- Kích thước: 110 x 100 x 75.
- Bộ nhớ người dùng:
+ Bộ nhớ làm việc: 50Kb. + Bộ nhớ lưu trữ: 2Mb. + Bộ nhớ Retentive: 2Kb. - Ngõ vào ra số: 14 In/10 Out. - Ngõ vào ra tương tự: 2 in.
- Vùng nhớ Truy suất bit (M): 4096Byte. - Module tín hiệu mở rộng: 8.
- Board tín hiệu/truyền thông: 1. - Module truyền thông: 3.
- Bộ đếm tốc độ cao:
+ 1 Pha 3 x 100KHZ/3 x 30KHZ. + 2 Pha 3 x 80KHZ/3 x 20KHZ. - Ngõ ra xuất xung tốc độ cao: 2. - Truyền thông: Ethernet.
23 - Thực thi lệnh nhị phân: 0.1 micro giây/lệnh.
4.3.3 Các thiết bị chính trong mơ hình. * Cảm biến vật cản hồng ngoại
- Khái niệm: Cảm biến hồng ngoại hay còn được gọi là IR Sensor, chúng là một thiết
bị điện tử có khả năng đo và phát hiện bức xạ hồng ngoại trong môi trường xung quanh. Thực ra, tên tiếng anh của cảm biến hồng ngoại là Passive Infrared, viết tắt là PIR dịch sát nghĩa là “hồng ngoại thụ động”. Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor) phát ra các tia vô hình đối với mắt người, vì bước sóng của nó dài hơn ánh sáng khả kiến (mặc dù nó vẫn nằm trên cùng một phổ điện từ). Bất cứ thứ gì phát ra nhiệt (mọi thứ có nhiệt độ trên năm độ Kelvin) đều phát ra bức xạ hồng ngoại.
- Cấu tạo: Gồm 2 phần là diode phát sang (led) và máy thu.
- Nguyên lí hoạt động: Cảm biến hồng ngoại sẽ hoạt động bằng cách sử dụng một cảm
biến ánh sáng cụ thể để phát hiện bước sóng ánh sáng chọn trong phổ hồng ngoại (IR). Bằng cách sử dụng đèn LED tạo ra ánh sáng có cùng bước sóng với cảm biến đang tìm kiếm, bạn có thể xem cường độ của ánh sáng nhận được. Khi một vật ở gần cảm biến, ánh sáng từ đèn LED bật ra khỏi vật thể và đi vào cảm biến ánh sáng. Điều này dẫn đến một bước nhảy lớn về cường độ, mà chúng ta đã biết có thể được phát hiện bằng cách sử dụng một ngưỡng.
+ Tên cảm biến: Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4. + Thương hiệu: OMDHON.
+ Mục đích: Nhận biết vị trí của lon, dừng băng tải khi cảm biến phát hiện lon đã đến vị trí của các khâu.
+ Tính năng: 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 thông qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần thêm 1 trở treo lên nguồn ở chân output khi sử dụng.
+ 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.
Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tùy 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:
Xanh dương: GND. Nâu: VCC supply. Đen: Tín hiệu ra.
Hình 4.8: Cảm biến vật cản hồng ngoại. (Nguồn internet)
* Băng tải
- Khái niệm: Băng tải là một cơ chế hoặc máy có thể vận chuyển một tải đơn (thùng
carton, hộp, túi ,…) hoặc số lượng lớn vật liệu (đất, bột, thực phẩm …) từ một điểm A đến điểm B giúp tiết kiệm sức lao động, nhân công, thời gian, tăng năng suất lao động.
25
sản xuất, lắp ráp của các doanh nghiệp, nhà máy. Góp phần tạo nên một mơi trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Hình 4.9: Băng tải. (Nguồn internet)
- Băng tải sẽ thực hiện chuyển vị trí chai đến các vị trí chiết rót và đóng nắp của dây chuyền. Do đồ án được thiết kế với mô hình nhỏ nên nhóm dử dụng động cơ DC với điện áp 12V để vận hành băng tải.
- Cấu tạo Băng tải gồm các cở cấu như sau: khung băng tải, rulo chủ động, rulo bị động, cơ cấu dẫn hướng, con lăng đỡ dây, cơ cấu tăng đơ, dây băng tải, động cơ giảm tốc...
- Nguyên lý hoạt động: là khi động cơ bật, rulô quay nhờ lực ma sát giúp dây băng tải di chuyển. Tùy vào nhu cầu vận chuyển mà điều chỉnh tốc độ dây băng phù hợp. Khi sản phẩm, vật liệu để trên bề mặt băng tải, nó sẽ được vận chuyển nhờ sự chuyển động của dây băng tải. Trong quá trình vận chuyển để tránh tình trạng bị võng, thường lắp đặt thêm con lăn đỡ băng giúp tránh hiện tượng võng dây băng tải.
