BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
Đề tài: MÔ HÌNH HỆ SERVO THỦY LỰC
GVHD : Thầy Võ Lâm Chương
SVTH : Nguyễn Đức Trung 16146382
Đồn Hữu Thạch
16146494

TP Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KỸ THUẬT TP. HCM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Bộ mơn Cơ điện tử

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
1. Tên đề tài:
Thiết kế bộ phận cơ khí cho hệ thống máy trồng xà lách tự động.
2. Cơ sở thiết kế:
Máy trồng xà lách dựa trên ý tưởng một hệ thống gieo trồng, tưới nước và kiểm tra

điều kiện của cây trồng một cách tự động. Cấu trúc của máy trồng xà lách tự động dựa
trên cấu trúc của máy cắt CNC với 3 trục XYZ, chủ yếu hoạt động trên 2 trục X và Y.
3. Nội dung chính của đồ án:
-

Tính toán, thiết kế và chế tạo được bộ khung cơ khí.

-

Sử dụng mạch PIC để điều khiển các dạng chuyển động cơ bản của hệ thống

4. Các sản phẩm dự kiến
Tính tốn, thiết kế và lắp đặt hồn thiện phần cơ khí cho máy trồng xà lách tự
động.
5. Ngày giao đồ án:
6. Ngày nộp đồ án:

18/9/2019

TRƯỞNG BỘ MÔN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký, ghi rõ họ tên)

(Ký, ghi rõ họ tên)

 Được phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên)



TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
Bộ mơn……………..

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MƠN HỌC
………………………………………
Giảng viên hướng dẫn: ……………………………………………
Sinh viên thực hiện:
1.
2.
3.
4.

………………………………………….
………………………………………….
………………………………………….
………………………………………….

MSSV: …………………….
MSSV: …………………….
MSSV: …………………….
MSSV: …………………….


1. Tên đề tài
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
2. Mục tiêu đề tài
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
3. Nội dung đồ án
(Trình bày các nội dung sẽ được thực hiện trong đồ án)
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................


.........................................................................................................................................................................
4. Kết quả dự kiến
Cơ khí

Bộ điều khiển

 Bản vẽ

Phần mềm


 Tính tốn lựa chọn linh
kiện

 Lưu đồ giải thuật

 Tính tốn truyền động

 Mã nguồn
 Sơ đồ ngun lý bộ

 Tính tốn sức bền

 Chương trình máy tính

điều khiển

 Mơ hình hệ thống

 Mạch điều khiển

Sản phẩm khác:
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
5. Kế hoạch thực hiện đồ án:

Stt

Nội dung, công việc
thực hiện


Kế hoạch thực hiện (tuần)
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Ngày

12

13


tháng

14

15

năm

Giảng viên hướng dẫn

16


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN............................................................................................2
1.1

Giới thiệu.............................................................................................................2

1.1.1

Mục tiêu đồ án...............................................................................................2

1.1.2

Xu hướng áp dụng tự động hóa vào các hoạt động cơng nghiệp....................3

1.1.3


Một số hệ thống tự động hóa được sử dụng trong công nghiệp......................5

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................9
2.1

Quy trình kỹ thuật trồng xà lách.......................................................................9

2.1.1
2.2

Đặc điểm thực vật học và yêu cầu điều kiện ngoại cảnh................................9

Kỹ thuật trồng và chăm sóc cây xà lách............................................................9

2.2.1

Cách chọn giống rau xà lách..........................................................................9

2.2.2

Chuẩn bị đất trồng cây xà lách.....................................................................10

2.2.3

Cách trồng và chăm sóc cây xà lách.............................................................10

2.2.4

Phân bón và cách bón phân cho cây xà lách.................................................11


2.2.5

Sơ đồ dự kiến mơ hình trồng rau xà lách......................................................12

2.3

Các giải pháp cho các quá trình tự động hóa.................................................13

2.3.1

Chọn động cơ cho khối dẫn động các trục tọa độ.........................................13

2.3.2

Giới thiệu động cơ bước...............................................................................14

2.3.3

Các giải pháp cho cơ cấu truyền động..........................................................15

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ...............................................................................17
3.1

Yêu cầu kĩ thuật................................................................................................17

3.1.1

Yêu cầu kĩ thuật...........................................................................................17

3.1.2


Phương án thiết kế.......................................................................................17

3.1.3

Phương án di chuyển của các trục................................................................17

3.1.4

Phương án cho module gieo hạt...................................................................20

3.1.5

Phương án cho module tưới nước................................................................21

3.1.6

Kết luận........................................................................................................24


3.2 Thiết kế và tính tốn............................................................................................25
3.2.2 Hệ thống truyền động trục Y...........................................................................30
3.2.3 Hệ thống truyền động trục Z...........................................................................34
3.2.4

Module gieo hạt...........................................................................................39

3.2.5

Module tưới nước.........................................................................................42


3.2.6

Tính tốn truyền động đai trục X, Y.............................................................43

Hình 3.29 Mô tả sự ăn khớp của đai răng................................................................44
3.3

Kiểm nghiệm bền..............................................................................................46

3.3.1 Thanh nhôm trục X..........................................................................................46
3.3.2 Thanh nhôm trục Y..........................................................................................48
3.3.2 Trục truyền động đai.......................................................................................50
CHƯƠNG 4: BỘ ĐIỀU KHIỂN...................................................................................52
4.1

Thiết kế mạch điện............................................................................................52

4.1.1 Sơ đồ khối..........................................................................................................52
4.1.2 Mô tả sơ đồ khối................................................................................................52
4.2

Bộ nguồn............................................................................................................52

4.3

Thành phần bộ điều khiển...............................................................................53

4.3.1


Vi điều khiển STM32F4...............................................................................53

4.3.2

Driver Smart PID.........................................................................................54

4.4

Các thiết bị khác...............................................................................................55

4.4.1

Công tắc hành trình......................................................................................55

4.4.2

Van điện từ...................................................................................................56

4.4.3

RC Servo......................................................................................................56

4.5

Lưu đồ giải thuật..............................................................................................56

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ................................................................................................59
5.1

Kết quả chế tạo máy.........................................................................................59


5.2

Kết quả điều khiển............................................................................................62

5.3

Hướng phát triển đồ án sắp tới........................................................................62


DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................63



LỜI MỞ ĐẦU
Một trong những khía cạnh mà nhóm em chọn ra để làm chủ đề cho đồ án truyền
động điều khiển lần này chính là “Chế biến Lương thực – Thực phẩm”. Có thể thấy được
rằng nhu cầu thực phẩm luôn là một trong những nhu cầu cần thiết trong đời sống của
con người. Tuy nhiên dạo gần đây chúng ta hay nhìn thấy những bản tin về tác hại của
“thực phẩm bẩn”, “không rõ nguồn gốc xuất xứ”, “sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc tăng
trưởng”,…vì thế, chúng em nghĩ rằng việc chúng ta có thể ít nhất, tự mình trồng ra những
loại cây đơn giản phục vụ cho nhu cầu “thực phẩm sạch” của mỗi gia đình là một hướng
đi có tiềm năng. Và để khiến cho cơng việc đó trở nên đơn giản, tiết kiệm thời gian và
công sức, chúng em quyết định thực hiện một dự án là chế tạo một “cỗ máy”, một hệ
thống hỗ trợ cho những gia đình có thể tự trồng cho mình những loại rau củ quả đơn giản
và quen thuộc, phục vụ cho nhu cầu thực phẩm của chính mình. Dự án này thực hiện trên
một qui mô cỡ nhỏ, với ý định là biến một khoảng không gian nhỏ trong gia đình trở
thành một “vườn rau sạch”.

1



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu
1.1.1 Mục tiêu đồ án
Với ý tưởng là xây dựng một hệ thống trồng và chăm sóc nơng sản tự động, qui
mơ nhỏ để áp dụng trong một hộ gia đình với mục đích là đáp ứng nhu cầu rau củ quả
sạch để sử dụng trong sinh hoạt, chúng em lên ý tưởng hệ thống của mình với những tiêu
chí sau:
-

Mơ hình nhỏ gọn, tiết kiệm diện tích và dễ lắp đặt.

-

Tự động hóa các qui trình trồng và chăm sóc các loại nơng sản.

-

Dễ dàng điều khiển thông qua các thiết bị di động.
Với những yêu cầu đặt ra của đồ án truyền động điều khiển, trong kì này, chúng

em dự tính hồn thiện những phần sau của mơ hình:
-

Tồn bộ phần cơ khí, bao gồm khung nhôm, thanh trượt, động cơ, hệ thống truyền
động và những cơ cấu chấp hành.

-


Thực hiện điều khiển những chuyển động cơ bản của hệ thống như chạy ngang
dọc, mở van nước, cơ cấu gieo hạt, chạy theo quĩ đạo cho trước.

-

Tính tốn các số liệu về động cơ, sức bền,...

-

Lên kế hoạch cải thiện và hướng phát triển cho đồ án sắp tới.
Trong kì này, chúng em sẽ tập trung mạnh vào phần mơ hình cơ khí và thực hiện

những lệnh điều khiển chuyển động cơ bản. Mục tiêu là sẽ hồn thiện được bộ khung cơ
khí và phần điều khiển cơ bản.


1.1.2 Xu hướng áp dụng tự động hóa vào các hoạt động nơng nghiệp

Hình 1.1 Kỹ sư đang kiểm tra hệ thống nước tưới thông qua các phần mềm được quản lý trên điện thoại1

Việc áp dụng công nghệ vào những qui trình nơng nghiệp khơng phải là một lĩnh
vực mới mẻ. Trên thực tế, rất nhiều quốc gia, khu vực đã và đang nghiên cứu, áp dụng
công nghệ - tự động hóa vào qui trình trồn trọt, chăm sóc và thu hoạch các sản phẩm
nơng nghiệp. Lợi ích của việc áp dụng công nghệ vào lĩnh vực nông nghiệp đó là tiết
kiệm thời gian và cơng sức, tuy nhiên, sản phẩm thu về lại đạt chất lượng rất cao do sự
chính xác và ổn định của hệ thống tự động hóa. Từng chủng loại cây trồng sẽ được điều
chỉnh, chăm sóc và kiểm tra một cách tự động thơng qua hệ thống, nhằm tạo ra những
điều kiện thuận lợi nhất để có thể thu về chất lượng sản phẩm tốt nhất.

1


/>

Hình 1.2 Hệ thống chăm sóc và tưới tiêu trong nơng nghiệp tự động hóa2

Khả năng để có thể áp dụng cơng nghệ hệ thống tự động hóa vào nơng nghiệp là
rất lớn. Chúng ta có thể áp dụng nó với qui mô nhỏ lẻ, phục vụ cho từng hộ gia đình có
nhu cầu trồng một vườn rau, một số loại cây ăn quả nhỏ. Chúng ta có thể áp dụng lên một
nhà vườn cỡ trung, phục vụ cho việc cung cấp hoa màu cho một khu vực nhất định như
một khu phố, một khu du lịch sinh thái, một nhà vườn ươm,… Thậm chí chúng ta cũng
có thể áp dụng hệ thống tự động hóa lên một qui mơ cực lớn, cả một cánh đồng giờ đây
cũng có thể được chăm sóc, tưới tiêu nhờ vào một cỗ máy công suất lớn. Tất cả đều mang
lại sự tiện lợi, nhanh chóng tiết kiệm nhưng đem lại chất lượng sản phẩm thu hoạch vượt
xa những hình thức canh tác thơ sơ, sử dụng sức lao động của con người.

2

/>
4


Hình 1.3 Áp dụng cơ giới - tự động hóa vào sản xuất nông nghiệp qui mô lớn

1.1.3 Một số hệ thống tự động hóa được sử dụng trong nơng nghiệp
Khái niệm Nơng nghiệp mới đã trở nên khơng cịn mấy xa lạ, nông nghiệp mới là
nền nông nghiệp được ứng dụng công nghệ cao để nâng cao năng suất, chất lượng nông
sản, thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao của xã hội và đảm bảo sự phát triển nông nghiệp
bền vững.
Ở những nước có nền nơng nghiệp tiến bộ, người nông dân không trực tiếp làm
những công việc nông nghiệp truyền thống, họ trở thành những kĩ sư điều khiển và làm

