3.1 YÊU CẦU :
- Sơ đồ điều khiển đảm bảo đủ các q trình cơng nghệ. - Đơn giản, tin cậy
- Đảm bảo thứ tự điểu khiển
- Không mất nhiều thời gian lắp đặt.
- Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển. - Độ tin cậy cao.
- Dễ dàng trong bảo dưỡng, sửa chữa.
3.2 CÁC KHỐI TRONG HỆ THỐNG : Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Các khối trong hệ thống : - Công tắc tơ - Cảm biến - Khâu xử lý - Khâu hiển thị - Khâu chấp hành a. Công tắc tơ :
Khối này thu thập tín hiệu từ cơng tắc tơ để đưa vào vi điều khiển. Cơng tắc tơ dùng để đóng mở động cơ điện 1 chiều.
b. Cảm biến :
Khối cảm biến dùng để phát hiện các vật phẩm xuất hiện trên băng tải. Tùy thuộc vào độ cao của vật phẩm mà từng cảm biến tác động, gửi tín hiệu về vi điều khiển xử lý.
c. Khâu xử lý :
Là vi điều khiển PIC 16F877A của hãng Microchip. Có vai trị quan trọng nhất trong tồn bộ hệ thống, có nhiệm vụ điều khiển, giám sát mọi hoạt động của dây chuyền.
Vi điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến và cơng tắc tơ, sau đó phân tích, xử lý theo chương trình đã được lập trình sẵn và xuất dữ liệu điều khiển các thiết bị chấp hành , khâu hiển thị.
- Chân 1 : là chân RESET , nối với 1 công tắc để reset lại hệ thống khi cần thiết. - Chân 11 và 32 : là 2 chân nguồn Vcc của vi điều khiển.
- Chân 12 và 31 : là 2 chân nối đất GND của vi điều khiển.
- Chân 13 và 14 : là 2 chân nối với thạch anh để tạo dao động cho vi điều khiển. - Chân 37 , 38 và 39 : nối với 3 cảm biến, nhận biết sự xuất hiện của vật phẩm ( cao , trung bình, thấp ) trên băng tải.
- Chân 2=>7 : nối với các BJT dùng để kích mở động cơ quay thuận và quay ngược.
-Tất cả PORTC ( chân 15 => 18 & chân 23=>25 ) : nối với 7 chân xuất dữ liệu của led 7 đoạn.
- Chân 19,20,21,22,27,28 : nối với 6 chân cấp nguồn của 6 led 7 đoạn.
d. Khâu hiển thị :
Khâu hiển thị thể hiện số vật phẩm đã được phân loại. Ở mơ hình này ta sử dụng led 7 đoạn để hiện thị. Số vật phẩm của từng loại được hiển thị bằng 2 led 7 đoạn(từ 00 đến 99 ). Như vậy tổng cộng dùng hết 6 led 7 đoạn.
Hình 3.3 Khâu hiển thị.
e. Khâu chấp hành :
- Gồm 1 động cơ điều khiển hoạt động của băng tải và 3 động cơ điều khiển cơ cấu tay gạt dùng để phân loại khi có sản phẩm đi qua các cảm biến.
- Động cơ truyền động cho băng tải chạy sẽ được khởi động trực tiếp khi khởi động mơ hình.
- Động cơ điểu khiển cơ cấu tay gạt sẽ có 2 chế độ :
+ Quay thuận : ứng với đưa tay gạt ra để chắn vật phẩm, do băng tải chuyển động nên vật phẩm sẽ được đi theo hướng khác đến nơi mà ta cần đặt vật phẩm sau phân loại.
+ Quay ngược : sau khi vật phẩm đã được phân loại đi đến nơi cần đến, động cơ sẽ quay ngược để đưa tay gạt trở về vị trí cũ, chuẩn bị cho việc phân loại vật phẩm tiếp theo.
Ở đây ta nghiêm cứu về khối chấp hành, cụ thể là điều khiển động cơ truyền động cho cơ cấu tay gạt. Trong mơ hình có 3 động cơ truyền động cho 3 cơ cấu tay gạt, với cách điều khiển và hoạt động như nhau nên ta nghiên cứu phần điều khiển cho 1 động cơ .
Hình 3.7 Mạch điều khiển cho động cơ 3
Mạch điều khiển động cơ gồm :
Vì 3 động cơ được điều khiển giống nhau nên ở đây ta trình bày cho động cơ 1 - 2 OPTO : ISO 10 và 13 có nhiệm vụ cách ly giữa mạch điều khiển dùng nguồn 5V và mạch động lực dùng nguồn 24V.
- 1 MOSFET D401 : khi MOSFET mở sẽ nối nguồn cấp cho động cơ xuống max và khi đó động cơ bắt đầu hoạt động.
