Thông số kỹ thuật của Động Cơ RC Servo MG996R : Servo MG996R (nâng cấp MG995) có momen xoắn lớn Lực kéo ở 6V: 11kg
Đây là bản nâng cấp từ servo MG995 về tốc đợ, lực kéo và đợ chính xác
Phù hợp với máy bay cánh quạt loại 50 -90 methanol và máy bay cánh cố định xăng 26cc-50cc
So với MG946R, MG996R nhanh hơn, nhưng hơi nhỏ hơn. Tên sản phẩm: MG996R
Trọng lượng sản phẩm: 55g
Kích thước sản phẩm: 40.7 * 19.7 * 42.9mm Lực kéo: 9.4kg / cm (4.8V), 11kg / cm (6V)
Tốc độ xoay: 0.17 giây / 60 độ (4.8 v) 0.14 giây / 60 độ (6 v) Điện áp làm việc: 4.8-7.2V
Nhiệt độ hoạt động: 0 ℃ -55 ℃ Vật liệu bánh răng: Kim loại
Các mơ hình thích hợp: Máy bay cánh cố định 50 – 90 methanol và máy bay cánh động cơ xăng 26cc-50cc
BM04/QT05/ĐT-KT
55
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
4.3 Thiết kế khối tín hiệu
Hình 4. 8 Sơ đồ ngun lý phím nhấn
Sử dụng bàn phím để khai báo các thơng số, đợ dài, chiều dài dây , số lượng cuộn dây gửi đến trung tâm điều khiển, điều khiển
4.4 Thiết kế khối ngõ ra hiển thị
Hình 4. 9 Màn hình LCD16x2
56
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
Chân Ký
hiệu Mô tả
1 Vss Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND của mạch điều khiển
2 VDD Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với VCC=5V của mạch điều khiển
3 VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD.
4 RS
Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic “0”(GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read)
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD.
5 R/W
Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc.
6 E
Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện mợt xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.
7 - 14 DB0 - DB7
Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thơng tin với MPU. Có 2 chế đợ sử dụng 8 đường bus này :
BM04/QT05/ĐT-KT
57
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh Bảng 4.3 Chức năng các chân của LCD
Hình 4. 10 Sơ đồ chân LCD16x2
+ Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7
15 - Nguồn dương cho đèn nền
58
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
4.5 Sơ đồ nối dây
BM04/QT05/ĐT-KT
59
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
CHƯƠNG 5 : TỔNG HỢP THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN SẢN PHẨM SẢN PHẨM
Từ phần thiết kế mạch điều khiển ở trên ta kết hợp với các chuyên đề sau: nghiên cứu tính tốn thiết kế các bợ truyền đợng, nghiên cứu tính tốn thiết kế và chế tạo mạch điều khiển, xây dựng bản vẽ thiết kế, xây dựng bợ quy trình chế tạo và xây dựng chương trình điều khiển. Ta có sản phẩm hồn chỉnh.
5.1 Tính tốn và thiết kế
5.1.1 Tính tốn lực kéo dây
Lực kéo dây cần thiết:
Fkd = Fms. k1.k2
Trong đó:
K1 là hệ số thực nghiệm của bọ phận kéo dây. Lấy k1=1,2 K2 là hệ số thực nghiệm khi có tải. lấy k2=1,2
𝐹𝑘𝑑 = 9 × 1,2 × 1,2 = 12,96(𝑁)
5.1.2 Chọn bộ truyền động trực tiếp chuyển động
Có tỷ lệ truyền : 1 2 1 1 1 z U z
5.1.3 Momen xoắn của động cơ :
𝑇 = 𝑃. 9,55 𝑛 = 70.9,55 43 = 15.5 𝑁/𝑚𝑚 5.1.4 Tính số bước cần quay .200 1.200 636( / ) . 10. U step m d
60
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
5.2 Xây dựng chương trình điều khiển
Hình 5. 1 Sơ đồ khối
- Qua quá trình tìm hiểu về máy cắt dây điện tự đợng, thì nhóm đã tìm hiểu và qút định sử dụng các thiết bị:
+ Động cơ bước
+ Driver động cơ bước + Màn hình hiển thị LCD + Nút nhấn
+ Động cơ servo + Arduino
- Từ các thiết bị này, tơi đã xây dựng nên chương trình điều khiển ngắn gọn và hợp lý nhất để điều khiển máy cắt dây cáp tự động
BM04/QT05/ĐT-KT
61
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngơ Hà Quang Thịnh 5.2.2 Thư viện
Hình 5. 2 Thư viên chương trình
Thư viện chương trình nằm ở phần đầu của chương trình, với chức năng khai báo thơng tin các thư viện để chương trình hiểu được chương trình sử dụng những loại thiết gì ở trong hệ thống.
- Trong chương trình điều khiển hệ thống máy cắt dây tự động sử dụng thư viện của các thiết bị
- LCD giao tiếp chuẩn I2C ( I2C giúp tiết kiệm chân , dễ giao tiếp hơn ) - Động cơ servo dùng để cắt dây
62
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh 5.2.3 Khai báo chức năng , chân cài đặt thiết bị
Hình 5. 3 Khai báo các chức năng chân
Sau khi khai báo thư viện tiếp theo đó chúng ta phải khai báo thứ tự các chân thiết bị , phần này sẽ liệt kệ ra những chân cần dùng của thiết bị , đặt tên những chân cần dùng . Cài đặt và khai báo các đơn vị được dùng trong cơng thức sang tín hiệu xung của đợng cơ
BM04/QT05/ĐT-KT
63
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
bước , khai báo các chế đợ được dùng trong q trình cắt dây. Khai báo các tín hiệu digital , các nút nhấn ở ngõ ra.
5.2.4 Cái đặt khai báo thứ tự chân của thiết bị
Hình 5. 4 Khai báo thứ tự chân
Khai báo thứ tự chân các thiết bị bao gồm :
+ Arduino + Servo
64
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
+ Nút nhấn
Khai báo, cài đặt các chân vào ra của Arduino :
- Start , Cancel , Up , Down , Right , Left : Cài đặt các chân ngõ vào nút nhấn của Arduino , các chân này để cài đặt các thông số cắt dây , cài đặt độ dài dây , số lượng dây cần cắt , khởi đợng hay tạm dừng q trình vận hành máy - Lcd.begin : khai báo các chân hiển thị màn hình các thơng số của máy - myservo.attach(11) : khai báo chân số 11 dành cho động cơ servo - myservo.write(0) : ban đầu sẽ ở mức 0 độ để mở dao cắt
- D , pi , T1, T2, tisotruyen , quydoi , dodai , quantity : khai báo các thông số và đơn vị tính tốn
5.2.5 Cài đặt thơng số cắt dây
Hình 5. 5 Cắt dây
Dùng vịng lặp for tác đợng vào động cơ servo để thực hiện cắt dây , delay sẽ là 1ms - For (int i=0 ; i<800, i++) : chạy 800 lần mỗi lần chạy thì i sẽ được cợng lên 1
đơn vị
- If ( i<180) : thực hiện lệnh cắt lúc này dao để bắt đầu thực hiện hành động cắt dây
- Myservo.write(0) : đưa về 0 kết thúc hành động cắt , kềm cắt sẽ trả lại trạng thái ban đầu
BM04/QT05/ĐT-KT
65
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh 5.2.6 Cài đặt chế độ hiển thị trên LCD và cài đặt nút nhấn
Hình 5. 6 Cài đặt hiển thị trên lcd
66
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngơ Hà Quang Thịnh Hình 5. 7 Cài đặt nút nhấn
BM04/QT05/ĐT-KT
67
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
- Mục đích của phần cài đặt hiển thị ở trên có thể giúp người sử dụng có thể điều chỉnh và nhìn thấy được các thơng số cài đặt trên màn hình lcd mợt cách dễ dàng hơn
5.2.7 Cài đặt chng báo
Hình 5. 8 Cài đặt chng báo
- Mục đích ở đây là chng sẽ kêu và đảo trạng thái với thời gian 200ms ví dụ khi hết dây lcd sẽ hiện thị dòng “Insert Wire” khi đó chng báo sẽ kêu , sau
68
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
khi công nhân bỏ dây vào và nhấn nút Start thì chng báo sẽ ngừng kêu , tương tự trường hợp dây báo lỗi sẽ hiện “Check Wire” và chuông sẽ kêu cho đến khi chúng ta kiểm tra lỗi dây và nhấn Start thì vịng lặp sẽ dừng và máy tiếp tục chạy.
- Run= 0 : có ý nghĩa là máy đang chờ để chạy , ví dụ như Run = 1 có ý nghĩa là máy đang chạy , Run=2 thì là cần phải thêm dây , Run=3 là dây đang bị lỗi ( dây bị chùn xuống , hay bị trùng dây trong quá trình chạy )
5.2.8 Hiển thị số bước đếm ngược
BM04/QT05/ĐT-KT
69
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh
- Ví dụ để quay được 1km thì cần phải chạy 654.000 bước vậy khi đó màn hình hiển thị lcd sẽ hiển thị số bước đếm ngược để người cơng nhân có thể nhận biết được độ dài dây sẽ còn bao nhiêu khi đếm ngược về 0 thì đã chạy đủ 1km và sẽ thực hiện cắt dây
- StepV1-- : sau khi cấp xung thì số bước sẽ phải trừ đi
- Trong qua trình quay nếu chúng ta nhấn “Cancle” thì quá trình vận hành máy sẽ bị ngừng lại hoặc là khi báo lỗi “Run=2”,”Run=3” thì hàm break sẽ có chức năng thốt ra khỏi vịng lặp while
- Quantity-- : có nghĩa là khi ta sét số lượng dây là 2 thì sau khi chạy được 1 cuộn sẽ trừ đi 1
- Quantity>0 , stepV1=dodai*quydoi : nếu số lượng dây vẫn cịn thì sẽ tính lại đợ dài dây và thực hiện lại chu trình đưa dây qua để cắt dây , nếu số lượng mà về mức 0 thì máy sẽ dừng
5.3 Xây dựng mơ hình mơ phỏng
5.3.1 Tổng quan về phần mềm thiết kế
Phần mềm SOLIDWORKS được biết đến từ phiên bản SOLIDWORKS 1995. Cho đến nay SOLIDWORKS đã có nhiều bước phát triển vượt bậc về tính năng, hiệu suất và khả năng đáp ứng các nhu cầu thiết kế 3D trong các ngành kỹ thuật, công nghiệp. SOLIDWORKS còn được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong các ngành khác như: đường ống, kiến trúc, nội thất, xây dựng… nhờ tính năng thiết kế 3D mạnh mẽ và danh mục các giải pháp hỗ trợ đa dạng.
SOLIDWORKS nổi bật trong số các giải pháp phần mềm thiết kế 3D CAD bởi tính trực quan, phương pháp xây dựng mơ hình 3D tham số, nhanh chóng, dễ dàng và tiện lợi cho người sử dụng. Khả năng tái sử dụng dữ liệu 2D cho phép dễ dàng chuyển đổi từ các bản vẽ, phác thảo 2D thành mơ hình hình học 3D. SOLIDWORKS có khả năng dựng mơ hình 3D từ ảnh chụp, điều này vơ cùng tiện lợi cho các hoạt động sáng tạo, đổi mới, phát triển sản phẩm.
70
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngơ Hà Quang Thịnh 5.3.2 Thiết kế mơ hình 3D trên phần mềm Solidworks2019
Các bộ phận chủ yếu được làm từ nhôm A6061 là hợp kim nhôm linh hoạt nhất trong dịng hợp kim nhơm hóa bền
- Khả năng chống ăn mòn cao nhất - Độ dẻo dai.
- Nhơm A6061 là mợt hợp kim có tính đa dụng cao, có đợ bền cao, chống ăn mịn tốt, dễ da cơng, có tính hàn tốt, dễ xử lý nhiệt, ủ hoặc già hóa. bề mặt anốt bóng đẹp và có thể sơn phủ được.
- Gia cơng và dễ hàn.