việc trên các thiết bị nông nghiệp. Nhân lực sử dụng trong ngành nông nghiệp cũng giảm
xuống nhiều lần trong khi năng suất vẫn tăng cao.
Chúng ta vẫn đang mong chờ những chiếc xe hơi không người lái đầu tiên được
tung ra thị trường, thì trong nơng nghiệp, những phương tiện không người lái đã và đang
được sử dụng trong một thời gian dài. Với những chiếc máy tự động đa năng này, người
nông dân chỉ việc ngồi và điều khiển nhiều loại công cụ khác nhau, nhưng vẫn đảm bảo
được khối lượng công việc lớn và độ chính xác cao, thậm chí cao hơn cả những cỗ máy
hoạt động có người lái.


Hình 1.4 Máy kéo cày khơng người lái

Cơng nghệ tưới nhỏ giọt của Israel đã góp phần làm thay đổi bộ mặt của nền nông
nghiệp ở đất nước này. Với diện tích đất trồng rất nhỏ và nguồn nước hiếm hoi, việc phát
triển cơng nghệ tưới nhỏ giọt chính là một bước đi đột phá. Theo TS Trần Chí Trung Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam, “kinh nghiệm của nhiều nước cho thấy nếu được tưới
bằng các công nghệ nhỏ giọt, năng suất cây trồng tăng 50% và lượng nước tiết kiệm đạt
40%-70% so với tưới thông thường, tuy chi phí đầu tư cao hơn kỹ thuật tưới phun mưa”3.
Bên cạnh đó có thể thấy được rằng ngồi việc có thể tiết kiệm rất nhiều lượng nước tiêu
thụ, cơng nghệ này cịn có thể giảm số cơng lao động, nhờ đó, cơng nghệ này có thể áp
dụng cho những hộ dân và doanh nghiệp có thể áp dụng cho những mơ hình sản xuất của
riêng mình.

3

/>

Hình 1.4 Cơng nghệ tưới nhỏ giọt

Với sự phát triển hiện nay, robot cũng đang được áp dụng rộng rãi trong nông
nghiệp. Với đặc trưng làm việc không mệt mỏi bất kể ngày đêm, độ chính xác cao và

hồn tồn tự động, robot hứa hẹn sẽ làm tăng nâng suất một cách đáng kể nhưng đồng
thời giảm được chi phí cho việc sản suất.

Hình 1.5 Robot nơng nghiệp đang được thử nghiệm tại Anh

Hiện nay, ở những quốc gia có nền nông nghiệp tiến bộ, người ta đã áp dụng robot
hoặc những hệ thống tự động hóa vào những hoạt động đặc trưng của nông nghiệp như:
-

Hệ thống làm đất và gieo hạt tự động.

-

Hệ thống thu hoạch lúa, hoa quả.


-

Hệ thống tưới tiêu và phun hóa chất bảo vệ.

-

Hệ thống làm sạch và chế biến nơng sản.

-

Hệ thống đóng gói và vận chuyển.


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Quy trình kỹ thuật trồng xà lách
2.1.1 Đặc điểm thực vật học và yêu cầu điều kiện ngoại cảnh
 Đặc điểm thực vật học
-

Rau xà lách có nhiều giống khác nhau, loại xà lách cuốn và không cuốn, thuộc cây
trồng ngắn ngày.

-

Thân thuộc loại thân thảo, dùng để ăn lá.

-

Có dịch trắng như sữa trong cây.

-

Bộ rễ rất phát triển và phát triển nhanh.

-

Xà lách là loại rau rất giàu Vitamin A và các khoáng chất như Ca, Fe, xà lách
được dùng để ăn sống.

 Yêu cầu về điều kiện ngoại cảnh
-

Nhiệt độ: Thích hợp cho cây sinh trưởng và phát triển từ 15-25oC


-

Ánh sáng trung bình từ 10-12 giờ/ngày rất thuận lợi để cây phát triển.

-

Độ ẩm đất khoảng 70-80%.

-

Đất: Xà lách không kén đất, thích hợp đất thốt nước tốt, pH: 5.8-6.6.

