nghiên cứu và thiết kế thiết bị gom rác trên mặt nước

Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu và thiết kế thiết bị gom rác trên mặt nước TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập — Tự do — Hạnh phúc BỘ MÔN TỰ

Trang 1

TRUONG DAI HOC CAN THƠ

KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP

Dé tai:

NGHIEN CUU VA THIET KE THIET BI

GOM RAC TREN MAT NUOC

Ths Lý Thanh Phương Phạm Văn Khách

Lê Nhật Trường MSSV: 1091313

Cần Thơ, 05/2013

Trang 2

Luận văn tốt nghiệp Nghiên cứu và thiết kế thiết bị gom rác trên mặt nước

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập — Tự do — Hạnh phúc

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA

NHAN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DÃN 1

1 Cán bộ hướng dẫn: Ths Lý Thanh Phương

Ths Phạm Trần Lam Hải

2 Đề tài: Nghiên Cứu Và Thiết Kế Thiết Bị Gom Rác Trên Mặt Nước

3 Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Khách MSSV:1091261

SVTH: Phạm Văn Khách GVHD: Ths Ly Thanh Phuong

Trang 3

Trang 4

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập — Tự do — Hanh phic

NHAN XET VA DANH GIA CUA CAN BO HUONG DAN 2

1 Cán bộ hướng dẫn: Ths Lý Thanh Phuong

Trang 5

Trang 6

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập — Tự do — Hanh phic

NHAN XET VA DANH GIA CUA CAN BO PHAN BIEN 1

1 Cán bộ hướng dẫn: Ths Lý Thanh Phuong

Trang 7

Trang 8

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập — Tự do — Hạnh phúc

NHAN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2

1 Cán bộ hướng dẫn: Ths Lý Thanh Phương

Trang 9

Cán bộ phản biện 2

Ks Nguyễn Thanh Nhã

vill

Trang 10

LỜI CAM ĐOAN

cells

Ngày nay nhu cau Nghién citu va thiét kế thiết bị gom rác trên mặt nước là

một nhu cầu cần thiết của các hộ gia đình có hồ bơi gia đình Vì vậy chúng tôi chọn

đề tài này để làm luận văn tốt nghiệp cho nhóm mình

Sau một thời gian thực hiện đề tài, chúng tôi đã hoàn thành được những mục

tiêu và yêu cầu đề ra Mặc dù đã rất cố gắng, xong chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sớt do bị hạn chế về kiến thức và thời gian thực hiện Nhưng những nội dung trình bày trong quyền báo cáo này là những hiểu biết và thành quả của chúng tôi đạt được dưới sự hướng dẫn của thầy Lý Thanh Phương và thầy Phạm Trần Lam Hải

Chúng em xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyền báo cáo

Nghiên cứu và thiết kế thiết bị gom rác trên mặt nước này không phải là bản sao

chép từ bất kỳ công trình đã có trước nào Nếu không đúng sự thật, chúng em xin

chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường

Can Thơ, ngày 01 tháng 05 năm 2013

Nhóm sinh viên thực hiện

Trang 11

LỜI CẢM ƠN

œ§ELL]s

Có lẽ không một ai có thể quên được những mái trường mà mình đã đi qua trong một thời thơ ấu cho đến lúc trưởng thành và chúng tôi không phải là một ngoại lệ Cứ sau mỗi chặng đường đi qua, chúng tôi lại thấy mình lớn hơn, vững vàng hơn trong kiến thức và năng lực Chặng đường vừa đi qua là chặng đường cuối cùng của thời cắp sách đến trường đó là bốn năm đài, đầy cam go và thử thách đưới mái trường Đại Học Cần Thơ Nơi đây không chỉ đơn giản cung cấp cho chúng tôi những kiến thức khoa học kỹ thuật mà quý hơn cả là đã thắp trong chúng tôi ngọn lửa yêu khoa học và rèn luyện cho chúng tôi một nghị lực vững vàng để làm hành trang bước vào đời

Xin cảm ơn những mái trường mà chúng tôi đã đi qua suốt thời niên thiếu Chúng tôi xin cảm ơn và sẽ ghi nhớ mãi công ơn của tất cả thầy cô đã dìu dắt chúng tôi từ những buôi học đầu cho đến ngày hôm nay

Kính lời cảm ơn đến khoa Công Nghệ cùng các thầy cô của khoa, đã dành

nhiều tình cảm tốt đẹp cho chúng tôi và tạo mọi điều kiện thuận lợi đề chúng tôi học tốt

