Sau khi tính tốn vị trí, kích thước và sắp xếp các linh kiện, ta cần thiết kế hộp đựng và các chi tiết cơ khí để lắp đặt, cố định chúng.
Hộp đựng dạng vỏ sị
Nhóm chúng em tham khảo mẫu Pelican 1550 để thiết kế hộp đựng:
Hộp đựng này bao gồm các chi tiết:
Chi tiết 1. Thân hộp
Hình dáng: dạng khối hình hộp chữ nhật
Từ việc sắp xếp, bố trí các linh kiện, nhóm đã thiết kế thân hộp với kích thước đủ để có thể đựng vừa tất cả các linh kiện, thiết bị điện tử đã được bố trí như mini PC, Joystick, Video receiver…
Với các thơng số:
Kích thước bên ngồi Kích thước bên trong
Vật liệu Độ dày 604 x 294 x 190mm 560 x 230 x176 Composite 5mm
Ngoài ra, do được làm bằng vật liệu composite và độ dày khoảng 5mm, để tăng độ bền và khả năng chịu lực chịu tải cho hộp thì nhóm đã bố trí thêm các gân gia cường chạy theo biên dạng thân hộp.
Cùng với các gân gia cường là các phần bản lề để liên kết thân hộp với các chi tiết khác như: nắp hộp, quai xách.
Nhóm đã thêm các tấm lót dày khoảng 10mm cho thân hộp để bảo vệ các linh kiện đồng thời chia khoang để tiện thay thế hay làm các thiết bị, linh kiện khơng bị tác động lên nhau trong q trình vận chuyển hay tháo lắp.
Mặt khác, các tấm bảo vệ cịn đóng vai trị như một bệ đỡ để có thể giữ các thiết bị, linh kiện ngoại vi như bàn phím, báo pin,… ở một độ cao hợp lí, tiện lợi cho việc sử dụng.
Các lỗ ren M4 được đục trên tấm lót bảo vệ để cố định các tấm đỡ gắn linh kiện, các lỗ cách nhau từ 46 – 50mm.
Chi tiết 2. Nắp hộp
Hình dáng: dạng khối hình hộp chữ nhật
Cũng từ việc sắp xếp, bố trí các linh kiện, nhóm đã thiết kế nắp hộp với kích thước đủ để có thể đựng vừa tất cả các linh kiện, thiết bị điện tử đã được bố trí như màn hình, loa…
Với các thơng số:
Kích thước bên ngồi Kích thước bên trong
Vật liệu Độ dày 604 x 294 x 74mm 560 x 230 x 65mm Composite 5mm
Ngoài ra, do được làm bằng vật liệu composite và độ dày khoảng 5mm, để tăng độ bền và khả năng chịu lực, chịu tải cho nắp hộp thì nhóm đã bố trí thêm các gân gia cường chạy theo biên dạng nắp hộp.
Cùng với các gân gia cường là các phần bản lề để liên kết nắp hộp với các chi tiết khác như: thân hộp, các kẹp cố định.
Nhóm đã thêm các tấm lót dày khoảng 10mm cho nắp hộp để bảo vệ các linh kiện không bị tác động lên nhau trong quá trình vận chuyển hay tháo lắp.
Mặt khác, các tấm bảo vệ cịn đóng vai trị như một bệ đỡ để có thể giữ các thiết bị, linh kiện ngoại vi như màn hình, ăng ten,… ở một độ cao hợp lí, tiện lợi cho việc sử dụng.
Các lỗ ren M4 được đục để lắp vít cố định, các lỗ ren cách nhau khoảng 75mm.
Đường kính Đường kính phần có khía
Vật liệu Chiều dài trơn Chiều dài phần có khía
5mm 6mm Thép tròn đặc
C65
100mm 5mm
Chi tiết 4. Quai xách
Để tiện cho việc mang xách thiết bị GCS, nhóm đã thiết kế quai xách cho hộp với các thông số:
Chiều dài Chiều cao Vật liệu Chiều dài tay nắm
Đường kính lỗ lắp chốt xoay
3mm 4mm Nhựa ABS 32mm 5mm
Vật liệu: nhựa ABS
Và để tăng sự thoải mái khi sử dụng thì nhóm em dự định sẽ bọc thêm một lớp cao su bên ngoài phần tay nắm sau khi đã chế tạo được sản phẩm quai xách này.