Để tạo lên các chi tiết máy cần kết hợp với 1 vài bộ phận làm từ SUS304 cịn gọi là inox 304 hay thép khơng rỉ là hợp kim sắt chứa tối thiếu 10.5% crom
Bảng 5.1 Thành phần hóa học của hợp kim Nhơm Hợp kim Nhôm (Al 6061) (%)
Mg Si Fe Cu Cr Ti Mn Al TPK
0,8-1,2 0,4-0,8 ≤ 0,7 0,15–0,4 0,04-0,35 ≤ 0,15 ≤ 0,15 Còn lại ≤ 0,05
Bảng 5.2 Đặc trưng kỹ thuật của hợp kim Nhôm
Hợp kim nhôm Độ bền kéo
(N/ mm2) Độ bền nén (N/ mm2) Độ dãn dài (N/ mm2) 6061 ≥ 240 ≥ 205 8%`
BM04/QT05/ĐT-KT
71
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh Hình 5. 10 Bảng vẽ tổng thể các chi tiết máy
72
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh 5.3.2.1 Bệ đỡ lắp các chi tiết :
Hình 5. 11 Bảng vẽ bệ đỡ các chi tiết
- Cố dịnh các chi tiết như kềm cắt, poly, cảm biến, dây cáp … với nhau trên mặt phẳng nhằm củng cố các hành động của máy khi thực hiện
- Có nhiều lỗ khoan với Φ khác nhau để cố định các chi tiết
BM04/QT05/ĐT-KT
73
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh 5.3.2.2 Giá đỡ cố định kềm cắt ( 2 mặt trước sau ):
Hình 5. 12 Bảng vẽ giá đỡ cố định kềm cắt mặt trước
74
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngơ Hà Quang Thịnh Hình 5. 13 Bảng vẽ mặt sau cố định kềm cắt
- Nhằm cố định 1 cánh kềm để thực hiện hành đợng cắt 1 cách chính xác và trơn tru hơn - Ở giữa có 1 khe to và 1 số lỗ khoan nhỏ để cho cánh kềm linh hoạt dễ điều chỉnh bằng cách gắn thêm ốc ở các lỗ.
BM04/QT05/ĐT-KT
75
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh 5.3.2.3 Chân gá cố định bệ đỡ lắp chi tiết máy
Hình 5. 14 Bảng vẽ chân gá có định bệ đỡ lắp chi tiết máy
- Dùng để cố định 1 cách cứng cáp bệ lắp các chi tiết và thêm phần chắc chắn cho các thao tác của máy nhằm tăng đợ chính xác tránh hư hại cho dây bị cắt.
- Sử dụng chân chữ L nhầm đảm bảo tính kiên cố vì trên bệ lắp chi tiết có nhiều chi tiết nặng.
76
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh 5.3.2.4 Trục puly
Hình 5. 15 Trục puly
- Tạo nhám trên bề mặt poly nhầm tăng lực ma sát để hiệu quả hơn khi đẩy dây. - Poly nối với động cơ và được ép với con lăn trên tạo ma sát đẩy dây đi.
- Sử dụng các phép tính ta có thể thiết lậpchương trình để tính từ số vịng quay của poly để quy ra số dây đã đi qua poly.
BM04/QT05/ĐT-KT
77
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh 5.3.2.5 Ống luồn dây điện
Hình 5. 16 Ống luồn dây điện
- Có 2 ống luồn dây điện giúp dây chạy thẳng không bị lệch khỏi kềm cắt và poly.
- Đầu ra của ống luồn dây điện có Φ8 mà dây có tiết diện 6*3 để đảm bảo dây đi qua trơn tru nhưng vẫn đúng quỹ đạo đặt ra ban đầu
78
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh 5.3.2.6 Bệ đỡ lị xo và cơng tắc hình trình
Hình 5. 17 Bệ đỡ lị xo và cơng tắc hành trình
- Dùng để gắn lị xo ép thanh nhơm nối con lăn trên với cơng tắc hành trình khi số mét dây đúng như khi ta cài đặt ở màn hình LCD thì kềm sẽ cắt khi đó dây đã đi qua hết lò xo sẽ đè con quay trên xuống chạm vào puly khi đó cơng tắc hành trình sẽ hiểu hết dây, máy sẽ ngưng và reset lại trạng thái
BM04/QT05/ĐT-KT
79
SVVTH: Trần Nguyễn Minh Duy GVHD: Ngô Hà Quang Thịnh