❖ Tính chọn cơng suất động cơ:
- Xác định cơng suất yêu cầu trên trục động cơ theo công thức: 𝑃𝑐𝑡 = 𝑃𝑡
Trong đó:
𝑃𝑐𝑡 - Công suất cần thiết trên trục động cơ (kW). 𝑃𝑡 – Cơng suất tính tốn trên trục máy cơng tác (kW). η – Hiệu suất truyền động.
η = η1. η2. η3
Với η1, η2, η3 là hiệu suất của các bộ truyền và của các cặp ổ trong hệ thống dẫn động Với bộ truyền đai, ta chọn η = 0,95.
Ngồi ra, với trường hợp tải trọng khơng đổi, cơng suất tính tốn là cơng suất làm việc trên trục máy công tác:
𝑃𝑡 = Plv = 𝐹.𝑣
1000 (2)
Trong đó:
Plv: Công suất trên trục tang quay (kW). F: Lực kéo băng tải (N) = m.g= 5*9,8 = 49 (N). v: Vận tốc băng tải (m/s) = 17,5*10-2 (m/s). Từ (1) và (2), suy ra:
Pct = 𝐹.𝑣
1000.η = 49.17,5.10−2
1000.0,95 = 9,02*10-3 (kW).
Vậy chọn động cơ có công suất từ 10 đến 15W thì đáp ứng được khả năng làm việc cho băng tải với những yêu cầu của đề bài.
* Động cơ giảm tốc
- Khái niệm: Động cơ giảm tốc hay còn được gọi là motor giảm tốc, motor hộp số, động cơ hộp số… Đây là loại động cơ điện có tốc độ thấp. Tốc độ của motor giảm tốc đã giản đi rất nhiều so với những động cơ thơng thường có cùng số cực và cơng suất. Khi động cơ này quay với tốc độ chậm thì lực mà nó sản sinh ra sẽ lớn mạnh hơn.
27
+ Động cơ giảm tốc hoạt động theo nguyên lý 1 lý đó là muốn làm cho số vòng quay của động cơ nhỏ đi cẩm phải lắp thêm hộp số giảm tốc vào động cơ điện. Điều này cũng giúp cho người dùng có thể linh hoạt trong việc làm thay đổi số vòng trục quay.
+ Bên cạnh đó còn có một số nhân tố nữa cần nhắc đến đó là momen xoắn. Số vòng quay và momen xoắn của động cơ điện điện là điều chúng ta khó có thể chế tạo theo ý muốn. Người gọi đây là tỷ số truyền với vòng quay và số momen xoắn tỉ lệ nghịch với nhau.
* Động cơ giảm tốc DC2GN10 12V 10W.
Trong mơ hình, vì sử dụng truyền động băng chuyền dây đai và không yêu cầu tải trọng lớn nên không cần động cơ có công suất lớn. Với yêu cầu khá đơn giản của băng chuyền như là:
- Băng chuyền chạy liên tục, có thể dừng khi cần.
- Khơng địi hỏi độ chính xác cao, tải trọng băng chuyền nhẹ. - Dễ điều khiển, giá thành rẻ.
- Vì vậy chỉ cần sử dụng động cơ một chiều có cơng suất nhỏ, nhóm qút định chọn động cơ giảm tốc DC2GN10 12V 10W.
* Thông số kỹ thuật:
o Điện áp hoạt động: 12V.
Hình 4.10: Đơng cơ giảm tốc DC2GN10 12V 10W. (Nguồn internet)
* Xy lanh khí nén
- Khái niệm:
Xi lanh khí nén hay cịn gọi là piston khí nén, xi lanh khí, pen hơi, được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, tự động hóa như công nghiệp lắp giáp, chế biến gỗ, thực phẩm, dây chuyền đóng gói, chế tạo rô bốt, lắp giáp điện tử … Là thiết bị cơ học tạo ra lực, được cung cấp bởi khí nén.
29
- Cấu tạo gồm các thành phần: Thân trụ (Barrel) và Pít tơng (Piston), trục pít tơng (Piston rod), các lỡ cấp, thốt khí Cap-end port và Rod-end port. Cylinder Stroke (hành trình xa nhất mà piston rod có thể di chuyển): Được thiết kế tùy biến theo nhà sản xuất. Đơn vị khoảng 5mm, thơng thường chỉ có 20, 25, 30 thì bạn có thể dùng loại 25 rồi đặt sensor hoặc lắp Stopper đảm bảo Stroke yêu cầu. Hoặc ngược lại, nên thiết kế lượng chạy phù hợp với tiêu chuẩn nhà máy.
