Đại học Đà Nẵng

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
1. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo hệ thống phân loại sản phẩm bằng màu sắc
2. Các số liệu ban đầu
Dựa trên các số liệu ban đầu về nhiệm vụ kỹ thuật cho
trước
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn
a. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ
thống
b. Xác định các thông số cơ bản
c. Thiết kế sơ đồ kết cấu động học và sơ đồ động học máy
d. Thiết kế hệ thống điều khiển
e. Thiết kế mạch điều khiển
f. Thiết lập sơ đồ đấu nối toàn bộ hệ thống
4. Các bản vẽ và đồ thị
a. Bản vẽ nguyên lý và kết cấu máy (1-2) A0.
b. Bản vẽ hệ thống điều khiển, mạch và lưu đồ thuật tốn 1A0.
5. Chế tạo mơ hình
6. Cán bộ hướng dẫn:
7. Ngày giao nhiệm vụ: 27/8/2020
8. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:


Mục lục
CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN
1.1

Sự Ra Đời

1.2

Quá Trình Phát Triển

1.3

Nhiệm Vụ Đồ Án

1.4

Nhiệm vụ của đề tài

1.5

Nội dung đồ án

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ XÂY DỰNG MƠ HÌNH
2.1

Thiết kế hệ thống băng tải:

2.2. Thiết kế kích thước tổng quan và các chi tiết gia công của băng tải
2.3. Chọn bộ truyền dẫn động cho băng tải
2.4. Chọn vật liệu làm khung
2.5. Thiết kế cơ cấu dẫn hướng

CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ HỆ THIẾT BỊ CẢM BIẾN

3.1.Thiết kế khối nguồn 1 chiều
3.2 Module 1 relay 12V
3.3 Module mạch hạ áp XL4015

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ ĐIỆN ĐIỆN - TỬ
4.1 Motor Servo
4.2 Cảm biến tiệm cận
4.3 Arduino Uno R3
4.4. Hệ thống điện, mạch điện, mạch tín hiệu
4.4.1. Hệ thống mạch điện nối từ nguồn tổ ong về động cơ
4.3.2. Hệ thống mạch điện nối từ nguồn tổ ong về aduno sang servo


4.4 Lưu đồ thuật tốn

CHƯƠNG 5 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
Code – Chương trình

Chương 6: KẾT LUẬN
6.1 Đánh giá
6.2 Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.1 Sự Ra Đời
 Nhằm phục vụ hiện đại hóa quy trình sản xuất , hệ thống phân loại sản phẩm ra
đời là một công cụ hiệu quả giúp thay thế con người trong công việc và phân loại
các sản phẩm , nó đã góp phần nâng cao hiệu quả trong công việc , với một hệ

thống phân loại hồn chỉnh nó có thể phân loại các sản phẩm với độ tin cậy cao ,
hoạt động liên tục giảm tối đa thời gian trì hỗn hệ thống.
Ứng Dụng Thực Tiễn
 Hiện nay hệ thống phân loại sản phẩm được ứng dụng rất nhiều trong các dây
chuyền sản xuất của nhà máy như trong dây chuyền phân loại gách, ngói, đá
granite, hoặc phân loại các sản phẩm nhựa. Một số nghiêng cứu ứng dụng đặc biệt
để phân loại hạt cà phê, và nhiều ứng trong các lĩnh vực cơng nghiệp khác .
 Điển hình trong khi tại hầu hết các nhà máy sản xuất gạch ốp lát hiện nay khâu
phân loại gạch được thực hiện bằng mắt thường của người lao động do đó năng
suất sản xuất và độ chính xác khơng được cao , một hệ thống tự động nhận dạng
và phân loại ra đời hứa hẹn sẽ giúp tiết kiệm sức người và tang năng suất cho các
nhà máy.
 Nước ta là một nước có nghành nông nghiệp rất phát triển nhưng các thiết bị máy
móc để phục vụ cho nơng nghiệp thì cịn rất hạn chế , như trong hệ thống sản xuất
gạo chất lượng cao những chi tiêu về chất lượng được đòi hỏi rất cao , những quy
định chặt chẽ về tỉ lệ của những hạt không đạt yêu cầu như hạt bị sâu đen , đỏ ,
vàng .. các phương pháp phân loại truyền thống thường ít có tác dụng với tất cả
các dạng gạo xuất khẩu và tạo chất , địi hỏi phải có những đổi mới trong cơng
nghệ này.
 Qua những hiện trạng thực tế đó nước ta đã có rất nhiều đề tài nghiêng cứu về máy
phân loại sản phẩm và một trong những đề tài đó đã được Viện Máy Và Dụng Cụ
Công Nghiệp ( Bộ Nông Nghiệp) đã thiết kế và chế tạp thành công máy phân loại
gạo theo màu sắc , gạo sau khi phân loại đã đạt tiêu chuẩn rất cao .