- 1 Rơ le DPDT : cấp nguồn 24 V cho động cơ. Khi cuộn dây hút của rơ le có điện sẽ hút các tiếp điểm 3 & 4 và khi đó nguồn điện cấp cho động cơ sẽ đảo cực.
- 1 BJT C1815 : khi BJT mở sẽ nối nguồn cấp cho cuộn dây hút của rơ le DPDT xuống đất và khi đó cuộn dây hút sẽ có điện.
- 2 led D15 ( màu đỏ ) & D18 ( màu xanh ) : báo khi 2 OPTO dẫn. - DIOD D17 : dùng để hạn chế dòng ngược. trách trường hợp cuộn hút của rơ le bị ngắn mạch dẫn đến hút các tiếp điểm 3 & 4 và làm đảo chiều động cơ ngoài mong muốn .
- 1 Động cơ 1 chiều. - Một số điện trở.
Hoạt động :
2 Cổng DC1 và RLDC1 là 2 cổng nhận tín hiệu từ vi điều khiển, bình thường điện áp ở 2 cổng này là 5V. Ban đầu chưa có tín hiệu điều khiển thì điện áp cả 2 cổng đều đang ở mức 5V.
Khi có tín hiệu điều khiển => điệp áp của cổng DC1 xuống 0V, OPTO ISO 10 sẽ dẫn. Nguồn 12V sẽ được cấp tới cực E của MOSFET nên MOSFET sẽ dẫn. Đồng thời led D15 sáng báo hiệu OPTO 10 đã dẫn. Động cơ được cấp nguồn 24V qua rơ le DPDT theo đường 24V => 8 => 6 => động cơ (1=>2) => 3 => 4 => FET. Khi
MOSFET dẫn thì điểm 4 sẽ được nối xuống max, lúc này động cơ sẽ quay đưa cần gạt ra chắn đường đi của vật phẩm.
Khi có tín hiệu điều khiển => điện áp của cổng RLDC1 xuống 0V , OPTO ISO 13 dẫn. Nguồn 12V sẽ được cấp tới cực E của BJT và BJT dẫn. Đồng thời led D11 sáng báo hiệu OPTO 13 đã dẫn. Cuộn dây hút của rơ le DPDT được cấp nguồn, hút các tiếp điểm ( 3 & 6 ). Điểm tiếp xúc được chuyển từ ( 8 & 4 ) => ( 5 & 7 ). Lúc nà động cơ được cấp nguồn 24v qua rơ le DPDT theo đường 24V => 5 => 3 => động cơ ( 2 => 1 ) => 6 => 7 => max ( vì lúc này MOSFET vẫn đang dẫn ). Động cơ sẽ quay nhưng theo hướng ngược lại.
3.3 KHỐI NGUỒN :
Khối nguồn cung cấp nguồn điện cho cả hệ thống : ở sơ đồ này sử dụng nguồn 1 chiều 5V cung cấp cho mạch vi điều khiển và 12V cung cấp cho động cơ 1 chiều, rơ le,cảm biến… Ở đây giới thiệu mạch nguồn 5VDC lấy từ 12VDC.
Hình 3.8 Mạch nguồn 5VDC
Trong sơ đồ sử dụng LM7805 có tác dụng tạo 1 nguồn điện 5v ổn định ở đầu ra để cung cấp cho các linh kiện trong mạch điều khiển.
Như chúng ta đã biết thì các tụ C1 và C4 là các tụ hóa dùng để lọc điện áp. Vì đây là điện áp 1 chiều nhưng chưa được phằng vẫn còn các gợn nhấp nhơ nên các tụ này có tác dụng lọc nguồn cho thành điện áp một chiều phẳng
+ Tụ C4 là lọc nguồn đầu vào cho 7805. Tụ này là tụ hóa phải có điện dung đủ lớn để lọc phẳng điện áp đầu vào và điện áp tụ chịu đựng phải lớn hơn điện áp đầu vào
Trong thành phần một chiều cịn có các sóng điều hịa bậc 2, 3..., sóng nhấp nhơ có tần số cao, nhiễu bên ngồi. Các sóng này ảnh hưởng đến hoạt động của 7805. Nếu trong mạch tồn tại những thành phần sóng này sẽ làm sai sót khó phát hiện trong mạch làm cho mạch hoạt động không ổn định
Hai tụ lọc nhiễu tần số cao C17 và C21. Tụ này phải là tụ không phân cực, tụ Ceramic. Hai tụ này lọc các thành phần trên cho đầu vào và đầu ra đảm bảo cho mạch hoạt động bình thường
CHƯƠNG 4 :