- Nguyên lý làm việc:
Hình 4.12: Nguyên lý làm việc của xy lanh khí nén. (Nguồn internet)
Hoạt động bằng cách chuyển hóa năng lượng của khí nén thành động năng qua đó chuyền tới thiết bị. Khi lượng khí nén đưa vào xy lanh tạo nên một áp xuất làm pít tơng dịch chuyển theo hướng mong muốn. Hoạt động chung: Khi được kích thích, khơng khí nén vào thành ống với một đầu của piston và do đó sẽ chiếm khơng gian trong xy lanh. Lượng khí này lớn dần sẽ làm piston di chuyển, khi piston di chuyển sẽ sinh ra cơng và làm thiết bị bên ngồi hoạt động.
* Nút ấn
- Khái niệm:
+ Nút nhấn còn gọi là nút điêu khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện khác nhau: các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ…ở mạch điện một chiều điện áp đến 440v và mạch điện xoay chiều điện áp 500v, tần số 50Hz, 60Hz, nút nhấn thông dụng để khởi động,
đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các cuộn dây của contactor nối cho động cơ.
+ Nút nhấn thường được đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn. nút nhấn thường được nghiên cứu, chế tạo làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hóa chất và bụi bẩn. không có hơi hóa chất và bụi bẩn.
Hình 4.13: Nút nhấn và cấu tạo. (Nguồn internet) - Nguyên lý làm việc của nút nhấn:
+ Nút nhấn có ba phần: Bộ truyền động, các tiếp điểm cố định và các rãnh. Bộ truyền động sẽ đi qua toàn bộ công tắc và vào một xy lanh mỏng ở phía dưới. Bên trong là một tiếp điểm động và lò xo.
+ Khi nhấn nút, nó chạm vào các tiếp điểm tĩnh làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm. Trong một số trường hợp, người dùng cần giữ nút hoặc nhấn liên tục để thiết bị hoạt động. Với các nút nhấn khác, chốt sẽ giữ nút bật cho đến khi người dùng nhấn nút lần nữa.
- Cấu tạo:
+ Núm nút nhấn. + Lò xo nhả.
+ Tiếp điểm thường đóng.
+ Tiếp điểm thường động (kiểu cầu). + Tiếp điểm thường mở.
31 + Ốc đầu dây.
+ Trục dẫn hướng.
Trong mơ hình gồm có hai nút nhấn, một nút nhấn ON, một nút nhấn RESET.
Hình 4.14: Nút nhấn. (Nguồn internet) - Ứng dụng:
+ Công tắc nút nhấn sử dụng nhiều trong các ứng dụng khác nhau như máy tính, điện thoại nút nhấn và nhiều thiết bị gia dụng. Bạn có thể nhìn thấy chúng trong nhà, văn phịng và trong các ứng dụng cơng nghiệp ngày nay. Chúng có thể bật, tắt máy hoặc làm cho thiết bị thực hiện các hoạt động cụ thể, như trường hợp với máy tính. Trong một số trường hợp, các nút nhấn có thể kết nối thơng qua liên kết cơ học, điều khiển một nút nhấn khác hoạt động.
+ Đa số, các nút sẽ có màu sắc cụ thể để biểu thị mục đích của chúng. Ví dụ như nút nhất màu xanh thường được sử dụng để bật thiết bị hay nút nhấn màu đỏ để tắt thiết bị. Điều này tránh gây nên một sô nhầm lẫn. Nút dừng khẩn cấp thường là các nút ấn lớn, thường có màu đỏ và có đầu lớn hơn để sử dụng dễ dàng hơn.
* Bộ nguồn
- Khái niệm: là một thiết bị điện cung cấp năng lượng điện cho phụ tải điện. + Tên thiết bị: Bộ nguồn Meanwell SP-200-24.
+ Mục đích: Chuyển nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều để cung cấp cho CPU, các module mở rộng và các thiết bị cảm biến.
- Thông số kĩ thuật:
+ Điện áp ngõ ra DC: 24V. + Dòng ngõ ra DC: 0~8.4A. + Công suất: 200W.
+ Điện áp ngõ vào AC: 85~264VAC. + Hiệu suất: 85%.
+ Nhiệt độ hoạt động: -10 ~ 60°C.
