TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
------------------------------------------

ĐỒ ÁN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐẾM
SẢN PHẨM BẰNG CẢM BIẾN QUANG
Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Nhữ Q Thơ

Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Xn Hồng 2019601967
Phan Như Hội

Hà Nội - Năm 2021

2019600967


PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM
I. Thơng tin chung
1. Tên lớp:
Cơ Điện Tử 2
Khóa: K13
2. Tên nhóm: Nhóm 7
Họ và tên thành viên:
Nguyễn Xuân Hoàng
2019601967
Phan Như Hội
2019600967

II. Nội dung học tập
1. Tên chủ đề: Xây dựng hệ thống đếm sản phẩm bằng cảm biến quang
2. Hoạt động của sinh viên
- Nội dung 1: Tổng quan về hệ thống (L1.1)
- Nội dung 2: Xây dựng mơ hình hệ thống (L1.1; L1.2)
- Nội dung 3: Chế tạo và thử nghiệm hệ thống (L2.1)
- Nội dung 4: Viết báo cáo
3. Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo thu hoạch và mơ hình sản phẩm (Nếu có)
III. Nhiệm vụ học tập
1. Hồn thành đồ án theo đúng thời gian quy định (từ ngày 13/09/2020 đến ngày
24/12/2020).
2. Báo cáo nội dung nghiên cứu theo chủ đề được giao trước hội đồng đánh giá.
IV. Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án
1. Tài liệu học tập: Giáo trình mơn học Cảm biến và hệ thống đo, vi điều khiển.
2. Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếu có):
Máy tính, linh kiện và dụng cụ điện tử theo nhu cầu sử dụng.
KHOA/TRUNG TÂM

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS. Nhữ Quý Thơ

2


MƠ TẢ KỸ THUẬT
1. Mơ tả nhiệm vụ cơng nghệ
Hệ thống có khả năng:
- Phát hiện sản phẩm
- Đếm sản phẩm

- Hiển thị số lượng sản phẩm
- Có chức năng điều khiển khi sản phẩm vào vùng xem xét.
2. Cấu trúc thiết bị
Thiết bị

Loại sử dụng

Cảm biến

Cảm biến quang

Bộ điều khiển

Vi điều khiển

Hiện thị

Số lượng sản phẩm

Chức năng điều khiển

Động cơ RC

Tín hiệu cảnh báo

Đèn

3. Đặc tính kỹ thuật
Thơng số


Giá trị

Giới hạn đếm

0-500

Sai số đo

5%

Thiết bị chấp hành

RC servo motor

3


4. Nội dung báo cáo
- Bản vẽ
TT

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1

Bản vẽ sơ đồ hệ thống


A3

1

2

Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống

A3

1

- Báo cáo
Chương 1 Tổng quan về hệ thống
1.1. Giới thiệu chung
1.2. Các yêu cầu cơ bản
1.3. Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
1.4 Ý nghĩa thực tiễn
Chương 2 Xây dựng mơ hình hệ thống
2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
2.2 Phân tích và lựa chọn cảm biến
2.3 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển
2.4 Thiết kế mạch đo và xử lý tín hiệu
2.5. Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống (Nếu có)
Chương 3: Chế tạo và thử nghiệm hệ thống
3.1 Chế tạo các bộ phận cơ khí
3.2 Chế tạo các bộ phận điện - điện tử
3.3 Xây dựng chương trình điều khiển
3.4 Thử nghiệm và đánh giá hệ thống

Kết Luận.

4


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ........................................................... 9

1.1 Giới thiệu chung. .................................................................................................. 9
1.2 Các yêu cầu cơ bản ............................................................................................... 9
1.3 Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên cứu.................................................. 10
1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.............................................................. 10
1.3.2 Phương pháp mơ hình hóa và mơ phỏng..................................................... 10
1.3.3 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu. ................................................................. 11
1.4 Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................ 11
CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG ............................................... 12

2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống .............................................................................. 12
2.1.1 Tổng quan hệ thống ..................................................................................... 12
2.1.2 Nguyên lí làm việc ...................................................................................... 13
2.1.3 Sơ đồ khối hệ thống..................................................................................... 13
2.2 Phân tích và lựa chọn cảm biến.......................................................................... 14
2.2.1 Cấu tạo, nguyên lý và phân loại của cảm biến quang ................................. 14
2.2.2 Lựa chọn và thơng số của cảm biến ............................................................ 15
2.3 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển. ................................................................. 17
2.4 Thiết kế mạch và xử lý tín hiệu .......................................................................... 18

2.4.1 Thiết kế mạch. ............................................................................................. 18
2.4.2 Xử lý tín hiệu ............................................................................................... 19
CHƯƠNG 3

MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ............................... 20

3.1 Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ cơ khí.................................................................. 20
3.1.1 Mơ phỏng 3D thực tế hệ thống ................................................................... 20
3.1.2 Quá trình làm việc: ...................................................................................... 23
3.2 Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ điều khiển ........................................................... 25
3.3 Xây dựng chương trình điều khiển..................................................................... 29

5


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2. 1.Mơ phỏng hệ cơ khí...................................................................................... 12
Hình 2. 2.Sơ đồ khối hệ thống...................................................................................... 13
Hình 2. 3.Cảm biến quang E3F-DS30C4 ..................................................................... 15
Hình 2. 4.Sơ đồ dây của cảm biến................................................................................ 16
Hình 2. 5.Sơ đồ kết nối dây .......................................................................................... 17
Hình 2. 6.Arduino uno r3 ............................................................................................. 18
Hình 2. 7.Mạch xử lý tín hiệu ...................................................................................... 18

Hình 3. 1.Tổng quan hệ thống ...................................................................................... 20
Hình 3. 2.Băng tải......................................................................................................... 20
Hình 3. 3.Khung băng tải ............................................................................................. 21
Hình 3. 4.Băng chuyền ................................................................................................. 21
Hình 3. 5.Con chạy ....................................................................................................... 21
Hình 3. 6.Cảm biến quang E3F-DS30C4 ..................................................................... 22

Hình 3. 7.Motor đẩy ..................................................................................................... 22
Hình 3. 8.Màn hình LCD ............................................................................................. 23
Hình 3. 9.Sản phẩm chạy qua cảm biến ....................................................................... 23
Hình 3. 10.Motor đẩy sản phẩm ................................................................................... 24
Hình 3. 11.Đủ sản phẩm đóng gói................................................................................ 24
Hình 3. 12. Reset LCD bắt đầu q trình đếm ............................................................. 25
Hình 3. 13.Các module và mạch điều khiển ................................................................ 25
Hình 3. 14.Kết nối giữa arduino và LCD ..................................................................... 26
Hình 3. 15.Nút ấn reset................................................................................................. 27
Hình 3. 16.Mạch kết nối cho thết bị chấp hành động cơ servo .................................... 28
6


Hình 3. 17.Lưu đồ thuật tốn hệ thống ........................................................................ 29
Hình 3. 18.Màn hình ban đầu ....................................................................................... 30
Hình 3. 19.Đếm đủ số lượng ........................................................................................ 31
Hình 3. 20.Điều khiển băng truyền .............................................................................. 31

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Bảng thông số của Arduino uno r3………………………………………….33
Bảng 2: Thông số của cảm biến quang E3F-DS30C4…………...……………………..34

7


LỜI MỞ ĐẦU
Cảm biến là một thiết bị phát hiện và phản hồi một số loại đầu vào từ môi trường
vật lý. Đầu vào cụ thể có thể là ánh sáng, nhiệt, chuyển động, độ ẩm, áp suất hoặc bất
kỳ một trong số rất nhiều hiện tượng môi trường khác. Đầu ra nói chung là tín hiệu
được chuyển đổi thành màn hình có thể đọc được ở vị trí cảm biến hoặc được truyền

điện tử qua mạng để đọc hoặc xử lý thêm.
Cảm biến quang (tên tiếng anh là Photoelectric Sensor) là tổ hợp của các linh
kiện quang điện. Thiết bị này khi tiếp xúc với ánh sáng chúng sẽ thay đổi trạng thái,
cảm biến quang sử dụng ánh sáng phát ra từ bộ phận phát để phát hiện sự hiện diện của
vật thể. Để góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật hiện nay, nhóm chúng em
đã quyết định chọn cảm biến quang. Nhóm chúng em đã lựa chọn đề tài “Hệ thống
đếm sản phẩm sử dụng cảm biến quang”
Cảm biến quang được đặt cuối mỗi băng chuyền sản xuất, để đếm số lượng sản
phẩm. Mô hình sử dụng cảm biến quang điều khiển bởi ardunio và được mô phỏng trên
phần mềm protues và hiển thị số lượng trên màn hình LCD, giúp đếm số lượng sản
phẩm để phân vào mỗi hộp khi đủ số lượng sẽ chuyển tiêp đến quy trình đóng gói sản
phẩm .
Nhóm em xin chân thành cảm ơn đến các thầy, cô trong bộ môn Cơ Điện Tử
của Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội đã giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi và cung
cấp tài liệu để hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Đồng thời, nhóm em muốn gửi lời cảm
ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn là thầy Nhữ Quý Thơ, thầy đã tận tình hướng dẫn,
tạo điều kiện thuận lợi nhất và giúp đỡ nhóm trong suốt q trình thực hiện đồ án mơn.
Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè đã hỗ trợ và chia sẽ kinh nghiệm cho nhóm trong
thời gian qua. Cuối cùng nhóm em xin chúc thầy cơ và cùng tồn thể các bạn trong lớp
nhiều sức khỏe và thành công trong mọi công việc.
Xin chân thành cảm ơn!
8


CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1 Giới thiệu chung.
- Hệ thống đến số lượng sản phẩm đóng một vai trị quan trọng trong dây truyền

sản xuất, nó giúp đếm số lượng sản phẩm một các chính xác mà khơng tốn nhiều nhân
cơng và có thể giúp kiểm sốt chỉnh xác số lượng sản phẩm cần đóng gói vào một túi
hoặc hộp.
- Cảm biến quang là thiết bị đóng vai trị rất quan trọng trong lĩnh vực cơng
nghiệp tự động hóa. Nếu khơng có cảm biến quang thì khó mà có được tự động hóa,
giống như làm việc mà khơng nhìn được vậy.
- Ngày nay, Cảm biến quang được ứng dụng trong rất nhiều sản phẩm, hệ thống
tự động hóa trong đời sống và công nghiệp như các hệ thống đếm sản phẩm trong công
nghiệp, thiết bị bật tắt đèn đường… Trong thời kì dịch bệnh hiện nay thì việc tự dộng
hóa hệ thống ngày càng được trú trọng tránh tập trung mà vẫn đảm bảo sản xuất.
- Trong đề tài này, nhóm sẽ sử dụng cảm biến quang để xây dựng hệ thống đếm
sản phẩm khi có sản phẩm đi qua cảm biến quang và hiển thị số lượng sản phẩm lên
màn hình LCD khi đủ số lượng sản phẩm yêu cầu sẽ điều khiển một động cơ đẩy hàng
qua băng truyền xử lý khác.
1.2 Các yêu cầu cơ bản
Để giải quyết đề tài, nhóm cần giải quyết một số vấn đề như sau:
- Về phần hệ thống đo và cảm biến: cảm biến quang đếm được chính xác số
lượng sản phẩm đi qua cảm biến và hiển thị chính xác số lượng lên màn hình LCD, hạn
chế sai số. Hệ thống đảm bảo nhỏ gọn, dễ thay thế khi bị hỏng hóc, dễ dàng sử dụng,
bảo trì và bảo dưỡng.
- Về phần điều khiển: hệ thống có thể xuất tín hiệu điều khiển khởi động động
cơ servo đẩy sản phẩm sang băng truyền khác khi đủ số lượng và xuất tín hiệu cho LCD
9


hiển thị chính xác số sản phẩm. Có khả năng reset hệ thống khi nhận được tín hiệu từ
nút bấm bên ngoài.
- Thiết bị chấp hành: động cơ hoạt động chình xác biến chuyển động quay của
động cơ thành chuyên động tịnh tiến để đẩy sản phẩm qua băng truyền khác. Động cơ
dễ thay thế, bảo trì, bảo dưỡng.

- Về phầm mềm lập trình: phần mềm lập trình arduino ide trên máy tính, phần
mềm lập trình chính xác, phổ biến, dễ dàng cho người mới tiếp cận.
- Mơ hình hóa và mơ phỏng: thực hiện mơ hình hóa hệ điện trên phần mềm
Proteus và sử dụng code viết trên phần mềm Arduino để mô phỏng hoạt động của hệ
thống trên Proteus.
1.3 Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
1.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Dựa vào kiến thức đã được học trong các môn học như: Cơ sở hệ thống tự
động, Cảm biến và hệ thống đo, tìm hiểu qua Internet, sách vở,..
- Áp dụng những phương pháp thiết kế, tính tốn, phân tích, xử lý số liệu xây
dựng mơ hình phù hợp với đề tài.
- Hiểu được nguyên tắc hoạt động của cảm biến quang, đặt ra các vấn đề cần
giải quyết từ đó xây dựng hệ thống.
1.3.2 Phương pháp mơ hình hóa và mơ phỏng.
- Mơ hình hóa thiết kế hệ thống và mơ hình hóa thiết kế mạch điện sử dụng các
kiến thức lý thuyết để xây dựng mơ hình của hệ thống và mạch điện kết nối trên phần
mềm Proteus.
- Xây dựng, thiết kế phần điều khiển trên phần mềm arduino ide để xây dựng
code điều khiển cho hệ thống theo đúng yêu cầu bài toán đặt ra.
10


1.3.3 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu.
- Số lượng sản phẩm có thể đếm: 0 – 500 sản phẩm.
- Sai số: không quá 5%.
- Khoảng cách giữa sản phẩm và cảm biến quang tối đa để có thể nhận diện:
2 cm.
1.4 Ý nghĩa thực tiễn
- Việc đếm số lượng sản phẩm của hệ thống có vai trị rất quan trọng và rất lớn
trong thực tế khi áp dụng vào trong quy trình tự động hóa khi có thể kiểm, đếm số lượng

sản phẩm
- Hiểu và biết sử dụng cảm biến quang để đếm số lượng sản phẩm, biết thiết kế
mạch điện tử và lập trình vi điều khiển, đưa ra tín hiệu điều khiển cho motor đẩy sản
phẩm qua dây truyền khác khi đủ số lượng yêu cầu.
- Đề cái có ứng dụng rất thực tiễn trong cơng nghiệp ở các dây truyền tự động
hóa trong sản xuất, như dây truyền sản xuất bánh kẹo, đồ hộp …

11


CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG

2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
2.1.1 Tổng quan hệ thống
Dựa vào yêu cầu bài tốn đã đặt ra, ta mơ hình hóa hệ thống tổng quan trên phần
mềm Inventor.

Hình 2. 1.Mơ phỏng hệ cơ khí
Hệ thống bao gồm các cụm chi tiết :
- Cụm 1: Băng tải
- Cụm 2: Điều khiển và xử lý tín hiệu
+ Cảm biến quang
+ Nút bấm reset
+ Vi điều khiển
- Cụm 3: Chấp hành
+ Motor đẩy
+ Màn hình LCD
12



2.1.2 Nguyên lí làm việc
- Băng tải chuyển sản phẩm qua cảm biến quang để thực hiện đếm sản phẩm.
- Cảm biến quang sẽ nhận tín hiệu và gửi tín hiệu điện về vi điều khiển. Sau
đó xử lí và truyền tín hiệu hiển thị số sản phẩm lên LCD và so sánh với số lượng sản
phẩm được đặt để kích hoạt motor
-

Sau khi số lượng sản phẩm đủ yêu cầu vi điều khiển kích hoạt động cơ đẩy

qua dây chuyền đóng gói sản phẩm và đặt lại số sản phẩm về 0.
-

Có chức năng Reset khi hệ thống gặp sự cố. Khi có tính hiệu từ nút reset vi

xử lý sẽ reset chương trình của vi điều khiển về trạng thái ban đầu.
2.1.3 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 2. 2.Sơ đồ khối hệ thống
- Khối nguồn: cấp nguồn điện cho hệ thống hoạt động.
- Khối vi điều khiển: thu tín hiệu từ khối cảm biến và tín hiệ từ khối nút bấm
reset, tiến hành xử lý tín hiệu thu được và xuất tín hiệu điều khiển cho khối hiển thị
LCD và khối động cơ.
- Khối cảm biến quang: xuất tín hiệu dạng điện cấp cho vi điều khiển khi có sản
13


phẩm đi qua.
- Khối nút bấm reset: xuất tín hiệu cho khối vi điều khiển để reset lại hệ thống

khi gặp sự cố.
- Khối hiển thị LCD: nhận tín hiệu điều khiển từ khối vi điều khiển, hiển thị số
lượng sản phẩm lên màn hình LCD.
- Khối động cơ: nhận tín hiệu điều khiển từ khối vi điều khiển khi đạt đủ số
lượng yêu cầu.
2.2 Phân tích và lựa chọn cảm biến
2.2.1 Cấu tạo, nguyên lý và phân loại của cảm biến quang
Cấu tạo của cảm biến quang:
- Bộ phát ánh sáng phát ra ánh sáng dạng xung. Tần số ánh sáng này sẽ được các
hãng sản xuất thiết kế một cách đặc biệt. Mục đích chính là giúp cho bộ thu ánh sáng
phân biệt được nguồn sáng từ cảm biến và từ nguồn khác.
- Bộ thu ánh sáng tiếp nhận ánh sáng từ bộ thu ánh sáng. Trong cảm biến quang
nhiệt thì nó chỉ nhận ánh sáng từ bộ phát sáng và truyền tín hiệu qua mạch xử lý.
- Mạch xử lý tín hiệu điện trong cảm biến điện quang sẽ tiếp thu tín hiệu từ bộ
thu ánh sáng. Nó sẽ chuyển tín hiệu theo tỉ lệ từ tranzito quang thành ON/OFF. Dạng
tín hiệu chuyển thành này được khuếch đại rộng hơn.
Nguyên lý hoạt động: Bộ phát ánh sáng sẽ phát ra ánh sáng ở dạng tần số. Bộ thu
ánh sáng sẽ tiếp nhận ánh sáng được phát ra đó và chuyển tín hiệu đến mạch xử lý tín
hiệu. Tại đây, tín hiệu sẽ được chuyển đổi từ dạng transistor thành ON/OFF. Tín hiệu
ngõ ra thường dùng nhất ở đây là NPN và PNP.
Phân loại cảm biến:
- Cảm biến quang loại thu phát độc lập: có độ tin cậy cao, khoảng các phát hiện
xa, không bị ảnh hưởng bởi màu sắc, bề mặt vật thể.
14


- Cảm biến quang thu phát chung-phản xạ gương: độ tin cậy cao, giảm bớt dây
dẫn, có thể phân biệt được vật mờ, trong suốt, bóng lống. Cảm biến quang thu phát
chung khuyết tán: dễ lắp đặt, nhưng bị ảnh hưởng bởi bề mặt màu sắc vật, ảnh hưởng
nền.

- Cảm biến loại phản xạ giới hạn: không bị ảnh hưởng bởi màu săc nền nhưng chỉ
phát hiện vật trong vùng phạn vi giới hạn.
- Cảm biến quang loại phát hiện màu: độ tin cậy cao, dễ sử dụng, có thế dạy cho
cảm biến về màu sắc vật.
2.2.2 Lựa chọn và thông số của cảm biến
Hệ thống đếm sản phẩm xây dựng cho việc đếm các loại chai, lon nước ngọt
nên hệ thống băng tải không quá rộng, cần đếm và phân biệt được các sản phẩm trong
suốt như các dạng nước ngọt đóng chai nên loại cảm biến được lựa chọn là cảm biến
quang thu phát chung.
 Cảm biến được lựa chọn để sử dụng cho hệ thống là cảm biến quang
E3F-DS30C4. Có cấu tạo bao gồm 2 mắt thu, phát chung và bo mạch xử lý

Hình 2. 3.Cảm biến quang E3F-DS30C4
15


Ngồi ra cịn có biến trở chỉnh khoảng cách nhận cảm biến ở đi cảm biến.

Hình 2. 4.Sơ đồ dây của cảm biến
Cảm biến bao gồm 3 dây kết nối:
- Hồng: VCC
- Xanh: chân tín hiệu đầu ra cấu trúc NPN
Đen: GND
Sơ đồ kết nối dây:
Vì cảm biến đã được kéo trở nội 10k lên VCC nên điện áp mức cao của chân
tín hiệu (Vout) của cảm biến cũng chính là điện áp VCC, nên khi mức điện áp VCC
của cảm biến khác với mức điện áp giao tiếp của arduino để tránh làm cháy arduino thì
ta cần thêm một điện trở Rx. Được tính theo cơng thức
=


16

∗


Hình 2. 5.Sơ đồ kết nối dây
2.3 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều các bộ điều khiển có thể kết nối tốt với
cảm biến TCRT5000 như: PLC, Arduino, STM32F0x, các vi điều khiển dòng PIC …
Dựa vào điều kiện thực tế và khả năng của bản thân nhóm đã lựa chọn Arduino.
Việc lựa chọn arduino để làm bộ điều khiển cho hệ thống dựa trên các phương diện:
- Dễ dàng sử dụng, có thể sử dụng ngay vì Arduino là 1 bộ hoàn chỉnh bộ nguồn,
một ổ ghi, một bộ dao động, một vi điều khiển, truyền thông nối tiếp.
- Nhiều thư viện mẫu có sẵn.
- Dễ dàng lập trình và thay đổi code nạp vào Arduino.
- Cộng đồng sử dụng lớn, có thể dễ dàng tìm kiếm thơng tin về Arduino.
Trong thực tế cũng có rất nhiều loại arduino: arduino uno r3, arduino nano,…
Nhưng đối với hệ thống thì arduino uno r3 là lựa chọn tối ưu nhất. Arduino uno r3 có

14 chân đầu vào / đầu ra kỹ thuật số (trong đó 6 chân có thể được sử dụng làm đầu ra
PWM), 6 đầu vào analog, kết nối USB, giắc cắm nguồn, nút đặt lại và hơn thế nữa. Nó
chứa mọi thứ cần thiết để hỗ trợ vi điều khiển; chỉ cần kết nối nó với máy tính bằng cáp
USB hoặc cấp nguồn cho nó bằng bộ chuyển đổi AC-DC hoặc pin để bắt đầu.
Số chân đảm bảo cho việc kết nối hệ thống hơn so với arduino nano và giá thành
17


tốt hơn arduino mega.

Hình 2. 6.Arduino uno r3

Bảng thơng số của arduino uno r3:
2.4 Thiết kế mạch và xử lý tín hiệu
2.4.1 Thiết kế mạch.
Sử dụng phần mềm proteus để xây dựng mạch hệ thống

Hình 2. 7.Mạch xử lý tín hiệu
18


2.4.2 Xử lý tín hiệu
- Tín hiệu thu về sẽ được xử lý trên arduino uno r3 thông qua việc lập trình
trước cho vi điều khiển trên phầm mềm arduino ide.
- Các tín hiệu cần xử lý: tín hiệu đưa về từ cảm biến quang và nút bấm reset từ
đó đưa ra tín hiệu điều khiển tới lcd và motor.

19


CHƯƠNG 3

MƠ HÌNH HĨA VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG

3.1 Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ cơ khí
3.1.1 Mơ phỏng 3D thực tế hệ thống
Dựa vào yêu cầu bài toán đã đặt ra, ta mơ hình hóa hệ thống tổng quan trên và mơ
phỏng chuyển động trên phần mềm Inventor.

Hình 3. 1.Tổng quan hệ thống
Cụm 1: Băng tải


Hình 3. 2.Băng tải
20


Hình 3. 3.Khung băng tải

Hình 3. 4.Băng chuyền

Hình 3. 5.Con chạy
21


Cụm 2: Cảm biến Quang

Hình 3. 6.Cảm biến quang E3F-DS30C4
Cụm 3: Motor đẩy và màn hình LCD

Hình 3. 7.Motor đẩy

22


Hình 3. 8.Màn hình LCD
3.1.2 Quá trình làm việc:
- Sau khi khởi động băng tải làm việc, băng chuyền bắt đầu chuyển động sản phẩm
chạy trên băng chuyền đi qua cảm biến quang.

Hình 3. 9.Sản phẩm chạy qua cảm biến
- Sau khi sản phẩm đi qua cảm biến quang, màn hình hiển thị nhận tín hiệu từ cảm
biến và motor đẩy nhận tín hiệu delay 0,25s sau khi sản phẩm đi qua cảm biến. Motor

đẩy sản phẩm sang băng chuyền tiếp theo.

23


Hình 3. 10.Motor đẩy sản phẩm
- Motor đẩy sản phẩm thu về vị trí ban đầu và tiếp tục thực hiện đẩy sản phẩm qua
băng truyền tiếp theo. Sau khi đẩy đủ sản phẩm sang băng truyền sau để đóng gói.

Hình 3. 11.Đủ sản phẩm đóng gói
- Vi điều khiển truyền tín hiệu cho băng chuyền 2 hoạt động và reset màn hình LCD
về 0 và lặp lại quá trình đếm sản phẩm bằng cảm biến quang.

24


Hình 3. 12. Reset LCD bắt đầu quá trình đếm
Link video mơ phỏng chuyển động sản phẩm: />3.2 Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ điều khiển
Mơ hình hóa hệ điều khiển và mạch điện trên phần mềm proteus.
- Chuẩn bị các module và mạch điều khiển để mơ hình hóa hệ thống bao gồm:
nút ấn, màn hình lcd LM016L, động cơ servo, PCF8574, vi điều khiển arduino và
mudole cảm biến ánh sáng.

Hình 3. 13.Các module và mạch điều khiển
25