ mới hồn thành ở mức khá. Trong quá trình làm đồ án, sinh viên đã rút ra được nhiều kinh nghiệm để tạo ra một sản phẩm hoàn thiện như: đầu tư thời gian, linh kiện trên thị trường, hiểu biết về các kinh kiện và thiết kế board mạch…
6.2.Hướng Phát Triển
- Một số hướng phát triển để hoàn thiện đề tài: - Kết nối Web Server giám sát thông số.
- Thiết kế giao diện web để quản lý hệ thống từ xa.
- Mở rộng thêm các khâu khác trong hệ thống như: khâu đếm, đóng thùng…
- Sử dụng camera để nhận biết màu của cà chua.
Mở rộng hệ thống để có thể phân loại thêm nhiều nơng sản hoặc sản phẩm khác. Tăng hiệu suất cũng như tốc độ của hệ thống.
49
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tài liệu PLC MELSEC iQ-R
https://www.mitsubishielectric.com/fa/assist/e-learning/pdf/vie/1- Intelli_Fn_Module_iQ-R_fod_vie.pdf
2. Tài liệu biến tần mitsubishi
https://plctech.com.vn/tai-lieu-bien-tan-mitsubishi/ 3. Tài liệu cảm biến hồng ngoại
https://thegioidienco.vn/cam-bien-hong-ngoai.html 4. Tài liệu cảm biến màu sắc TCS 3200
https://mlab.vn/index.php?_route_=21025-huong-dan-su-dung-moudule-cam- bien-mau-sac-tcs3200.html
5. Tài liệu van điện từ
http://thuykhicongnghiep.vn/van-dien-tu-la-gi-cau-tao-va-nguyen-ly-hoat- dong-post114.html
6. Tài liệu xylanh
https://thuyluckhinentrienhung.com/xi-lanh-cau-tao-nguyen-ly-hoat-dong 7. Tài liệu arduino nano V3
50
PHỤ LỤC
1. Code chương trình của cảm biến màu TCS3200
#include <Servo.h> #define M 2 #define sen1 4 #define sen2 3 Servo ser1; Servo ser2; #define sta 16 #define stp 17 #define S0 8 #define S1 9 #define S2 10 #define S3 11 #define sensorOut 12 int redFrequency = 0; int greenFrequency = 0; int blueFrequency = 0; int kindColor; bool staVar = 0; int stt=0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(M,OUTPUT); pinMode(sen1,INPUT_PULLUP); pinMode(sen2,INPUT_PULLUP); pinMode(sta,INPUT_PULLUP); pinMode(stp,INPUT_PULLUP);
51 ser1.attach(5);// gat tu 30->150. ser2.attach(6);// gat tu 180->60. pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(sensorOut, INPUT); digitalWrite(S0,HIGH); digitalWrite(S1,LOW); ser1.write(90); ser2.write(120); } void loop() { button(); if(staVar==1){ if(digitalRead(sen1)==0){ digitalWrite(M,0); stt=1; color(); digitalWrite(M,1); delay(500); } if(stt==1){ digitalWrite(M,1); if(digitalRead(sen2)==0){ stt=0; delay(1500);
52
if(kindColor==1){
for(int i=0; i<120; i++){ ser1.write(30+i);
delay(5); }
}
if(kindColor==2) {
for(int i=0; i<120; i++){ ser2.write(180-i); delay(5); } } delay(500); kindColor=0; ser1.write(90); ser2.write(120); } } } else{ digitalWrite(M,0); } } void button(){ if(digitalRead(sta)==0){ delay(10); if(digitalRead(sta)==0){
53 staVar = 1; digitalWrite(M,1); while(digitalRead(sta)==0); } } if(digitalRead(stp)==0){ delay(10); if(digitalRead(stp)==0){ staVar = 0; digitalWrite(M,0); while(digitalRead(stp)==0); } } } void color() { digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,LOW);
redFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); delay(500);
digitalWrite(S2,HIGH); digitalWrite(S3,HIGH);
greenFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); delay(500);
digitalWrite(S2,LOW); digitalWrite(S3,HIGH);
blueFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW); delay(500);
54 { kindColor=1; ser1.write(30); } if((redFrequency>=60)&&(greenFrequency<70)) { kindColor=2; ser2.write(180); } }
2. Cách cài đặt thông số biến tần Mitsubishi D700
Muốn thay đổi thơng số cài đặt thì đầu tiên ta cần xác định biến tần đang ở chế độ chạy bằng keypad (đèn PU sáng). Nhấn vào nút PU/EXT để chuyển từ EXT sang PU, nếu khơng chuyển được thì cài thơng số P79 = 0 rồi sau đó nhấn nút chuyển. Quy trình thay đổi thơng số bằng nút nhấn được trình bày như hình dưới.
Hình Quy trình cài đặt biến tần Fr-D700.
Để hiển thị một số thông số nâng cao ta cài thông số P.160 = 0.
Lưu ý trước khi cài đặt nên reset giá trị cài đặt về thông số ban đầu của nhà sản
xuất. Ta cài ALLC = 1.
Nhóm chức năng cơ bản biến tần Mitsubishi D700. Thông số Giá trị mặc
định
Giải thích thơng số
55
0: Nhấn nút PU/EXT để chuyển đổi điều khiển bằng keypad và cơng tắc ngồi
1: Chạy dừng bằng keypad
2: Chạy dừng bằng cơng tắc ngồi
P.1 120 Hz Tần số lớn nhất
P.2 0 Hz Tần số nhỏ nhất
P.4 60 Hz Cấp tốc độ 1 khi cơng tắc RH đóng
P.5 30 Hz Cấp tốc độ 2 khi cơng tắc RM đóng
P.6 10 Hz Cấp tốc độ 3 khi cơng tắc RL đóng
P.7 5 – 15s Thời gian tăng tốc
P.8 5 – 15s Thời gian giảm tốc
P.15 5 Hz Tần số nhấp thử (nhấn nút Jog)
P.16 0.5 Hz Thời gian tăng và giảm tốc cho chế độ nhấp thử
Nhóm thơng số đơng cơ
Cài đặt thông số động cơ đúng theo loại động cơ để biến tần có chức năng bảo vệ phù hợp.
Thơng số Giá trị mặc định
Giải thích thơng số
P.9 Tùy loại (A) Dòng điện hoạt động của động cơ, biến tần dùng thông
số này bảo vệ quá tải cho động cơ.
P.80 Tùy loại (kW) Công suất của động cơ