Kẹp cố định được cấu thành từ các chi tiết nhỏ: Kẹp trên và kẹp dưới. Chúng được cố định với nhau bằng một chốt cố định.
Kẹp được thiết kế để giúp cố định thân hộp và nắp hộp không bị tách rời nhau trong quá trình di chuyển.
Chi tiết 1. Kẹp trên
Chi tiết 3. Chốt cố định
Các thơng số của chốt cố định: Đường kính Đường kính
phần có khía
Vật liệu Chiều dài trơn Chiều dài phần có khía
3mm 4mm Thép trịn đặc
C65
32mm 5mm
Đường kính Đường kính phần có khía
Vật liệu Chiều dài trơn Chiều dài phần có khía
3mm 4mm Thép tròn đặc
C65
47mm 5mm
Các chi tiết tấm gắn, đỡ linh kiện và các thiết bị ngoại vi
Chiều dài Chiều rộng Vật liệu Chiều dài các đầu lắp
Chiều rộng các đầu lắp
300mm 228mm Nhựa ABS 5mm 20mm
Ngồi ra, tấm được đục lỗ với các kích thước và khoảng cách đã được tính tốn để tản nhiệt các linh kiện phía dưới và cố định pin trong khi sử dụng hay di chuyển.
Chi tiết 2. Tấm gắn linh kiện
Các thông số cơ bản:
Chiều dài Chiều rộng Vật liệu Độ dày
560mm 230mm Nhựa ABS 5mm
Tấm được đục lỗ với các kích thước và khoảng cách đã được tính tốn để gắn linh kiện và các thiết bị ngoại vi.
Mặt khác, để cố định được tấm vào thân hộp cũng như cố định được các linh kiện thì cần bắt vít nên tấm được đục các lỗ vít theo tiêu chuẩn để sử dụng loại vít đầu dẹt đồng kích thước M4.
Các thông số cơ bản:
Chiều dài Chiều rộng Vật liệu Độ dày Phần lắp bản phím
250mm 180mm Nhựa ABS 5mm 217 x 70mm
Các kích thước được tính tốn, thiết kế để tiện cho việc thay thế linh kiện, pin mà khơng cần phải tháo tồn bộ tấm đậy gắn linh kiện. Ngoài ra cũng tiện cho việc lấy ra sử dụng hoặc cất Joystick điều khiển.
Các lỗ vít dẹt tiêu chuẩn đồng kích thước M4 được đục để bắt vít cố định tấm với bản lề đóng mở và bàn phím.
Bốn tấm đỡ nhỏ được thêm vào để cố định bàn phím khơng bị rơi ra khi đóng mở. Mặt khác, một lỗ trụ bậc được đục để lắp chi tiết vít xoay giúp cố định tấm khi sử dụng, di chuyển và tháo để mở tấm khi cần.
Các thông số cơ bản của tấm đỡ gắn ống ren:
Chiều dài Chiều rộng Vật liệu Độ dày
60mm 20mm Nhựa ABS 4mm
Tấm được thiết kế với 2 chức năng chính:
Chịu tải của tấm đóng mở, cụm bàn phím và các tấm cố định bàn phím. Lắp ống ren với lỗ trụ bậc có kích thước đã được tính tốn.
Ngồi ra, để cố định tấm với tấm gắn linh kiện, 2 lỗ ren M4 được đục để bắt vít, 2 lỗ ren cách nhau 50mm.
Các thông số cơ bản của ống ren: Chiều dài ống trụ trên Chiều dài ống trụ dưới Đường kính ống trụ trên Đường kính ống trụ dưới Cỡ ren Độ dài ren Vật liệu 1mm 12mm 10mm 9mm M8 10mm Nhựa ABS Ống ren được tính tốn và thiết kế để lắp vít xoay.
Chi tiết 6. Vít xoay
Các thông số cơ bản:
Chiều dài tổng 25mm
Chiều dài tay nắm 10mm
Chiều rộng tay nắm 22mm
Chiều dài đầu vít 1mm
Chiều dài thân vít 14mm
Chiều dài ren 9mm
Đường kính đầu vít 10mm
Cỡ ren M8
Vật liệu Thép C65
Vít xoay được thiết kế để giúp chủ động đóng mở cụm chi tiết liên quan đến bàn phím để tiện cho việc sử dụng.
Chi tiết 4. Tấm đỡ bàn phím
Tấm đỡ bàn phím để đỡ và cố định bản phím khi đóng mở với 4 lỗ ren M4 để bắt vít cố định.
