Số chân Tên chân Mô tả
1 V-IN Điện áp đầu vào từ 3.2V-40V
2 V-OUT Điện áp đầu ra sau khi được hạ áp
3 Ground Nối đất
4 Feedback Chân phản hồi điện áp.
5 ON/ OFF Chân kích hoạt, phải được nối đất để
hoạt động bình thường.
Cách sử dụng LM2596
Hình 3. 24 Sơ đồ nguyên lý IC LM2596
LM2596 rất dễ sử dụng vì nó yêu cầu rất ít linh kiện. Điện áp không điều chỉnh được cấp cho chân 1 (V-in) qua tụ lọc để giảm nhiễu đầu vào. Chân ON / OFF hoặc chân kích hoạt (chân 5) phải được nối với đất để kích hoạt IC. Nếu được đặt ở mức cao, IC sẽ chuyển sang chế độ tắt và ngăn chặn dịng điện rị rỉ. Tính năng này sẽ hữu ích để tiết kiệm điện năng đầu vào khi hoạt động qua pin. Chân feedback là chân
quan trọng thiết lập điện áp đầu ra. Nó cảm nhận điện áp đầu ra và dựa trên giá trị của điện áp đầu ra này, tần số chuyển mạch của công tắc bên trong được điều chỉnh để cung cấp điện áp đầu ra mong muốn. Cuối cùng điện áp đầu ra thu được thông qua chân 2 thông qua một bộ lọc LC.
Để đảm bảo an tồn cho PLC, nhóm em sử dụng thêm relay trung gian 24v để nối giữa ngỏ ra PLC và tải (Động cơ DC).
Hình 3. 28 relay kiếng 24V DC (8 chân). Modul LM2596 Modul LM2596 Modul LM2596 Modul LM2596 Modul LM2596 Modul LM2596 Modul LM2596 Modul LM2596 DC Motor DC Motor Hình 3. 26 Sơ đồ kết nối Modul LM2596 và động cơ DCDC Motor DC Motor DC Motor DC Motor Hình 3. 27 Sơ đồ kết nối Modul LM2596 và động cơ DCDC Motor
DC Motor Hình 3. 25 Sơ đồ kết nối Modul LM2596 và động cơ
SVTH: Trịnh Công Hậu GVHD: TS Đoàn Lê Anh 58
3.2.4. Khối điều khiển khí nén
Hệ thống điều khiển khí nén sẽ thực hiện nhiệm vụ đưa sản phẩm đến các máng đựng để hoàn thành việc phân loại. Hệ thống sẽ gồm 2 phần chính là xi lanh và van điện từ, nhóm sẽ sử dụng 2 xylanh khí nén và 2 cảm biến tiệm cận để thông báo sự hiện diện của sản phẩm khi nó đi ngang qua cảm biến. Hình dưới đây thể hiện việc bố trí xylanh và cảm biến trên băng tải.
Hình 3. 32 Sơ đồ bố trí xylanh và cảm biến trên băng tải
Khoảng cách từ buồng xử lý ảnh đến xylanh đầu tiên là 7cm
Khoảng cách giữa 2 xylanh là 6cm
Khoảng cách từ xylanh thứ 2 đến cuối băng tải là 7cm
Việc tính chọn xylanh dựa vào yêu cầu hoạt động của hệ thống, nhóm em tính tốn và lựa chọn như sau:
Căn cứ vào độ rộng của băng tải là 12cm, nhóm chọn xylanh có hành trình là 75mm. Dựa vào khảo sát trên thị trường, nhóm chọn xylanh tác động kép MAL 16x75 (có đường kính D = 16mm, hành trình 75mm, áp suất max: 1.0 MPa).
Buồng xử lý ảnh Buồng xử lý ảnh Buồng xử lý ảnh Buồng xử lý ảnh Buồng xử lý ảnh Buồng xử lý ảnh Buồng xử lý ảnh Buồng xử lý ảnh Băng tải Băng tải Băng tải Băng tải Băng tải Băng tải Băng tải Băng tải Cảm biến Cảm biến Cảm biến Cảm biến Cảm biến Cảm biến Cảm biến Cảm biến 7cm 7cm 7cm 7cm 7cm 7cm 7cm 7cm 6cm 6cm 6cm 6cm 6cm 6cm 6cm 6cm 7cm 7cm 7cm 7cm 7cm 7cm 7cm 7cm xylanh xylanh Hình 3. 30 Sơ đồ bố trí xylanh và cảm biến trên băng tảixylanh xylanh xylanh xylanh Hình 3. 31 Sơ đồ bố trí xylanh và cảm biến trên băng
Hình 3. 33 xylanh khí nén MAL 16x75
Và để kiểm sốt được áp suất khi cấp khí vào xylanh, tạo ra lực vừa đủ để piston hoạt động đúng theo yêu cầu hệ thống. Nhóm em sử dụng thêm van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng khí.
Hình 3. 34 van tiết lưu
Và để xylanh hoạt động được thì ta cần có van điện từ để điều khiển hành trình của pittong. Van điện từ cịn được gọi với cái tên solenoid valve. Đây là một thiết bị cơ điện, dùng để kiểm sốt dịng chảy chất khí hoặc lỏng dựa vào nguyên lí chặn đóng mở do lực tác động của cuộn dây điện từ.