 Phương pháp chế tạo của Viện Máy và Dụng Cụ Công Nghiệp : Viện đã dung các
thiết bị quang với các nguồn sáng đơn sắc , đa sắc , ánh sáng khi nhìn thấy hoặc
khơng nhìn thấy xử lý bằng thiết bị thích hợp như dung khí nén chính xác với tốc
độ cao để tách hạt không đạt chất lượng ra ngồi . Máy dung động cơ điện cơng
suất 2,2kw , sản lượng gạo đạt năng suất 4 tấn/ giờ . Máy phân loại gạo này của

viện đã được tặng cúp vàng tại hội chợ công ngheeh và thiết bị Việt Nam năm
2005
1.2 Quá Trình Phát Triển
 Ngay khi ra đời hệ thống đáng ứng ngay nhu cần cấp thiết của nó đối với số
nghành sản xuất cơng nghiệp , mà từ trước phải sử dụng đến tự tinh vi và kinh
nghiệm của con người . Theo đó khi cơng nghệ này ngày càng phát triển các chip
tích hợp ngày càng phát triển cho phép các cảm biến sản xuất ra có độ nhạy cao
hơn , nhận dạng sản phẩm chính xác hơn giúp các hệ thống phân loại ứng dụng
vào sâu hơn trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp , đáp ứng được yêu cầu
đối với các nghành địi hỏi sự chính xác và tinh vi cao hơn . Đặc biệt là các hệ
thống phân loại sản phẩm theo màu sắc .
 Ngày nay , khi công nghệ máy tính được ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị tự
động , một phần vì giá thành máy tính đã giảm đáng kể so với các thời kì trước ,
thì việc ứng dụng cơng nghệ này vào hệ thống phân loại theo màu cũng nhanh
chóng được nghiêng cứu ứng dụng . Bằng việc sử dụng các bộ camera LCD có độ
phân giải cao , cho hình ảnh chính xác trên từng pixel ảnh , hình ảnh nhận vào sẽ
được xử lý bằng các phần mềm được lập trình sẳn trên máy tính , các chương trình
này phân tích hình ảnh trên từng pixel ảnh tổng hợp lại có thể cho biết thơng tin về
màu chính xác trên từng vùng của sản phẩm , do đó có thể mở rộng ứng dụng của
hệ thống đối với yêu cầu nhận màu trên các bề các bề mặt lớn


1.3 Nhiệm Vụ Đồ Án
Đặt vấn đề
 Ngày nay cùng với sự phát triển của các nghành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật điện
tử mà trong đó là kỹ thuật số đóng vai trị quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học
kỹ thuật , quản lí , cơng nghiệp tự động hóa , cung cấp thơng tin. Do đó chúng ta
phải nắm bặt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát
triển kỹ thuật điện tử nói riêng .
 Xuất phát từ những đợt đi thực tập tốt nghiệp tại nhà máy và tham quan các doanh

nghiệp sản xuất . Một trong những khâu đơn giản trong dây chuyền sản xuất tự
động hóa đó là số lương sản phẩm làm ra được đếm và phâm loại một cách tự
động .
 Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa nhỏ thì việc tự động hóa hoàn toàn
chưa được đáp ứng trong những khâu đếm và phân loại sản phẩm , đóng bao bì mà
vẫn cịn sử dụng nhân công.
 Từ những điều đã được thấy đó là khả năng của chúng em , chúng em muốn làm
một điều gì nhỏ để góp phần vào giúp người lao động bớt phần mệt nhọc chân tay
mà cho phép tang hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần , đồng thời đảm bảo được
độ chính xác cao . Nên chúng em quyết định thiết kế một mơ hình hệ thống đếm
và phân giải sản phâm vì nó rất gần gũi với thực tế và nó thật sự rất có ý nghĩa đối
với chúng em vì đã làm được một phần nhot cho đóng góp xã hội.
1.4 Nhiệm vụ của đề tài
 Tìm hiểu và nghiêng cứu hệ thống đếm và phân loại phẩm ( lịch sử phát triển ,
nguyên lý hoạt động và cơ cấu cơ khí )
 Thiết kế và chế tạo hệ thống cơ khí ( băng tải )
 Thiết kế và chế tạo cảm biến màu
 Thiết kế và chế tạo mạch vi xử lý.


 Phương pháp nghiêng cứu và tìm hiểu
Hướng nghiêng cứu của nhóm em là tìm hiểu các tài liệu , các dạng mơ hình của hệ
thống đếm và phân loại sản phẩm đang có trên thị trường , những nhu cầu và hướng
phát triển của hệ thống đếm và phân loại sản phẩm trong tương lai nhằm phục vụ đến
nước nhà .
1.5 Nội dung đồ án
Hệ thống đếm và phân loại sản phẩm theo màu sắc: Nhận dạng màu của sản phẩm
loại , loại sản phẩm lỗi ra khỏi dây chuyền , đếm tổng số sản phẩm đi qua và tổng
số sản phẩm bị lỗi , tính tốn thống kê tỉ số sản phẩm không đạt , hiển thị nội
dung ra màn hình LCD .



CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ XÂY DỰNG MƠ HÌNH
Đề tài: Phân loại sản phẩm bằng phương pháp nhận diện màu sắc
o Để phân loại sản phẩm có rất nhiều phương pháp , tuy nhiên hiện nay phương pháp sử
dụng màu sắc chưa được ứng dụng nhiều và hiệu quả. Do đó , đề tài : “ hệ thống
phân loại sản phẩm theo màu sắc“ là một đề tài mang tính nghiên cứu và ứng dụng
cao , phù hợp với sự phát triển của các ngành sản xuất .
o Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc bao gồm ba cụm . Cụm hệ thống cơ khí là
một hệ thống Băng tải dùng để di chuyển sản phẩm . Cụm hệ thống điểu khiển nhận
biết , phân tích , hiển thị và ra lệnh cho cơ cấu chấp nhành . Cụm cơ cấu chấp hành có
nhiệm vụ thực hiện việc phâm loại sản phẩm khi có tín hiệu từ hệ thống điều khiển.

2.1 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống
Các chuyển động chính
 Chuyển động của băng chuyền chính là để mang sản phẩm đi phân loại. Chuyển
động quay của servo nhằm cấp phôi (ở đây là sản phẩm có nhiều màu sắc khác
nhau) lên băng chuyền mang sản phẩm đi. Và tiếp tục là chuyển động quay của
servo để gạt sản phẩm vào khay bố trí riêng cho từng màu.
Các yêu cầu khi thiết kế
Nhìn chung, khi xây dựng phải bố trí cho các hệ thống tự động phải đảm bảo các điều
kiện như sau:
- Hệ thống đơn giản, dễ điều khiến và đáng tin cậy.
- Công nhân làm việc được thồi mái, khơng phải chịu áp lực lao động.
- Hệ thống dễ vận hành, dễ sửa chữa khi xảy ra sự cố. Các bộ phận hay hỏng phải
được bố trí ra ngồi
- Ngồi ra phải đảm bảo được tính an tồn và tính kinh tế.
- Giảm số hượng cơng nhân đến mức tối đa.
2.2 Tìm phương án thiết kế hệ thống
• Phương án 1. Sử dụng băng tải để vận chuyễn sản phẩm, một hệ thống cấp phôi tự

động theo đường ống (ở đây chọn phôi có hình trịn và cùng hình dáng, chỉ khác nhau về
màu sắc) được đặt ở phía trên băng tải. Khi bắt đầu, 1 servo sẽ hoạt động và gạt sản phẩm
đi vào đúng vị trí chính giữa của băng tải. Qua hệ thống phân loại, các cảm biến đươc bố


trí 1 bên của băng tải ngay gần vị trí khay màu sản phẩm được phân loại ra, và nhờ đó hệ
thống biết trên băng tải có phơi đi qua và kích hoạt cần gạt gạt đúng phơi đã được phân
loại về khay tương thích.
Ưu điểm: Vận chuyên được sản phẩm nhanh hơn do đó năng suất cao hơn, hệ thống đơn
giản, các thiết bị cũng không quá đắt nên giá thành chế tạo thấp, chỉ cần cấp nguồn điện
vào và qua các hệ thống giảm áp thì các thiết bị sẽ hoạt động, không cần phải sử dụng các
thiết bị hỗ trợ đắt tiền (Như hệ thống bơm hơ, hệ thống các van,…)
Nhược điểm : Chỉ phân loại được khi các sản phẩm được cấp sẵn vào hệ thống cấp phơi,
chưa có tính linh hoạt cao.

• Phương án 2. Sử dụng hai băng tải để vận chuyển sản phẩm. Một dùng đé vận chuyển
sản phẩm từ vị trí đã phân loại hình dạng sang hệ thống phân loại màu sắc và một để vận
chuyển sản phẩm đi phân loại màu sắc. Sử dụng xilanh điện hay xi lanh khí nén để gạt
sản phẩm từ băng chuyền này sang băng chuyền kia. Cũng sử dụng hệ thống phân loại
màu như phương án 1 và bằng các cảm biến đươc bố trí 1 bên của băng tải để nhận dạng
vị trí, sau đó dùng xi lanh để thọt sản phẩm sang khay màu tương ứng. Chúng ta cần sử
dụng các công tắc hành trình ở bằng tài 1 để phân loại sản phẩm. Bộ cảm biển để nhận
diện sản phẩm, sử dụng van tiết lưu 5/2 để điều khiển xilanh.
Ưu điểm : phân loại sản phẩm đa dạng hơn, nhanh chóng hơn. Sản phẩm di chuyển từ
băng chuyền này sang trự tiếp băng chuyền khác mà không cần xếp sản phẩm sẵn và hệ
thống cấp phôi tự động
Nhược điểm : sử dụng nhiều xilanh và bằng tài hơn, nên tốn kém trong việc chế tạo.
Các phụ kiện và thiết bị đi kèm nhiều và đắt đỏ gây lãng phí. Việc kiểm soát tốc độ gạt
của xi lanh là rất quan trọng nếu không muốn sản phẩm văng ra khỏi băng tải.
Dựa trên các phân tích trên nhóm chúng em quyết định sẽ lựa chọn phương án 1 để thiết

kế và chế tạo mơ hình
Vậy, ta sử dụng cụm chi tiết băng tải bao gồm 1 cảm biến quang cùng với hệ thống băng
tải nhằm phát hiện vật đã di chuyển qua hay chưa qua. Từ đó báo cáo về trung tâm để kỹ
sư kiểm tra lại xem phơi có bị mắc kẹt hay đã hết. Ta chọn phương án dùng băng tải đấu
nối trực tiếp với động cơ.


Hình 2.1: Vì hệ thống nhỏ và có bộ xử lý tín hiệu nên có thể an tâm khơng cần dùng bộ
truyền xích tải cho việc bảo vệ hệ thống lúc quá tải
2.3 Mô tả hoạt động hệ thống nhận dạng và phân loại sản phẩm
 Sản phẩm trên băng tải khi đi qua cảm biến màu, cảm biến màu nhận diện được và đưa
tín hiệu về bộ xử lý trung tâm. Trong quá trình sản phẩm tiếp tục chạy trên băng tải, nhờ
thông tin cảm biến màu đưa về mà Aduno R3 đưa yêu cầu đến vị trí các servo gạt sản
phẩm có màu sắc chính xác vào khay màu. Sau đó hệ thống sẽ tự động bắt đầu lại hành
trình.

Bắt đầu

Kích Servo gạt cấp
phơi lên băng tải

Sản phẩm chạy trên
băng tải

Cảm biến phát hiện màu
sắc Sản phẩm


Đưa tín hiệu về hệ thống


Kích hoạt Servo gạt
sản phẩm vào khay
màu

Hình 2.2 – Sơ đồ khối của hệ thống ta thiết kế


2.4 Loại sản phẩm được phân loại:
 Hiện nay công việc phân loại và đêm sản phẩm là một công việc lập đi lập lại nên
không thể tránh được sự nhám chán trong công việc.
 Ngày nay để nâng cao năng suất lao đồng, nâng cao chất lượng và ổn định chất
lượng sản phẩm người ta đã đưa vào các thiết bị sản xuất trong công nghiệp với hệ
thông điều khiến tự động cấp phôi và phân loại sản phẩm. Tồn bộ quả trình được
thiết kế tự động và dễ sửa chữa để giảm nhẹ sức lao động, tránh được sự nhàm
chán trong công việc, tạo cho họ được tiếp cận với sự tiên bộ của các lĩnh vực
khoa học, nâng cao năng suất kinh tế.
 Do đó, hệ thống được sản xuất ra để hỗ trợ con người phân loại các sản phẩm khác
nhau về màu sắc. Ngoài ra có thể phát triển thêm nữa để phân loại cả hình dạng và
đếm được số lượng các sản phẩm.
2.4.1 Hoạt động phân loại thủ công
 Khi sản phẩm được sản xuất, người công nhân dùng các thiết bị đo kiểm để xác
định sản phẩm thuộc loại nào, có đạt chất lượng hay khơng, sau đó xếp sản phẩm
vào trong từng hộp sản phẩm theo từng màu sắc khác nhau. Việc này phụ thuộc rất
nhiều vào sự nhanh nhạy và nhạy bén của công nhân. Hơn nữa, công nhân làm
việc lâu khơng tránh khỏi những sai sót dẫn đến chất lượng sản phảm không đồng
đều.
2.4.2 Hoạt động phân loại tự động
 Khi sản phẩm được sản xuất ra, sau quá trình phân loại hình dáng sản phẩm sẽ
được tự động sắp xếp đều vào một bộ cấp phôi tự động. Sau đó, khi cho hệ thống
hoạt động, các phơi lần lượt được hệ thống cần gạt đẩy lên băng chuyển.

 Các sản phẩm được băng chuyền tiếp tục mang đi qua các bộ phận nhận diện màu
sắc và đến các thiết bị nhận diện các sản phẩm đi qua. Tại mỗi vị trí được phân
sẵn, nhờ các tín hiệu ở bộ phận điều khiển phát đến mà cần gạt sẽ đẩy sản phẩm
xuống băng chuyền của mỗi loại sản phẩm có màu sắc chuyên biệt và tiếp tực các
phân đoạn tiếp theo ở phía sau.
 Đây là mơ phỏng của một phân đoạn rất nhỏ trong một hệ thống tự động hóa lớn.

2.5 Thiết kế hệ thống băng tải
Băng tải ta thiết kế gồm có:
 2 rulơ nhựa, 4 ổ bi.
 2 puli (bánh dẫn) , 1 gắn đồng trục với 1 rulô, 1 gắn vào trục động cơ.
 Gá động cơ
 Dây đai làm mặt băng tải.


 Sắt V lỗ làm khung băng tải.
Tính chọn động cơ băng tải
Khi làm việc có 5 sản phẩm cùng ở trên băng tải nên:
Ft = 3*0.1*10 = 3 (N)
Chọn hiệu suất truyền động của động cơ µdc=0.9, hiệu suất của băng tải µbt= 0.9.
Hiệu suất chung:

µch= µdcµbt = 0.9*0.9 = 0.81

Công suất công tác của băng tải:
(2.2)

(2.1)



Công suất động cơ cần thiết:
(2.3)
Tỉ số truyền giữa động cơ và băng tải là :
i= = =1

(2.4)

Tốc độ quay của băng chuyền:
nbc= ×60 = ×60 = 106 (vịng/phút)

(2.5)

Tốc độ quay của động cơ:
ndc = = = 106 (vòng/phút)

(2.6)

Từ các thơng số tính tốn nhóm chúng em chọn động cơ DC giảm tốc LK0226
Động cơ trộn nhiên liệu và cảm biến mức sử dụng trong mơ hình cần cung cấp điện
24VDC và 12VDC. Động cơ DC giảm tốc LK0226 là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều
nhất hiện nay cho các mơ hình, thiết kế Robot đơn giản… Động cơ DC giảm tốc LK0226 có
chất lượng tương đối cùng với khả năng dễ lắp ráp đem lại sự tiện dụng, thích hơp cho mơ
hình đồ án này
Thơng số kỹ thuật động cơ DC giảm tốc LK0226










Motor giảm tốc cực mạnh 12V - 24V tốc độ 30 - 60 vòng có thể hoạt động liên tục
Điện áp định mức: DC 24V
Dịng khơng tải: 120mA
Tốc độ khơng tải: 60 vịng / phút
Điện áp: 12V Tốc độ 30 vòng/phút
Điện áp: 24V Tốc độ 60 vòng/phút
Trọng lượng: 245 gram
Động cơ bánh răng kim loại cực bền, lực quay rất mạnh, động cơ có thể làm viêc
hàng giờ mà khơng lo nóng hoặc cháy

Một số hình ảnh về loại động cơ này


Hình 2.3 - Hình ảnh thực tế của động cơ DC giảm tốc ta sử dụng

2.6. Thiết kế kích thước tổng quan và các chi tiết gia công của băng tải:
Băng tải dùng để vận chuyển sản phẩm có kích thước cao 20 mm, Φ30 mm, khối lượng
trung bình của mỗi sản phẩm là 0.1kg, vận tốc di chuyển v = 0.1m/s.
Từ kích thước sản phẩm ta chọn kích thước đai băng tải rộng 100mm. Đai làm bằng vải
nhám, mịn

Hình 2.4- Sơ đồ băng tải thiết kế
- Khung băng tải có chiều dài 650mm, rộng 125mm, chiều cao từ sàn đến mặt
băng tải là 120mm.
2.7 Chọn bộ truyền dẫn động cho băng tải:
 Các loại bộ truyền cơ khí thường gặp như:
- Bộ truyền bánh răng.



-

Bộ tuyền trục vít-bánh vít.
Bộ truyền vít me-đai ốc.
Bộ truyền xích
Bộ truyền đai.

 Với yêu cầu của đề tài, ta chọn bộ truyền đai để truyền động cho băng tải bởi vì
bộ truyền đai có những ưu điểm sau:
- Bộ truyền đai có kết cấu đơn giản,dễ chế tạo,giá thành hạ.
- Bộ truyền đai có khả năng truyền động giữ hai trục khá xa nhau mà kích thước
bộ truyền khơng lớn lắm.
- Bộ truyền đai làm việc êm khơng có tiếng ồn.
- Đảm bảo an toàn cho động cơ khi có quá tải.
Nhược điểm :
- Bộ truyền đai có thể trượt,nên tỷ số truyền và số vịng quay n2 khơng ổn định.
- Bộ truyền đai có khả năng tải khơng cao,kích thước của bọ truyền lớn hơn các bộ
truyền khác khi làm việc với tải trọng như nhau.
- Tuổi thọ của bộ truyền tương đối thấp nhất là làm việc với vận tốc cao.
- Lực tác dụng lên ổ và trục lớn
Chọn đường kính bánh dẫn d1 = 58mm, bánh bị dẫn d2 =58mm, đường kính rulơ d =
34mm, khoảng cách 2 trục của bộ truyền a = 110mm.

Hình 2.5. Bản vẽ chi tiết rulô


Chi tiết rulô làm bằng nhựa xanh cứng, được gia công trên máy in 3D. Lỗ tâm
được khoan trên máy tiện để đảm bảo độ đồng tâm. Gia công từ phôi nhựa 40 ta tiến

hành khỏa mặt đầu, khoan lỗ tâm, cắt đứt chi tiết. Bề mặt của rulô được gia cơng có độ
nhám cao để dây đai có thể bám được trên bề mặt của rulô.
Lỗ rulô được lắp với trục dẫn động nên lỗ được gia công với kích thước dung sai
dưới đảm bảo khi lắp với trục là lắp vừa.
Lựa chọn loại băng tải :
Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể lựa chọn
một số loại băng tải sau:
Tuy nhiên khi chọn loại băng tải nên quan tâm đến trạng thái và mục đích sử dụng của
nó theo bảng sau:
Loại băng tải
Băng tải dây đai

Tải trọng
< 50 kg

Băng tải lá

25 ÷ 125 kg

Băng tải thanh đẩy

50 ÷ 250 kg

Băng tải con lăn

30 ÷ 500 kg

Phạm vi ứng dụng
Vận chuyển từng chi tiết
giữa các nguyên công hoặc

vận chuyển thùng chứa
trong gia công cơ và lắp
ráp.
Vận chuyển chi tiết trên vệ
tinh trong gia công chuẩn bị
phôi và trong lắp ráp
Vận chuyển các chi tiết lớn
giữa các bộ phận trên
khoảng cách >50m.
Vận chuyển chi tiết trên các
vệ tinh giữa các ngun
cơng với khoảng cách
<50m.

- Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vận
chuyển.Tuy nhiên chúng đòi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, địi hỏi độ chính xác cao, giá
thành khá đắt.
- Do băng tải dùng trong hệ thống làm nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm nên trong mơ
hình đồ án đã lựa chọn loại băng tải dây đai để mô phỏng cho hệ thống dây chuyền trong
nhà máy với những lý do sau đây:
 Tải trọng băng tải không q lớn.
 Kết cấu cơ khí khơng q phức tạp.