Khoảng cách giữa các lỗ vít theo chiều dọc: 88mm. Khoảng cách giữa các lỗ vít theo chiều ngang: 234mm. Các thông số cơ bản:
Chiều dài Chiều rộng Vật liệu Độ dày
248mm 130mm Nhựa ABS 2mm
Các thông số cơ bản:
Chiều dài Chiều rộng Vật liệu Độ dày
560mm 230mm Nhựa ABS 4mm
Tấm được đục lỗ với các kích thước và khoảng cách đã được tính tốn để gắn màn hình và các thiết bị ngoại vi.
Mặt khác, để cố định được tấm vào nắp hộp cũng như cố định được các linh kiện thì cần bắt vít nên tấm được đục các lỗ vít theo tiêu chuẩn để sử dụng loại vít đầu dẹt đồng kích thước M4.
Bản lề đóng mở (x2)
Nhóm đã thiết kế một loại bản lề đơn giản để đóng mở các tấm đậy để thuận tiện cho việc sử dụng GCS cũng như việc tháo lắp, thay thế pin hay các linh kiện. GCS mà nhóm em thiết kế sẽ sử dụng 2 cụm bản lề, mỗi cụm gồm 3 chi tiết nhỏ như bên dưới.
Với vật liệu là thép C65 và các kích thước đã được tính tốn, thiết kế trên phần mềm Solidworks, cụm bản lề sẽ giúp ích lớn cho việc đóng mở tấm đậy ngồi ra cũng chịu tải trọng của các tấm và bàn phím khi đóng, mở.
Chi tiết 2. Bản lề tĩnh
Chi tiết 3. Chốt bản lề
Đường kính Đường kính phần cố định
Vật liệu Chiều dài
5mm 6mm Thép tròn đặc C65 44mm
Các chi tiết thanh đỡ và xốp cố định
Chi tiết 6. Thanh đỡ màn hình (x4)
Các thơng số cơ bản của thanh đỡ màn hình: Chiều dài
khi trải phẳng
Chiều rộng Vật liệu Chiều dài
223mm 6mm Thép C65 176mm
Ngoài ra, 2 lỗ ren M4 ở giữa cách nhau 75mm (khoảng cách lỗ ren có sẵn ở màn hình) được đục để cố định thanh và màn hình. 2 lỗ ren M4 bên ngồi để bắt vít cố định thanh và tấm đỡ màn hình.
Các thơng số cơ bản của thanh đỡ video receiver: Chiều dài
khi trải phẳng
Chiều rộng Vật liệu Chiều dài
108mm 10mm Thép C65 85mm
Ngoài ra, 2 lỗ ren M4 bên ngồi để bắt vít cố định thanh và tấm gắn linh kiện.
Chi tiết 8. Xốp lót linh kiện
Các thơng số cơ bản của thanh đỡ xốp lót linh kiện:
Chiều dài Chiều rộng Vật liệu Độ dày
Ngoài ra, các phần vật liệu được tính tốn lược bỏ để đảm bảo cố định được linh kiện cũng như có đủ khoảng trống để các linh kiện ko bị quá nhiệt.
Chi tiết 9. Xốp lót Joystick
Các thơng số cơ bản của thanh đỡ xốp lót Joystick:
Chiều dài Chiều rộng Vật liệu Độ dày
290mm 230mm Mút xốp 60mm
Ngồi ra, các phần vật liệu được tính tốn lược bỏ để đảm bảo cố định được Joystick và tránh hư hại các linh kiện bên trong khi di chuyển.