Hình 3. 35 van điện từ
Đối với van điện từ thì tùy vào loại xi lanh mà chúng ta có cách chọn cho phù hợp riêng với xi lanh mà nhóm chọn thì có các loại van 4/2, 5/2 hoặc 5/3 với một hoặc hai đầu cuộn dây. Và nhóm chọn van 5/2 hai đầu cuộn dây để thực hiện điều khiển.
Hình 3. 36 van điện từ 5/2 1 cuộn coil
Để điều khiển được hành trình của pittong xi lanh thì ta sẽ điều khiển các cuộn dây của van điện từ thông qua PLC. Ngồi ra, nhóm cịn sử dụng thêm relay trung gian 24VDC để đấu nối giữa PLC và cuộn dây của van điện từ, dưới đây là sơ đồ đấu nối:
Hình 3. 37 Sơ đồ kết nối của van điện từ 5/2 với PLC
Việc đẩy xi lanh hay thu xi lanh về sẽ tùy thuộc vào việc chúng ta kích cuộn dây của van và việc chúng ta kết nối đường đi của dịng khí nén trên van với xi lanh.
3.2.5. Khối xử lý trung tâm
Khối xử lý trung tâm sẽ thực hiện lấy tín hiện từ khối xử lý ảnh, các cảm biến tiệm cận để xử lý và xuất tín hiệu điều khiển ra các van điện từ để phân loại sản phẩm. Ở đây khối xử lý trung tâm chính là PLC S7 – 1200. Ở phân khúc 1200 thì có các dịng 1211, 1212, 1214, 1215… Mỗi dịng có số cổng I/O khác nhau. Ở đây nhóm chọn sử dụng PLC S7-1200 CPU 1212C DC/DC/DC với 5 ngõ vào và 5 ngõ ra.
Hình 3. 38 PLC S7-1200 CPU 1212C
Với nguồn cấp cho PLC là nguồn DC 24V, ngõ vào 24VDC, ngõ ra 24VDC.
Hình 3. 39 Sơ đồ ngõ ra, ngõ vào và nguồn hoạt động của PLC S7-1200 CPU 1212C
3.2.6. Khối cánh tay robot
Thiết kế mơ hình cánh tay Robot trên SolidWork
Hình 3. 40 Mơ hình cánh tay robot trên Solid Work
Thiết lập hệ toạ độ cơ sở cho cánh tay Robot:
Sau khi có được mơ hình cánh tay Robot, nhóm thiết lập hệ toạ độ Robot như hình 3.36 với một số quy tắc sau:
Bắt đầu đánh số từ 0 đến n (với n là số khâu của robot) và đế robot sẽ được đánh số 0.
Mỗi hệ trục gắn ở mỗi khâu phải luôn tuân theo quy tắc bàn tay phải. Hệ trục toạ độ của đế được gắn song song với hệ trục tham chiếu. Gốc của hệ trục toạ độ này được gắn trùng với khớp 1.
Hệ trục toạ độ gắn trên khâu của Robot được gắn tại khớp xa hơn so với bệ của mỗi khâu. Vì vậy, hệ trục toạ độ số 1 sẽ gắn tại khớp số 2 (khớp này nối giữa khâu 1 và khâu 2).
Trục z trùng với trục khớp (trục động cơ). Nếu khớp tịnh tiến, hướng trục z sẽ là hướng di chuyển đi xa từ khớp. Nếu là khớp trụ, hướng trục z xác định là hướng dương theo hướng quay trục z hoặc theo hướng góc xoắn nhỏ nhất. Vậy trục z1, z2, z3 sẽ là trục động cơ và vng góc với màn hình.
Trục x sẽ song song với đường vng góc chung giữa các trục khớp của khâu. Trong trường hợp các trục khớp song song với nhau, trục x sẽ trùng với đường tâm của khâu. Vậy trục x1 x2 x3 trùng với thanh link.
Hệ toạ độ cơ sở là O0x0y0z0, chiều của z0 hướng từ O0 đến O1. Hướng trục y tuân theo quy tắc bàn tay phải
Đặt tương tự cho các hệ toạ độ trung gian tiếp theo.
Hệ toạ độ O3x3y3z3 gắn ở khâu cuối có gốc O3. Trục z của hệ trục này trùng hướng với khớp cuối cùng.
Thiết lập bảng thơng số DH:
Vị trí của hệ tọa độ khớp (Oxyz) đối với hệ tọa độ khớp (Oxyz)-1 được xác định bởi 4 tham số 𝜃i, 𝑑i, 𝛼i, 𝑎i như sau:
d1 (offset): là độ lệch của khớp (khoảng cách giữa 2 mặt phẳng chứa trục x0 và x1).
a2, a3 là chiều dài thanh link (khoảng cách giữa 2 trục z: a2 là khoảng cách giữa trục z1 và z2, tương tự cho a3 ).
là độ xoắn của thank link (là góc lệch giữa 2 trục z kế tiếp nhau: 1 là
góc lệch giữa trục z0 và z1).
*θ1 *θ2 *θ3 là các góc khớp (góc giữa 2 trục x: *θ1 là góc giữa trục x1 và x2). Dấu * được thể hiện là biến khớp, có thể thay đổi thơng số trong q trình quay.
Với cách thành lập hệ toạ độ như trên nhóm xác định các thơng số động học của robot như sau:
Bảng 3. 2 Bảng động học DH Khâu a α d