Gởi đến thầy Lý Thanh Phương và thầy Phạm Trần Lam Hải lời ghi ơn

vô vàn, người đã trực tiếp theo sát, tận tình hướng dẫn chúng tôi trong suốt quá

trình làm luận văn

Bên cạnh đó gia đình còn là nguồn động lực to lớn về tinh thần lẫn vật chất

giúp cho chúng tôi bước đi trên con đường mà chúng tôi đã chọn Xin chân thành cảm ơn Cha, Mẹ đã hết sức động viên và giúp đỡ chúng tôi về mọi mặt trong suốt

quá trình làm luận văn

Xin cảm ơn chân thành về sự giúp đỡ và những ý kiến đóng góp của các bạn trong lớp trong suốt quá trình làm đề tài

Sau cùng là lời cảm ơn chân thành về những ý kiến đóng góp của quí thầy cô

và tất cả bạn đọc

Cần thơ, ngày 01 tháng 05 năm 2013

Nhóm sinh viên thực hiện

Trang 12

KI HIEU VA VIET TAT ioc cccccscscscscscscscsescscssscscscssasscenenevenseesas xviii TÓM TẶẮTT 5-22 E3 3 1313518251813 1113115151113 111 111111181 rrrết XỈV

CHƯƠNG 1: TÔNG QUANN - -G- G <2 E199 v.v vrko 1 1.1 GIGI THIEU ĐÈ 'TÀI - 2 =2 E+S+E#EeEEEEEEE£+EEkeEeESEEEErkrererered 1 1.2 LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VAN DE o oeccecsesescsesscscsesesessesesssecscsstesssseacaeas 1 1.3 MỤC ĐÍCH YÊU CẦU . 2+5 SEE+E+x+EvEEEEEEeEerkrkrsrrrererxee 2 1.4 PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYÊTT 2-6 s SE EzEeereeesesez 2 1.5 GIỚI HẠN Đ TÀI + 2 2222 SE*EEEEEEEESEEEEEEEEEkEEEEEEEEEEErkrkrkrrred 2 1.6 CÂU TRÚC BÀI BÁO CÁO . 5 2S x2 EExeEerrkrkrrrrkrerree 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYÊTT + ¿2 SE SES2E2ESEEEEEEEEErEsrersreee 4 2.1 PHẦN CƠ KHÍ - c2 S13 E3 91313 1 113 1113113131111 111111111 tk 4

2.1.1 Động cơ điện một CHISU oo cccecccceccececcececsscesceccecscescsccecscearseeseateneaceass 4

2.1.1.1 Khái niệm chung - - - - +5 x1 SH ng kp 4 2.1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm viỆc . - - 5x cxcxcxexrxrxe, 4

2.1.1.2.1 Cau tao cua động cơ điện một chiều -. cccccc sec 4

XI

SVTH: Pham Văn Khách GVHD: Ths Ly Thanh Phuong

Trang 13

2.1.1.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều 7 2.1.2 Cơ cầu truyền động . ¿6 Sàn TH H1 g1 1xx 8 2.1.2.1 Truyén dong daie ccccccscseseescesesessesesssscsseescensesssneesvevesenecess 8 2.1.2.1.1 Khái niệm chung . - 5S Ă S< Ăn ve 8

2.1.2.1.2 Các loại đai và bánh đaiI -< 2< cccc<ssssssss 9 2.1.2.1.3 Các thông số hình học chính của bộ truyền đai 10

2.1.2.1.4 Cơ học truyền động đai 2-5-5 St SzSErrrsrerered 12 2.1.2.2 Truyền động bánh răng - +25 2 SE z£rrxererered 17 2.1.2.2.1 Khái niệm chung - 5 5S 2555 11s 17 2.1.2.2.2 Tải trọng và ứng suất trong truyền động bánh răng 20

2.1.2.2.3 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng thắng 23

2.1.2.2.4 Tính toán bộ truyền bánh răng trụ rang nghiéng 29 2.2 PHÂN MẠCH ĐIỆN .- + che 34

2.2.1 Nguyên lý tổng quan về mạch điện - - +2 +Ez+xzszx+zzxd 34

2.2.2 Mạch điều khiển từ xa nhi ưe 34 2.2.2.1 Giới thiệu mạch điều khiển từ xa -ccc sec 34

2.2.2.1.1 Diéu khién từ xa bằng tia hồng ngoại (IR) 34

2.2.2.1.2 Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến (RF) 36

2.2.2.2 Mạch thu phát vô tuyến RE -+s+k+Ezcxxcxrxrerreecee 37 2.2.2.2.1 Khối thu phát RF không có IC giải mã 37 2.2.2.2.2 Khối thu phát RF có IC giải mã 5s s+s+sxzc+z 38 2.2.3 Mạch điều khiển động cơ dùng MOSEETT eee 41