 Dễ dàng thiết kế chế tạo.
 Có thể dễ dàng hiệu chỉnh băng tải.
Tuy nhiên loại băng tải này cũng có 1 vài nhược điểm như độ chính xác khi vận chuyển
không cao, đôi lúc băng tải hoạt động không ổn định do nhiều yếu tố: nhiệt độ môi
trường ảnh hưởng tới con lăn, độ ma sát của dây đai giảm qua thời gian...
2.8 Chọn vật liệu làm khung:

 Dùng sắt hình hộp có lỗ và sắt vng để dựng khung của mơ hình và lắp ghép lại
với nhau bằng bu lơng - ốc vít.

Hình 2.6. Thép hình hộp
2.5. Thiết kế cơ cấu dẫn hướng:
Dùng tấm phơng nhựa có bề dày B=5mm và chiều dài L=300mm để làm cơ cấu
dẫn hướng


Hình 2.7 Cơ cấu dẫn hướng

Hình 2.8 Hình ảnh băng tải thực tế


CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
3.1 Lựa chọn nguồn cấp điện cho hệ thống


Động cơ và rơ le dùng trong mơ hình cần cung cấp điện 24VDC và 12VDC. Vậy cần
một bộ nguồn có điện áp ra 24VDC và 12VDC ổn định để cung cấp cho động cơ
cũng như các cảm biến mức.

Ở đây, để hệ mạch ổn định, ta chọn sử dụng nguồn tổ ong 220 – 12v cho hệ mạch

Hình 3.1 Nguồn điện được chọn để cung cấp mức HĐT 12v


Nguồn tổ ong 12V 5A là loại nguồn được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị công
nghiệp và dân dụng. Nguồn tổ ong 12V 5A này còn được gọi là nguồn một chiều 12
volt hay gọi cách khác là nguồn DC 12V.




Nguồn tổ ong 12V 5A được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều
110/220VAC thành nguồn một chiều 12VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động.
Trong công nghiệp Nguồn tổ ong thường được sử dụng để cấp nguồn cho một số thiết
bị của tủ điện.


Thông số của Nguồn tổ ong 12V 5A















Điện áp đầu vào: 100VAC ~ 250VAC
Tần số hoạt động: 47 ~ 63HZ
Công suất: 60W
Điện áp đầu ra: 12V
Dòng điện tối đa: 5A

Điện áp điều chỉnh: ± 10%
Hiệu suất ≥ 85%
Điều chỉnh điện áp ( Đầy tải ) ≤ 0.3%
Bảo vệ quá tải 105% —- 150% công suất định mức , phục hồi tự động
Chức năng bảo vệ ngắn mạch tự động
Bảo vệ quá áp 105% —- 150% điện áp định mức
Nhiệt độ làm việc: -20 ℃ ~ 60 ℃
Nhiệt độ bảo quản -40 ~ 85 độ C
Kích thước: 110 x 78 x H36 (mm)

Nguyên lý hoạt động của khối nguồn một chiều:


Khi công tắc điện mở, nguồn điện sẽ được đi qua nguồn xung. Khi đó, cuộn sơ cấp
của biến áp được đóng cắt điện liên tục bằng sị cơng suất sẽ xuất hiện từ trường biến
thiên. Dẫn đến cuộn thứ cấp của biến áp cũng xuất hiện một điện áp ra. Điện áp này
được chỉnh lưu qua một vài diode rồi đưa ra tụ lọc (tụ điện) thứ cấp để san phẳng điện
áp.



Tiếp theo, các tụ IC quang và IC TL431 sẽ khơng chế dao động đóng cắt điện vào
cuộn sơ cấp của biến áp xung sao cho điện áp ra bên thứ cấp đạt yêu cầu.



Điện áp 220VAC qua biến áp giảm xuống 20VAC. Điện áp này qua cầu chỉnh lưu sẽ
chuyển thành điện áp một chiều và được nhân với căn 2 (khoảng 1.4) vào khoảng
28VDC được đưa vào đầu vào của IC7824. Đầu ra của IC7824 được đưa vào đầu vào
của IC7812.

Tụ điện có tác dụng lọc thành phần sóng hài bậccao và san phẳng điện áp một chiều
nhấp nhô sau cầu chỉnh lưu để tạo ra điện áp một bằng phẳng hơn để cấp cho IC ổn
áp.




Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động của khối nguồn tổ ong 220 - 12v

3.2 Module 1 relay 12V




Module 1 relay 12V được sử dụng để đóng ngắt các thiết bị cần điều khiển. Mạch
được thiết kế nhỏ gọn với đầy đủ đèn led báo nguồn, led báo tình trạng relay, có opto
cách ly giúp tín hiệu điều khiển khơng bị nhiễu khi hoạt động. Ngồi ra với module
này có thể thay đổi tín hiệu kích đóng ngắt relay là mức cao hoặc mức thấp bằng cách
chuyển jumper trên mạch. Mạch sử dụng điện áp 12V thông dụng với ngõ ra.
Domino 3 chân NO(thường mở), COM(chung), NC(thường đóng) của relay giúp
thuận tiện hơn khi sử dụng.

Hình 3.3 ảnh 1 module 1 relay 12V
Thơng số kỹ thuật:
Nguồn cấp: 12V
Dịng kích: 5mA
Dịng tải tối đa: AC 250V/10A - DC 30V/10A


Có đèn led báo nguồn, đèn led báo đóng ngắt relay

Có opto cách ly
Kích thước: 50 x 26 x 18.5mm

3.3 Module mạch hạ áp XL4015
Điện áp ra khỏi nguồn tổ ong là 12V. Nếu muốn lấy nguồn này cấp vào nguồn 5v một
cách trực tiếp là điều không thể. Do đó ta cần một bộ mạch hạ áp, giảm mạch 12v xuống
mạch 5V. Và ở đây, ta chọn mạch hạ áp XL4015 nhờ đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Mạch biến áp, giảm áp, hạ áp XL4015 là mạch điện tử có tác dụng hạ điện áp 1 chiều
DC từ 4-38V xuống mức 1.25-36V có chất lượng tốt, độ bền cao.
- Mạch có thể được dùng để hạ các loại điện áp DC về 5V để sạc điện thoại hay cấp
nguồn cho modem mạng khi mất điện, cung cấp nguồn 3V, 5V, 9V, 12V hay là 24V và
nhiều ứng dụng khác tùy theo nhu cầu của người sử dụng.
- Mạch có chất lượng tốt, độ bền cao, hiệu suất >85%.
LƯU Ý SỬ DỤNG:
1. Mạch có khả năng chống ngắn mạch (<8A) và quá nhiệt. Khi mạch quá nóng sẽ ngắt
nguồn điện.
2. Bật nguồn trước khi mắc tải.
3. Nên mắc chống ngược áp


Hình 3.4 Module mạch hạ áp XL4015
THƠNG SỐ KỸ THUẬT:
- Dải điện áp vào: DC 4-38V
- Dải điện áp ra: DC 1.25-36V
- Điện áp vào phải cao hơn điện áp ra ít nhất 1.5V
- Dịng điện ngõ ra tối đa: 5A
- Dòng điện ngõ ra ổn định: <4.5A
- Hiệu suất chuyển đổi >85%
- Tần số: 180KHz
- Nhiệt độ: -40~+85 độ C

- Điều chỉnh điện áp ra bằng biến trở.
- Kích thước: 54x24x18mm
- Khối lượng tịnh: Khoảng 18g
3.4 Lựa chọn khối xử lí tín hiệu


Nhờ vào sự tiện dụng, đơn giản, giá thành phải chăng, có thể lập trình trực tiếp bằng máy
tính và có kho tàng dữ liệu tìm hiểu và thiết kế dồi dào. Với yêu cầu hệ thống cho đồ án
môn học này không quá cao và nằm trong khả năng đáp ứng được. Cả nhóm quyết định
chọn hệ vi mạch Arduino là hệ vi mạch xử lý tín hiệu cho tồn bộ hệ thống
Khi nhắc tới việc lập trình bằng dòng mạch Arduino, Arduino UNO là cái tên được đề
cập nhiều nhất. Hiện thế hệ thứ 3 (R3) của dòng mạch này đã được đưa ra thị trường. Vì
đây là lần đầu tiên tìm hiểu về điện tử và lập trình nên Arduino UNO R3 là bản mạch tốt
nhất, đơn giản nhất để nhóm có thể bắt đầu thiết kế.

3.4.1 Motor Servo
Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt. Không giống như động cơ thông thường cứ
cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển với góc quay nằm
trong khoảng giới hạn. Mỗi loại servo có kích thước, khối lượng và cấu tạo khác nhau.
Có loại thì nặng chỉ 9g (chủ yếu dùng trên máy bay mơ mình), có loại thì sở hữu một
momen lực tương đối (vài chục Newton/m), hoặc có loại thì khỏe và nhơng sắc chắc
chắn...

Hình 3.5 Mơ tơ servo được chọn để gạt phôi