2.2 Kỹ thuật trồng và chăm sóc cây xà lách
2.2.1 Cách chọn giống rau xà lách
Tại Lâm Đồng đang trồng nhiều loại xà lách khác nhau, ngoài xà lách giống địa
phương còn nhiều giống nhập nội khác được thị trường ưa chuộng như lô lô xanh, lô lô
đỏ, romain, xà lách xoăn lá lớn, xà lách tím...
Tiêu chuẩn lựa chọn giống xuất vườn:
Giống

Độ tuổi

Chiều cao

Đường kính

Số lá

(ngày)


cây (cm)

cổ rễ (mm)

thật

Tình trạng cây

Cây khoẻ mạnh, khơng
Xà lách

20-25

8-10

1,5-2,0

4-6

bị dập, khơng dị hình,
ngọn phát triển tốt,
khơng có biểu hiện


nhiễm sâu bệnh

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn chọn giống

2.2.2 Chuẩn bị đất trồng cây xà lách
Chọn đất canh tác: Vệ sinh đồng ruộng dọn sạch các tàn dư thực vật của vụ trước,

trồng cách xa các khu công nghiệp, bệnh viện, nhà máy, … (tránh nguồn nước ô nhiễm
và nước thải của các nhà máy, bệnh viện). Đất tơi xốp, nhẹ, nhiều mùn, tầng canh tác
dày, thốt nước tốt. Rải vơi, tưới nước trước khi cày xới để diệt một số nấm hại trên mặt
đất tồn tại từ các vụ trước.
Cày xới độ sâu 20-25 cm, phơi ải trong 1-2 tuần, dùng thuốc xử lý đất trước khi
trồng cây ít nhất 15 ngày để hạn chế sâu, bệnh hại. Sau đó bón phân lót cày lần cuối.
Lên luống rộng 1,0-1.1m, rãnh 20cm, luống cao 10-15cm. Tưới ẩm đều trên luống
trước khi trồng cây hoặc phủ bạt nylon rồi đục lỗ trồng.
2.2.3 Cách trồng và chăm sóc cây xà lách
Tại Đà Lạt và các vùng phụ cận, xà lách trồng được quanh năm.
 Mật độ, khoảng cách và phương pháp trồng:
Khoảng cách trồng: hàng x hàng 15-25cm, cây x cây 15-20cm tùy giống.
Trồng cây vào lúc chiều mát, trồng xong cần tưới đủ ẩm để cây con nhanh chóng
phục hồi. Chăm sóc: Năm ngày sau khi trồng kiểm tra vườn và trồng dặm những cây yếu,
cây chết để đảm bảo mật độ.
 Tưới nước:
Sử dụng nguồn nước không bị ô nhiễm, nước giếng khoan, nước suối đầu nguồn,
không sử dụng nước thải, nước ao tù, ứ đọng lâu ngày. Mùa nắng, tưới buổi sáng sớm và
chiều mát 2 lần/ngày đảm bảo ẩm độ 70-75%. Mùa mưa tưới 1 lần/ngày hoặc không tưới,
làm mương rảnh thoát nước tránh bị ngập úng. Tưới nước sau khi mưa để rửa đất bám


trên đọt non, trên lá hạn chế nguồn bệnh phát sinh và lây lan, đặc biệt mưa đầu mùa (mưa
axít). Sau khi bón phân tưới vừa đủ đảm bảo phân tan.
 Làm cỏ:
Trong trường hợp không phủ bạt, cần chú ý làm cỏ sạch trên luống, rãnh và xung
quanh vườn, làm cỏ trước khi bón phân kết hợp xăm xới tạo đất thống khí.

2.2.4 Phân bón và cách bón phân cho cây xà lách
 Phân bón: Lượng phân bón cho cây xà lách 1 ha/ vụ như sau:

-

Phân chuồng hoai mục: 20-25m3; phân hữu cơ vi sinh: 1000kg; Vôi bột: 800
1.500kg, tùy độ pH của đất canh tác. MgSO4: 10kg.

-

Phân hóa học (lượng nguyên chất): 92kg N-48kg P2O5 -60kg K2O.

Lưu ý: Đổi lượng phân hóa học nguyên chất qua phân đơn hoặc NPK tương đương:
Cách 1: Ure: 200kg; super lân: 300kg; KCl: 100kg.
Cách 2: NPK 15-5-20: 300kg; Ure: 102kg; Lân super: 206kg.
 Bón theo cách 1:
Hạng mục

Tổng số

Bón lót

20-25 m3

20-25 m3

800 -1500 kg

800 -1500 kg

1000 kg

1000 kg


Ure

200 kg

80 kg

Super lân

300 kg

300 kg

KCl

100 kg

100 kg

MgSO4

10 kg

7 kg

Phân chuồng
hoai mục
Vôi
Phân hữu cơ vi
sinh


Bảng 2.2 Bảng hướng dẫn bón phân theo cách 1

Bón thúc
13-15 NST

120 kg

3 kg


 Bón theo cách 2:
Hạng mục

Bón thúc

Tổng số

Bón lót

20-25 m3

20-25 m3

800 -1500 kg

800 -1500 kg

1000 kg


1000 kg

NPK 15-5-20

300 kg

100 kg

200 kg

Ure

102 kg

40 kg

62 kg

Super lân

206 kg

206 kg

MgSO4

10 kg

7 kg


Phân chuồng
hoai mục
Vôi
Phân hữu cơ vi
sinh

13-15 NST

3 kg

Bảng 2.3 Bảng hướng dẫn bón phân theo cách 2

 Ghi chú:
-

Phân bón lá sử dụng theo khuyến cáo in trên bao bì.

-

Chỉ sử dụng các loại phân bón có tên trong Danh mục phân bón được phép sản xuất,
kinh doanh và sử dụng tại Việt Nam.

2.2.5 Sơ đồ dự kiến mơ hình trồng rau xà lách
-

Cây x cây: 15x15cm

-

Hàng x hàng: 15x15cm


-

Khổ đất: 150x100x20cm

-

Ván làm khung: dày 3cm

-

Ta gieo hạt như trên sơ đồ, mỗi ô từ 2 đến 3 hạt. Đến khi xà lách mọc cây con (5
ngày sau khi gieo) thì tiến hành tỉa bớt những cây kém phát triển để những cây còn
lại phát triển tốt hơn.

-

Ở dai đoạn trước khi deo hạt đến lúc cây còn nhỏ, ta sẽ tưới như vòi hoa sen (để
cung cấp đủ lượng nước cho cây phát triền). Đến khi cây đã lớn thì sử dụng


phương pháp tưới phun sương để (nước đc tưới đều lên tất cả các lá và rửa trôi hết
các bui bẩn bám trên lá).
2.3 Các giải pháp cho các quá trình tự động hóa
2.3.1 Chọn động cơ cho khối dẫn động các trục tọa độ
 Động cơ bước (stepping motor ).
Ưu điểm :
-

Khi dùng động cơ bước không cần mạch phản hồi cho cả vi điều khiển vị trí và

vận tốc .

-

Thích hợp với các thiết bị điều khiển số. Với khả năng điều khiển số trực tiếp,
động cơ bước trở thành thông dụng trong các thiết bị cơ điện tử hiện đại.

-

Thường được sử dụng trong các hệ thống máy CNC.
Nhược điểm :

-

Phạm vi ứng dụng là ở vùng cơng suất nhỏ và trung bình.

-

Hiệu suất động cơ bước thấp hơn các loại động cơ khác.

 Động cơ một chiều (DC motor).
Ưu điểm :
-

Momen xoắn lớn, giá thành rẻ.
Nhược điểm:

-

Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển lại phức tạp.


-

Phải có mạch phản hồi thì mới nâng cao độ chính xác.

 Động cơ SERVO:
Ưu điểm:
-

Momen xoắn lớn.

-

Có 2 loại AC và DC.

-

Tốc độ đáp ứng nhanh, độ chính xác cao.
Nhược điểm:

-

Driver phức tạp, giá thành cao.


 Kết luận
Ta chọn động cơ Maxon 24V DC làm động cơ dẫn động các trục tọa độ với các
thống số:
-


Điện áp làm việc: 24V.

-

Loại động cơ: DC

2.3.2 Giới thiệu động cơ bước
 Khái niệm
Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa
số động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi
các tính hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển
động góc quay hoặc các chuyển động của roto có khả năng cố định roto vào các vị trí cần
thiết.
 Cấu tạo
Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai động cơ: Động cơ
một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm sóc cơng suất nhỏ.
 Hoạt động
Động cơ bước không quay theo cơ chế thơng thường, chúng quay theo từng bước
nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển
mạch điện từ đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định.
Tổng số góc quay của roto tương ứng với tần số chuyển mạch, cũng như chiều
quay và tốc độ quay của roto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
 Ứng dụng
Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành
hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số.
Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong các ngành Tự động hóa, chúng được
ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển
các trục của máy CNC, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển các cơ cấu
lái phương và chiều trong máy bay…



Trong cơng nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ở đĩa cứng, ở
đĩa mềm, máy in…
2.3.3 Các giải pháp cho cơ cấu truyền động
 Truyền động trục vít, đai ốc
Truyền động Vít – đai ốc được dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động
tịnh tiến.
Tùy theo dạng chuyển động của vít và đai ốc có thể chia ra các loại:
-

Vít vừa quay vừa tịnh tiến, đai ốc cố định với giá đỡ.

-

Đai ốc quay, vít tịnh tiến.

-

Vít quay, đai ốc tịnh tiến.

-

Đai ốc vừa quay vừa tịnh tiến, vít cố định.
Ưu điểm:

-

Cấu tạo đơn giản, thắng lực lớn, thực hiện được dịch chuyển chậm.

-


Kích thước nhỏ, chịu được lực lớn.

-

Thực hiện được các dịch chuyển chính xác cao.
Nhược điểm:

-

Hiệu suất thấp do ma sát trên ren.

-

Nhanh hao mòn.

 Cơ cấu truyền động Puly đai truyền
Truyền động đai là truyền động bằng phương tiện kéo. Chúng truyền mômen xoắn
và tốc độ giữa hai trục, và có thể có một khoảng cách lớn hơn so với bộ truyền bánh răng.
Vì tất cả các dây làm bằng nhựa hoặc vải dệt, đặc tính của chúng khác biệt đáng kể với
các bộ truyền bánh răng hoặc xích.
Ưu điểm:
-

Việc truyền lực có tính đàn hồi

-

Chạy êm và ít ổn, chịu sốc


-

Khoảng cách trục có thể lớn

-

Khơng cẩn thiết bơi trơn

-

Phí tổn bảo dưỡng ít


Nhược điểm:
-

Bị trượt qua sự giãn nở của dây đai

-

Qua đó khơng có tỷ lệ truyền chính xác

-

Nhiệt độ ứng dụng bị giới hạn

-

Thêm tải trọng lên ổ trục do lực căng cần thiết của dây đai


 Căng dây đai
Tất cả các dây đai phải được căng để có thể thực hiện việc truyền momen xoắn.
Điều này được thực hiện bằng cách:
-

Lắp ráp với lực căng ban đầu hoặc một con lăn căng đai ở khoảng cách trục
nhất định.

-

Đẩy hoặc quay động cơ khi khoảng cách trục bù có thể được tăng lên.


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ
3.1 Yêu cầu kĩ thuật
3.1.1 Yêu cầu kĩ thuật
-

Tốc độ di chuyển: 0.15m/s

-

Khoảng cách di chuyển: 15mm/lần

-

Tải trọng dự kiến: 12kg

3.1.2 Phương án thiết kế
3.1.3 Phương án di chuyển của các trục

 Phương án 1: vị trí trồng cây là cố định

Hình 2.1 Phương án cố định vị trí trồng của cây (dựa trên chuyển động máy CNC)

Với phương án này, khu vực nơi ta tiến hành gieo trồng sẽ là một khu vực có kích
thước và vị trí cây cố định. Ta tiến hành dịch chuyển các module chấp hành bằng cách
trượt nó dọc theo các trục X Y Z.
Khi đó, trục X chuyển động trên bệ máy, trục Y chuyển động trên trục X, trục Z
chuyển động trên trục Y.
Đặc điểm:
-

Cơ cấu đỡ sẽ chuyển động dọc theo trục X trên bệ máy, làm bệ đỡ cho cả cơ cấu
trục Y và Z, vì thế cần có một kết cấu vững chắc, thanh trượt dọc trục X cần được