2.2.4 Mạch chuyên hóa năng lượng mặt trời sạc cho pin - 42

SVTH: Pham Van Khach GVHD: Ths Ly Thanh Phuong

Trang 14

2.3.1.2.2 Hiệu suất của pin nang lượng mặt trời 45

2.3.1.3 Sự chuyển đôi năng lượng của pin năng lượng mặt trời 45 2.3.1.4 Ứng dụng pin năng lượng mặt trời ¿2-5 + ses+szxe: 46 2.3.2 P1ni LI-PO - Ăn xi nhì 47 2.3.2.1 Giới thiệu pIn LL1-PO - - - 5 +5 S1 S11 1 HH kp 47

2.3.2.2 Đặc điểm về pin Li-PO - - - xxx xxx xxx, 48 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - -++5++2++z++xc+xereersrred 49 E809 0es 4n 49 3.1.1 Sơ đồ khối và giới thiệu sơ lược về mô hình thiết bị 49 3.1.2 Chi tiết mô hình thiết bị gom rác . - ¿2s te +szs+e xxx reree 50

SN: uc 50 3.1.2.1.1 Chọn bộ truyền cho động cơ gom rác . - 51

3.1.2.1.3 Cánh quạt gom gác - 5S net 53

3.1.2.2 BO phan 14i thiét Di cece cece eeescseseessssessceessessesessaees 53 3.1.2.2.1 Chọn bộ truyền cho động cơ lái thiết bị - 53

3.1.2.2.3 Cánh quạt lái thiết bị - ¿5s +x+sE£ESEEkrkrererkred 56

3.2 PHAN MACH DIEN .cscessessessessessseseecsceecenesnessessessessnsanssesaeeeneenesneeseens 58

3.2.1 Phan mach thu phat s6ng RF ou cesseeeeseesesesesseeeeeeeteeseeeeen 58

3.2.1.1 Mach phat RE .cccccceeceeceseeseesseeesesesseesseesesessessensessssseerens 58 3.2.1.2 Mạch thu RLE - - - - - << HS SH 1 HE 0c ngà 59

3.2.2 Mạch ôn áp 5 V -G- k k1 SE T1H1T3 1T1TTHT0 gx01011x xrrrp s0

3.2.3 Mạch điều khiển motor dùng mosfet 2-5-5 scsc*ss+zcz sẻ 60 3.2.4 Mạch chuyên hóa năng lượng mặt trời .- - 5s << se 61

3.2.5 Sơ đồ đầu nối mạch điện - + + + + SE S8 ES SE SE ke: 61

3.3 KẾT QUÁ NGHIÊN CÍỨU - + SE EsESEEE SE EếEEEsErkrkrksersrrei 62

xiii

Trang 15

KẾT LUẬN VÀ ĐÈ NGHỊ, 5+ << S3 SE SE 1xx TH rhưyt 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 2 52 SE S 2 2S 1E E 1 EEEEEEEEEEEkrkrkrkred 66 PHỤ LỤC 1: LINH KIỆN

PHU LUC 2: BAN VE

PHU LUC 3: KINH PHI

XIV

Trang 16

DANH MỤC HÌNH

œsLH]s2

;(,),8082 2 9 0NNnnẺẽẺnhh.e< 4 Hình 2.2 Sơ đô mặt cắt ngang và dọc của động cơ một chiễu - J

Hình 2.3 Stator của động cơ một 1727PERERRRRRRNeeaa J Hình 2.4 Rotor của động cơ một 7127888806 6 Hình 2.5 Sơ đô nguyên lý cau tao động cơ một chiễM cac ng se cseses 7

Hình 2.6 Bộ truyỄn ổái G5 ST Tv St 2E TT 1211111111221 111111 1x0 8 Hình 2.7 Hình dạng các loại đỈÌ - cv ng vn vờ 9 Hình 2.8 Hình dạng, tiết diện đai thang .c.cccccccccceesesccsessevseseeseseeesseteseeee 9 Hinh 2.9 Cach bo trí truyên động đai 5 SE re 10 Hình 2.10 Các lực tác dụng trÊH Ổ đi - ST v.v v.v vn 14

[;0192708: 7 /1 3 100Nnnn 16

Hình 2.12 Các loại truyền động Dénh rang v.c.c.ccccccccceceseseesessessesesesseteseseeeees 17

[;01527/(,/).-71/Ÿ,).1/,)J0NNquaaaaŨ 19

Hình 2.14 Lực tác dụng bánh răng ÍF ào Tnhh vn 24 Hình 2.15 Lực tác dụng theo độ 2.171 Ra 27

Hình 2.16 Thông số hình học .- 5+ 5< Set ST treo 29

';/,),927/@/, 1 0 n8 5Ầ5ẦổẦổẦổ5ẦổẦẮẦ.<5 30

Hình 2.18 Sơ đô nguyên lý tổng quan về mạch điện -ccccccsc 34 Hình 2.19 Bộ điều khiển bằng hông ngoại (IR) - 55s cescrsecseere 35 Hình 2.20 Bộ điều khiển bằng tân số vô tuyến (RF) - 255cc 36

Hinh 2.21 Module thu vG Mach thu ccccccccccccccccsccccssscccsscccscccssccusscenssceneeseees 37 'r/),92/22L01 71.8./, 088 /n8n8n8A8 Ả 37

;/.),9228,/01./7/5 ,.08n858.ẻẦổ5ổổ5ổ5ẦẶ5ẦẮ.5 38

Hinh 2.25 So dé mach phat ding IC PT2202 o.c.cccccscecsssssscscssssesesesvesessseseseees 40 Hình 2.26 Sơ đô mạch thu dùng IC PT2272 - St 4E EEErrrrrrre 40 Hình 2.27 Cấu tạo MOSIFET sec Ettrrttrrrrrrrrrrrrrrrrirrrrrree 4] Hình 2.28 Dùng MOSFET kênh N điều khiển motor DC - 42

Hình 2.29 Ứng dung pin NLMT sac cho pin điện thoại -«««s 42 Hinh 2.30 Mach sac cho binh accu chi, pin Ni-cd, pỉn Li-Po 43

Hình 2.3] Pin năng lượng mặt ẨrỜI Ăn kh và 44 Hình 2.32 Sử dụng nguôn pin NLMT cho đèn Ìed -52 se scscrs+csre 46 Hình 2.33 Ung dụng pin NLMT cho hộ gia đình 5-5 SeSeccezreseccee 47

XV

Trang 17

;,.55 80x, ưu nh n 47

Hình 3.1 Sơ đồ khối của mô hình thiết bị gom rác trên mặt nwóc 49

;,.8598,(08, ),5., 4 2 00 n8n8Ẻ8an e 49 Hình 3.3 động cơ và bộ truyền dong dai cua tWiEt Di ooo cecccccccccescsscccssescseseseeee 30

0.8 060 )1.,, 8 8 0800606 eee 33 Hình 3.5 Động cơ và bộ truyền động bánh răng của thiết bị 53 ï;018.9:().5- ,.1 - 5N NA SẺ a.Ũ 34

Hình 3.7 Cánh quạt lái thiết bị - - St tt T TT 1121121111111 xe 56

Hinh 3.8 Khay lOC 1G ốố 37 Hinh 588/42 8./,J,.04 058 58

Hình 3.11 Mạch nguồn 5v DC 5.525: s22 SE E2 reo 39 Hình 3.12 Mạch điều khiển motor dùng MOSFET 7< se cccsrrerreee 60 Hình 3.13 Mạch chuyển hóa năng lượng mặt trời - + ecececczeseecee 61

Hình 3.14 Sơ đô kết nỗi mach Gin .eeceecceceescsesvsesssesseeeesseeseeeneeeeenneeseeneen 62

xvi SVTH: Phạm Văn Khách GVHD: Ths Ly Thanh Phuong

Trang 18

DANH MỤC BẢNG

cqEHls

11-788; 13.1, 0888 .a 28 Bảng 2.2 Bảng thông số kỹ thuật mạch thu - 5S csccsrecrterrrerrree 36 Bang 2.2 Bảng thông số kỹ thuật mạch phát À5 5s se cecsrerreerree 37

Bảng 3.1 Bảng thông số kỹ thuật thiết bị cà cà cà eae see vee oes 64

XVvII

Trang 19

KÍ HIỆU VÀ VIET TAT

cello

e Ddodng co DC: Déng co Direct Current là động cơ điện một chiều

e_ Động cơ AC: Động cơ Alternating Current là động cơ điện xoay chiều

e Stator: Phần đứng yên

e Rotor: Phan chuyén déng

e Pin NLMT: Pin nang lugng mat troi

e Pin Li-Po: Pin Lithtum-Polymer

e Pin Ni-Cd: Niken Cadimi

e Pin Ni-MH: Pin Nickel Metal Hidride

e LED: Light Emitting Diode cé nghia 1a didét phát quang

e IC: Integrated Circuit con goi 1a chip

e RF: Radio Frequency gọi là tần số vô tuyến

e IR: Infrared Radiation goi là tia hồng ngoại

e VDD, VSS: Nguén cấp

e GND: Chan Mass ctia nguén

hiệu ứng trường có dùng kim loại và oxit bán dẫn

XViil

Trang 20

TOM TAT

cells Cùng vời sự phát triển của thế giới thì nhu cầu cuộc sống của con người cũng được tăng theo Một trong những nhu cầu mà con người ngày nay quan tâm là hồ bơi gia đình Nhưng với công việc tưởng chừng đơn giản là làm sạch hồ bơi thì nó

lại tốn nhiều thời gian, công sức và cũng như là tiền bạc Với những lý do đó ý

tưởng nghiên cứu và thiết kế thiết bị gom rác trên mặt nước đã được hình thành Nghiên cứu thiết kế thiết bị gom rác trên mặt nước nhằm mục tiêu thiết kế thiết bị gom rác trong các bể bơi gia đình, sử dụng nguồn năng lượng mặt trời và có

thể điều khiển từ xa

Sau thời gian thực hiện đề tài, chúng tôi đã hoàn thành những mục tiêu và

yêu cầu đặt ra Tuy nhiên đề tài không thê tránh khỏi những thiếu sót do sự hạn hẹp

về kiến thức, kinh nghiệm, thời gian và kinh phí nghiên cứu, cũng như phương tiện

nghiên cứu Mong quý thầy (cô) và quí bạn đọc đóng góp ý kiến để đề tài hoàn

thiện hơn

Từ khóa: thiết bị gom rác, pin năng lượng mặt trời, điễu khiển từ xa

ABSTRACT cells Along with the development of the world, the demand of human life is also

increased Nowadays, one of those requirements that human concerns about is the family pool Cleaning the pool seems to be an easy job but in fact, it spends a lot of time, effort and money For that reason, the idea of researching and designing a processing waste device on water (solar robotic pool cleaner) was formed

The research aims at designing the waste processing equipment in the family

swimming pool using solar energy and remotely controlled

We have completed this project with all of functions that we have set up in the brainstorming process However, as this is the first time that we design a real machine, we cannot avoid some mistakes due to the lacking of knowledge, time and experience We would be very pleased to receive your comments

Keywords: waste device, solar energy, remotely controlled

Title: solor robotic pool cleaner

XIX

Trang 21

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Hiện nay đất nước ta đang chuyên mình theo sự phát triển chung của thế giới

và khu vực Chau A nên sản xuất ngày càng đa dạng và đầy tiềm năng Với sự tiến

bộ không ngừng của nền khoa học kĩ thuật các quá trình sản xuất không chỉ đòi hỏi

một số lượng lao động khổng lỗ mà còn yêu cầu về trình độ, chất lượng tay nghề,

kỹ thuật lao động và thiết bị sản xuất Trên đà phát triển đó, vẫn đề tự động hóa

phục vụ trong quá trình sản xuất, nghiên cứu, hay phục vụ trong sinh hoạt hằng

ngày, trở thành một nhu cầu cần thiết

Cùng với sự phát triển của thế giới thì nhu cầu cuộc sống của con người cũng được tăng theo Mọi người không chỉ quan tâm đến công việc mà còn phải quan tâm đến nhu cầu giải trí, nghỉ ngơi Thì hồ bơi gia đình rất được mọi người quan tâm vì không chỉ là nơi nghỉ ngơi, thư giản mà hồ bơi còn là nơi vui chơi cho trẻ em, tập luyện thể thao, hay làm cho ngôi nhà bạn đẹp hơn Nhà bạn có một hồ bơi nhỏ nhưng chỉ phí và thời gian để làm sạch cho hồ bơi này thì không hề nhỏ một chút