+ Phương thức làm mát: được làm mát bằng quạt DC. + Kích thước (mm): 199x99x50mm.
Hình 4.15: Bộ nguồn. (Nguồn internet) * Relay
- Khái niệm: Relay là một công tắc điện từ được vận hành bởi một dịng điện tương đối nhỏ có thể bật hoặc tắt một dòng điện lớn hơn nhiều.
- Cấu tạo relay gồm: Một cuộn dây kim loại đồng hoặc nhôm được quấn quanh một lõi sắt từ. Bộ phận này có phần tĩnh được gọi là ách từ và phần động được gọi là phần cứng. Phần cứng sẽ được kết nối với một tiếp điểm động, cuộn dây có tác dụng hút thanh tiếp điểm lại để tạo thành trạng thái NO và NC. Mạch tiếp điểm có nhiệm vụ đóng cắt
33
- Ngun lí hoạt động: Khi dịng điện chạy qua mạch thứ nhất (1), nó kích hoạt nam châm điện. Tạo ra từ trường thu hút một tiếp điểm và kích hoạt mạch thứ hai (2). Khi tắt nguồn, một lò xo kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai một lần nữa.
Hình 4.16: Nguyên lý hoạt động của relay. (Nguồn internet) + Tên thiết bị: Relay Omron G2R-2-SND 24VDC. + Tên thiết bị: Relay Omron G2R-2-SND 24VDC.
+ Thương hiệu: Omron.
+ Mục đích: sử dụng để điều khiển hoạt động của các van điện từ nước và động cơ quay băng tải, động cơ trộn, động cơ băng tải cấp nắp.
- Thông số kĩ thuật:
+ Nguồn cuộn dây: 24VDC 10A.
+ Nguồn của các tiếp điểm: 250VAC 10A/ 30 VDC 10A. + Nhiệt độ vận hành: -400C – 700C.
+ Kiểu đầu nối: chân hàn. + Tiếp điểm: SPDT (NO+NC).
* Van điện từ
- Khái niêm: Van điện từ là một thiết bị cơ điện, dùng để kiểm sốt dịng chảy chất khí hoặc lỏng dựa vào nguyên lý chặn đóng mở do lực tác động của cuộn dây điện từ.
Hình 4.18: Van điện từ. (Nguồn internet) - Cấu tạo van điện từ
+ Van điện từ là thiết bị hoạt động điện cơ được vận hành và điều chỉnh bởi dịng điện thơng qua tác dụng lực của điện từ. Van khí nén có khá nhiều loại, chính vì vậy tùy theo yêu cầu kỷ thuật của mỗi van như tính chất, nhiệt độ của chất lỏng hoặc khí... Mà cấu tạo van điện từ cũng khác nhau.
+ Thường có 2 loại van là van điện từ 2 cửa và 3 cửa. Nếu là van 2 cửa, cửa vào - cửa ra và sẻ thay phiên nhau đóng (cửa vào mở thì cửa ra sẻ đóng và ngược lại). Nếu van 3 cửa, 2 cửa sẻ thay phiên nhau đóng mở giúp van hoạt động. Ở các hệ thống thiết kế máy phức tạp người ta thường sử dụng nhiều van động từ ghép lại với nhau theo nguyên thích hợp nhất định.
35
Hình 4.19: Bản vẻ kĩ thuật van điện từ. (Nguồn internet) Chú thích:
1) Thân Van: làm bằng đồng hoặc nhựa...
2) Mơi chất: khí (khí nén, gas) hay chất lỏng (nước, dầu). 3) Ống rỗng (lưu chất chưa qua).
4) Vỏ ngồi cuộn hít (để bảo vệ cuộn điện). 5) Cuộn từ (cuộn dây từ).
6) Dây điện được kết nối với nguồn điện bên ngoài.
7) Trục van làm kính (bình thường lị xo ở số 8 sẻ tác động ép kính, làm cho van ở trạng thái đống.
8) Lò xo.
9) Khe hở để lưu chất đi qua.
- Nguyên lý hoạt động: Về cơ bản thì nguyên lý hoạt dộng của van điện từ hoạt động theo 1 nguyên lý chung như sau:
+ Có 1 cuộn điện trong đó có 1 lõi sắt và 1 lò xo nén vào lõi sắt, trong khi đó lõi sắt lại tì lên đầu 1 giăng bằng cao su. Bình thường nếu khơng có điện thì lị xo ép vào lõi sắt, van sẽ ở trạng thái đóng.
+ Nếu chúng ta tiếp điện, tức là cho dòng điện chạy qua, cuộn dây sinh từ trường sẽ