Link mua mút xốp: https://shopee.vn/M%C3%BAt-x%E1%BB%91p-%C4%91%E1%BB%87m- k%C3%ADch-th%C6%B0%E1%BB%9Bc-25-*-15-*-5cm- m%C3%A0u-%C4%91en-cho-c%E1%BA%AFm-kim-th%C3%AAu- i.99668835.1855627871?fbclid=IwAR2HuqSuIK_lcA_u8gveRV8YxjxY6uLzM gP4wHiOJ-Gs66wwBslN61L2bco 3.Các loại vít, đai ốc sử dụng Các loại vít
Các thơng số cơ bản của loại ốc vít M4 mà nhóm sử dụng:
Đường kính ren
Chiều dài Vật liệu Đầu vặn Đường kính lỗ xuyên ren Chiều dài ren 4mm 12 và 20mm Thép không gỉ Đầu dẹt Theo tiêu chuẩn CSK 90 DEG đối với vít dẹt M4 14 và 16mm
Các thông số cơ bản của loại ốc vít M3 mà nhóm sử dụng: Đường
kính ren
Chiều dài Vật liệu Đầu vặn Đường kính lỗ xuyên ren Chiều dài ren 3mm 8mm Thép không gỉ Đầu dẹt Theo tiêu chuẩn CSK 90 DEG đối với vít dẹt M3 6mm
Đường link mua hàng:
https://vi.aliexpress.com/item/4000805088340.html?af=7018434&aff_fcid=235 663a1b50c4d7c869a5b62cd41489f-1645467147611-04318-
_uu6HtS&aff_fsk=_uu6HtS&aff_platform=api-new-link-
generate&sk=_uu6HtS&aff_trace_key=235663a1b50c4d7c869a5b62cd41489f- 1645467147611-04318-
_uu6HtS&terminal_id=f6e131bc61c649faabb566639d630095&afSmartRedirect =n
Các loại đai ốc
Các thông số cơ bản của loại đai ốc M4 mà nhóm sử dụng:
Cỡ ren Đường kình
ngồi
Vật liệu Bước ren
M4 7mm Thép
không gỉ
0,7mm
Các thông số cơ bản của đai ốc M3 mà nhóm sử dụng: Cỡ ren Đường kình
ngoài
Vật liệu Bước ren
M3 5,5mm Thép
không gỉ
0,5mm
Đường link mua hàng:
https://beecost.vn/dai-oc-luc-giac-ngoai-inox-304-m4x737-tui-50-cai- p.2__706022387
IV.KIỂM TRA HỆ THỐNG
1.Sơ đồ điện toàn hệ thống
2.Tính tốn cơng suất, thời gian làm việc của hệ thống:
Thiết bị Công suất
PC 15W Joystick 5W Quạt 2W Màn hình (2) 24W Bộ nhận video 3W Bộ thu phát tín hiệu 2W
Bộ chuyển đổi tín hiệu hình ảnh 2W
Dung lượng pin 5000 mAh quy đổi tương đương 63Wh Thời gian sử dụng: 63/53 = 1,2 giờ.
V.KẾT LUẬN
1.Những điều làm được
Xây dựng được sơ đồ điện, sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị. Thiết kế được mơ hình 3D trên phần mềm Solidworks.
Hoàn thiện bản vẽ chế tạo các chi tiết cơ khí và bản vẽ lắp.
2.Những hạn chế cịn tồn tại
Mơ hình vẫn cịn hạn chế các tính năng. Chưa có sản phẩm thực tế.
Cịn nhiều vấn đề chuyên sâu hơn về hệ thống các tính năng cảu thiết bị chưa tìm hiểu được.
Qua đồ án thiết kế kỳ này, chúng em đã hiểu thêm về quy trình thiết kế các hệ thống điều khiển - cơ khí trong lĩnh vực hàng khơng, cụ thể ở đây là thiết kế trạm điều khiển mặt đất (GCS) dạng di động. Tuy đồ án còn nhiều hạn chế còn tồn tại và những sai sót cần được khắc phục nhưng qua đồ án này chúng em đã áp dụng được những kiến thức đã học vào công việc thiết kế.
Cảm ơn thầy (cô) đã xem đồ án của nhóm em. Kính mong thầy (cơ) đóng góp ý kiến và nhận xét để chúng em có thể hồn thiện một cách tốt hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] [Online]. Available: https://bulongnamhai.com/bang-tra-duong-kinh-lo- khoan-tuong-ung-khi-taro.html
[2] [Online]. Available: https://www.uavos.com/products/ground-control- stations/portable-ground-control-unit-pgcu-3/
[3] [Online]. Available: https://insideunmannedsystems.com/uavos- introduces-ground-control-station-the-pgcs-3/ [4] [Online]. Available: https://www.youtube.com/watch?v=1nEPdKv0Dnc&t=227s [5] [Online]. Available: https://www.thecasestore.com/shop/case/medium/pelican/pelican-1550- case
[6] Design and development of ground station for UAV/UGV heterogeneous collaborative system
[7] [Online]. Available:
https://www.unmannedsystemstechnology.com/expo/ground-control- stations-gcs/
[8] [Online]. Available: https://www.youtube.com/watch?v=HUgzA3YMGOE [9] [Online]. Available:
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/countersunk-hole [10] [Online]. Available: