Sử dụng Led 7 đoạn để hiển thị số sản phẩm cần nhập
Led 7 đoạn
Hình 2.9. Led 7 đoạn
Cấu trúc và mã hiện thị dữ liệu trên led 7 đoạn
- Dạng led
Hình 2.10. Cấu trúc led 7 doạn
Hình 2.11. Led anode chung
Đối với dạng anode chung, chân com phải ở mức logic 1 và muốn led sáng thì tương ứng các chân a-f, dp phải ở mức logic 0
- LED cathode chung
Hình 2.12. Led cathode chung
Đối với dạng cathode chung, chân com phải ở mức logic 0 và muốn led sáng thì tương ứng các chân a-f, dp phải ở mức logic 1
2.5 Một số linh kiện khác dùng trong hệ thống
-Diode
Cấu tạo:Diode được cấu tạo bởi hai lớp bán dẫn P và N như hình vẽ ()
Hình 2.14. Cấu tạo của diode.
Phân cực thuận cho diode: Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P ) và điện áp âm(-) vào Katơt (vùng bán dẫn N) ,khi đó dưới tác dụng tương tác cảu điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữa hai cực đạt 0,6V (với Diode loại Si) hoặc 0,2 V (với Diode loại Ge) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không =>Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dịng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode vẫn không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6 V).
Hình 2.15. Phân cực thuận và đường đặc tính của Diode.
Phân cực ngược cho Diode :Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn dương (+) cho Katôt (bán dẫn N) ,nguồn âm (-) cho Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược ,miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản
dịng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chịu điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V mới bị đánh thủng.
Ứng dụng :Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng , mạch ghim áp phân cực cho transistor hoạt động.
-Tụ điện : Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong
cac mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động .vv...
Cấu tạo: Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện mơi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện mơi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hóa.
Hình 2.16. Cấu tạo của tụ điện
Hình dáng thực tế của tụ điện
Ứng dụng của tu điện : Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện
và điện tử, trong các thiết bị điện tử, tụ điện là một linh kiện không thể thiếu đươc, mỗi mạch điện tụ đều có một cơng dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu , lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động ..vv.
--IC LM7805 va LM7812
Hình dáng và sơ đồ chân
Hình 2.18. Sơ đị chân của họ 78xx.
Đăc điểm : Dịng cực đại có thể duy trì 1A.
Dòng đỉnh 2.2A.
Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W
78xx gồm có 3 chân :
1 : Vin - Chân nguồn đầu và 2 : GND - Chân nối đất 3 : Vout - chân nguồn đầu ra.
Ứng dụng : Cho ra điện áp +5V (lm7805) và điện áp +12 V( lm7812) khi ta
cấp vào điện áp một chiều có giá trị lớn hơn điện áp ra khoảng 2V.
*Một số linh kiện cơ bản trong mạch cách ly giữa VĐK ATMEGA 32 và mạch điều khiển motor
Hình 2.19. Hình dáng thực tế của opto.
Cấu tạo
Opto hay cịn gọi là cách ly quang là linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm 1 led và 1 photo diot hay 1 photo transitor.
Hình 2.20. Cấu tạo của opto.
Ứng dụng
Được sử dụng để các ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện hay công suất nhu khối có cơng suất nhỏ với khối điện áp lớn.
*Một số linh kiện cơ bản trong mạch công suất
-IRF 540 : Đây là linh kiện điện tử công suất (thuộc mosfet ) chịu được dòng, áp và nhiệt độ tương đối lớn.
Giới thiệu sơ qua về mosfet :Mosfet là Transistor hiệu ứng trường
( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta đã biết, Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích
hợn cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong các mạch nguồn Monitor, nguồn máy tính
Kí hiệu và cấu tạo của mosfet
Hình 2.21. Kí hiệu và cấu tạo của mosfet.
G : Gate gọi là cực cổng. S : Source gọi là cực nguồn. D : Drain gọi là cực máng.
Mosfet N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa hai lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P được nối ra thành cực D và cực S, nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên sau đó được dấu ra thành cực G. Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vơ cùng lớn cịn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S ( UGS ) . Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS
giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ. Hình dáng và cấu tạo chân IRF540
Hình 2.22. Hình dáng chân của IRF540.
- Rơ le
Hình 2.23. Hình dáng thực tế của role.
Cấu tạo
Hệ thống mạch từ và cuộn dây: Là một bộ phận chủ yếu, có cuộn dây được lắp đặt ở mạch từ cố định, nhận dòng điện để tạo ra từ lực tác động hút mạch từ di động làm đóng mạch các tiếp điểm dẫn điện ở mạch chính.
Hệ thống tiếp điểm: Bao gồm các tiếp điểm ở mạch chính và các điểm phụ cho mạch điều khiển. Các tiếp điểm được cách điểm độc lập và gắn chặt trên mạch từ di động có lị xo đệm để đảm bảo các tiếp điểm di động tiếp xúc tốt với tiếp điểm cố định.
Cơ cấu truyền động hệ thống tiếp điểm: Bao gồm giá mang các tiếp điểm di động, lò xo nhả mạch để đẩy bật tiếp điểm hở mạch trở về vị trí ban đầu.
Buồng dập hồ quang: Đối với các rơle điện từ có cơng suất lớn, tải dịng lớn cần có buồng dập hồ quang để dễ triệt tiêu ngay tia hồ quang trong quá trình tiếp điểm hở mạch để tránh ngay các bề mặt vít của tiếp điểm khơng bị rỗ mặt gây tiếp điện xấu.
Nguyên lý hoạt động
Khi có dịng điện qua cuộn dây lắp đặt ở lõi mạch từ cố định, thì cuộn dây tạo ra lực từ hút mạch từ di động, vì do lực hút lớn hơn lực cản của lò xo nên các mạch từ đóng mạch dẫn dịng điện đi qua vào các thiết bị điện.
Muốn cắt mạch thì ngừng cấp điện cho cuộn dây, nhờ lò xo lúc trước bị nén đẩy bật các tiếp điểm nhả mạch.
-Cơng tắc hành trình
Cơng tắt hành trình: cơng tắc làm chức năng đóng mở mạch điện, và nó được đặt trên đường hoạt động của một cơ cấu nào đó sao cho khi cơ cấu đến 1 vị trí nào đó sẽ tác động lên cơng tắc Khi cơng tắc hành trình được tác động thì nó sẽ làm đóng hoặc ngắt một mạch điện do đó có thể ngắt hoặc khởi động cho một thiết bị khác. Người ta có thể dùng cơng tắc hành trình vào các mục đích như:
- Giới hạn hành trình ( khi cơ cấu đến vị trí giới hạn tác động vào cơng tắc sẽ làm ngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu -> nó không thể vượt qua vị trí giới hạn) - Hành trình tự động: Kết hợp với các role, PLC hay VDK để khi cơ cấu đến vị trí định trước sẽ tác động cho các cơ cấu khác hoạt động (hoặc chính cơ cấu đó).
2.6. Các phương án thiết kế
Trong giới hạn đề tài tốt nghiệp, do còn nhiều hạn chế về kiến thức, thời gian, kinh tế… chúng em giới hạn thực hiện các công đoạn của hệ thống phân loại, đóng gói gạch.
• Cấp gạch: bằng tay.
• Cấp đế hộp tự động.
• Đóng hộp tự động.
Dựa trên những yêu cầu đề ra cùng với việc tham khảo các dây chuyền đã có chúng em đã đưa ra các phương thiết kế.
2.6.1. Phương án thiết kế thứ nhất Hình 2.25. Mơ hình phương án thứ nhất 1. Chính phẩm 2. Phế phẩm 3. Tay gạt phế phẩm 4. Băng tải di động 5. Tay đẩy đế hộp 6. Máng dẫn 7. Đế hộp 8. Cột chứa nắp 9. Nắp hộp 1 2 3 7 6 5 8 4 9 10 12 11
10. Băng tải BT1 11. Băng tải BT2 12. Băng tải BT3
Nguyên lý hoạt động : Sản phẩm được di chuyển bằng băng tải BT1 nếu là
chính phẩm thì cho qua, ngược lại là phế phẩm thì tay gạt phế phẩm gạt ra ngồi. Đế được đưa vào vị trí mong muốn nhờ tay đẩy đế hộp. Gạch được xếp vào đế theo thứ tự nhờ băng tải di động( khoảng cách 2 trục ru lơ có thể thay đổi). Cơ cấu đóng nắp nhờ lực kéo băng tải BT3.
Ưu điểm : Không giới hạn chiều dài xếp gạch vào đế chỉ cần thay đổi khoảng
cách 2 trục băng tải di động
Nhược điểm : Cần sự chính xác trong khâu chế tạo và lắp đặt hệ thống, năng
suất làm việc khơng cao.
2.6.2 Phương án thiết kế thứ hai
Hình 2.26. Mơ hình phương án thứ hai 1 5 6 7 8 4 2 3 9
1. Băng tải BT1 2. Cánh gạt phế phẩm 3. Cánh phân hướng 4. Tay đẩy đế hộp 5. Băng tải BT2 6. Băng tải BT3 7. Đế hộp 8. Cột chứa nắp 9. Sản phẩm
Nguyên lý hoạt động : Nguyên lý hoạt động cũng gần giống phương án
một. chỉ khác gạch được phân làm hai hướng nhờ cánh phân hướng. Cơ cấu được thể hiện trên bản vẽ.
Ưu điểm :Thời gian sản phẩm vào hộp sẽ nhanh hơn nhiều so với phương
án một
Nhược điểm: Năng suất làm việc vẫn khơng cao,tốn diện tích lắp đặt
2.6.3 Phương án thiết kế thứ ba
Hình 2.27. Mơ hình phương án thứ ba 1. Khối phân loại gạch và tay đẩy phế phẩm
2. Cột đựng đế hộp 1 3 4 2 6 5
3. Khối dẫn đế vào cột 4. Cột chứa nắp
5. Tay đẩy đế
6. Tay đẩy gạch men
Nguyên lý hoạt động : Cũng như 2 phương án trên gạch được dẫn đến bộ
phận phân loại, nếu tốt cho qua ngược lại. Khi đủ sản phẩm thì tay đẩy 6 hoạt động, gạch được đi xuống đế. Đế được nằm ở vị trí đợi gạch đẩy vào nhờ hệ thống chứa đế và cơ cấu tay đẩy 5. Việc đóng nắp cũng lợi dụng bên cơ khí .
Ưu điểm : Năng suất cao, chế tạo và lắp đặt các chi tiết không yêu cầu quá
cao về mặt kỹ thuật. Tiết kiệm được mặt bằng để lắp đặt hệ thống. Đây cũng là phương án chúng em lựa chọn để chế tạo hệ thống .
2.7.Thiết kế sơ bộ mơ hình
Các chi tiết của dây chuyền được làm bằng nhôm là chủ yếu: gồm nhiều loại nhôm hộp 12x25, 25x25, 76x25… nhôm vê, nhôm ống nhỏ phù hợp với từng vị trí. Những chỗ chịu lực lớn, momen lớn, cần độ cứng vững cao nhôm được nhét gỗ để gia tăng độ cứng vững.
Các chi tiết trục và puli đều được gia cơng chính bằng tay. Các cụm chi tiết có yêu cầu về độ cứng vững và chính xác chưa cao nên cịn nhiều hạn chế trong quá trình vận hành.
Trong dây chuyền cịn có sử dụng các cảm biến quang, công tắc hành trình.
2.7.1. Băng tải
Băng tải sử dụng đai và ray dẫn hướng để dẫn gạch và hộp. Được dẫn động bằng bộ truyền động xích nhờ động cơ DC chạy nguồn 24V có momen lớn. Bố trí trên băng tải có 2 ru lơ, một ru lơ quay tự do và một ru lô quay nhờ sự truyền động của động cơ. Để giảm tính trượt của dây đai, trên ru lơ có bọc lớp cao su. Ngồi ra cịn có bộ phận tăng độ căng của băng tải.
Dây đai của băng tải được làm từ vải thô hoặc vải da giả
2.7.2. Cụm tiết cấp nắp và cấp đế
Nắp hộp được xếp vào cột nhờ sự truyền động của các ru lơ. Phía dưới
dàn ru lơ có đặt 1 động cơ gương. Truyền chuyển động từ động cơ sang các trục ru lơ theo kiểu truyền động xích. Ưu điểm của truyền động này là không bị trượt.
Phần cột chứa đế được thiết kế theo hình chữ nhật. Trên cột cấp đế có thêm bộ phận tay đỡ và được bố trí thêm các cảm biến quang. Bộ phận này có tác dụng giúp cho nắp xếp vào cột đúng vị trí.
Hình 2.30. Hệ thống cấp đế Còn cột cấp nắp được cấp bằng tay
2.7.3.Cụm chi tiết tay đẩy đế hộp
Chuyển động của tay đẩy là chuyển động tịnh tiến, trong hệ thống ta dùng chuyển động xích và ray trượt. Ta cố định xích trên ray trượt, và 2 đầu ray được bơ trí thêm 2 cơng tắc hành trình để giới hạn chiều dài quãng đường.
Hình 2.32. Tay đẩy đế
2.7.4.Cụm chi tiết tay đẩy gạch vào đế hộp
Cơ cấu cũng tương tự cơ cấu tay đẩy đế hộp, nhưng được bố trí thêm 1 cảm biến quang để đếm sản phẩm.
2.7.5. Cụm chi tiết phân loại chính và phế phẩm
Trong đồ án này thì chúng em chỉ giới hạn chỉ phân loại gạch vỡ, gạch tốt(đủ chiều dài, khơng bị vỡ góc). Để làm được việc phân loại, qua thử nghiệm thì chúng em bố trí các cảm biến theo sơ đồ như sau:
Hình 2.34. Sơ đồ bố trí cảm biến quang
Các cảm biến CB1, CB2, CB3, CB4 dùng để phân biệt chiều rộng, kết hợp một trong 4 cảm biến này với CB5,CB6 để phân biệt chiều dài. Chính phẩm thì cho qua còn nhưng phế phẩm bị loại bỏ nhờ cơ cấu tay gạt. Cơ cấu tay gạt được thiết kế tương tự như tay đẩy đế hộp
Hình 2.35. Tay đẩy đế led Quang trở CB1 CB2 CB3 CB4 CB5 CB6
2.8. Các phương pháp truyền động trong hệ thống 2.8.1. Truyền động cho băng tải 2.8.1. Truyền động cho băng tải
Có nhiều cách để dẫn động, nhưng chủ yếu là sử dụng phương pháp truyền động đai và chuyền động xích.
• Truyền động đai:
Ưu điểm:
Kích thược nhỏ gọn, chuyển động êm.
Chế tạo và lắp ráp đơn giản
Nhược điểm:
Dây đai nhanh bị mỏi, dễ bị trượt, giảm khả năng truyền động
• Truyền động xích
Ưu điểm:
Kích thước nhỏ gọn
Khơng trượt
Phương pháp này khơng có sự trượt giữa động cơ và trục của băng tải, nên chúng em lựa chọn phương pháp này.
2.8.2. Truyền động bánh răng nón
Cơng dụng : bộ truyền bánh răng truyền chuyển động và moomen xoắn giữa 2 trục gần nhau, làm việc theo nguyên lý ăn khớp
Hình 2.36. Bánh răng cơn Hình 2.37. Bánh răng trục chéo
2.8.2.1. Thơng số hình học
Hình 2.39. Cặp bánh răng nón
• Mơ đun trên mặt mút lớn me(theo tiêu chuẩn)
• Số răng Z
• Đường kính vịng chia ngồi de=meZ
• Mơ đun trung bình mm=me(1-0.5ψbe )
• Đường kính vịng chia trung bình dm =mmZ
• Hệ số e be R b = ψ thng chn be =0,25ữ0,3 ã B rng bng rng b
• Chiều dài đường sinh mặt nón chia
2 2 2 1 2 Z Z m R e e = + • Góc đỉnh nó chia o 90 2 1+δ = δ = = u Z Z 1 arctan arctan 2 1 1 δ ( )u Z Z arctan arctan 1 2 2 = = δ 2.8.2.2. Tính lực tác dụng lên bánh răng nón
Lực ăn khớp Fn được phân tích thành 3 lực theo 3 phương vng góc nhau.
Lực vịng Ft có phương vng góc trục (khơng cắt trục)