nào Với hầu hết các hồ bơi trong gia đình, bộ phận làm sạch chỉ hút những chất bẩn

dưới đáy hồ Thế nhưng, các chất bân đều có thể nỗi trên mặt nước trong 3 giờ

trước khi chìm hẳn xuống đáy Nếu làm sạch các chất bân này ngay trên mặt nước

sẽ giúp hệ thống làm sạch dưới nước hoạt động ít hơn và các vi khuẩn sẽ ít phát

triển hơn

Với mong muốn sẽ tiết kiệm rất nhiều thời gian, năng lượng và tiền bạc Nên

chúng tôi quyết định xin thực hiện đề tài luận văn là “Nghiên cứu và thiết kế thiết bị

gom rác trên mặt nước”

1.2 LICH SU’ GIAI QUYET VAN DE

Hiện nay thì thiết bị vớt rác trên mặt nước đã có mặt trên thị trường, đó là

thiết bị “Solar — Breeze” Nhưng thiết bị này lại được nhập khẩu từ nước ngoài nên

chỉ phí rất là cao Ngoài ra thì thiết bị này còn một số hạn chế sau:

e Hình dáng còn công kènh, góc cạnh

e_ Chỉ có thể điều khiển tại chỗ

e Chỉ gom rác một phía

Vì vậy chúng tôi thực hiện đê tài với mong muôn có thê điêu khiên từ xa,

cùng với đó là khắc phục những hạn chê trên

1 SVTH: Phạm Văn Khách GVHD: Ths Ly Thanh Phuong

Trang 22

1.3 MỤC ĐÍCH YÊU CÀU

Nắm rõ tính năng, nguyên lý mạch thu phát sóng RF dùng IC PT 2262-

2272 Ứng dụng được pin năng lượng mặt trời và pin Lipo

Kêt nôi được mạch thu phát sóng RE với các mạch ôn áp, mạch điêu khiên động cơ, mạch sạc cho pin Lipo

Thiết kế thiết bị vững chắc, thâm mỹ, hoạt động hiệu quả,

1.4 PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI QUYÉT

Bước 1: Tham khảo tài liệu về thiết bị vớt rác trên mặt nước trên internet

Đọc các tài liệu giáo trình có liên quan đến mạch thu phát sóng RF dùng IC PT

2262-2272, tìm tài liệu về pin năng lượng mặt trời và pin lipo

Bước 2: Đưa ra các hướng giải quyết và chọn hướng giải quyết tối ưu nhất

Bước 3: Thiết kế bản vẽ cơ khí cho thiết bị

Bước 4: Thiết kế vỏ và thành bên trong thiết bị

Bước 5: Lắp đặt motor và hộp giảm tốc

Bước 6: Thiết kế các mạch thu phat song RF, mach diéu khién động cơ, mach 6n 4p, mach sac cho pin lipo

Bước 7: Kết nối mạch thu phát sóng RF với mạch điều khiển động cơ, mạch

ôn áp, mạch sạc cho pin lipo

Bước 8: Lắp đặt pin năng lượng mặt trời

Bước 9: Vận hành thử nghiệm và hiệu chỉnh

1.5 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

Thiết bị vớt rác sẽ hoạt động dựa trên điều khiển từ xa di chuyên xung quanh

hồ bơi, giúp loai bo 90-95% cac tất cả các chất bắn, bao gồm cả lã, phan hoa, bui va

các loại rác khác ngay từ mặt nước trước khi các chất bân này chìm xuống

đáy Thiết bị vớt rác không cần dây, ống hoặc các thiết bị đi kèm Nó sẽ hoạt động

cả ngày đài mà không tốn nhiều điện năng do thiết bị này trực tiếp lấy nguồn năng lượng trong thiên nhiên là ảnh sắng mặt trời ĐI kèm với thiết bị là một pin sac lipo

cho phép lưu trữ năng lượng ban ngày để có thê hoạt động được vài giờ vào ban

đêm

1.6 CÁU TRÚC BÀI BÁO CÁO

Bài báo cáo bao gồm các phần như sau:

e Phân nhận xét của giáo viên hướng dân 1

e Phân nhận xét của giáo viên hướng dân 2

Trang 23

- _ Cấu trúc bài báo cáo

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Trang 24

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYÉT 2.1 PHÀN CƠ KHÍ

2.1.1 Động cơ điện một chiều

2.1.1.1 Khải niệm chung

Hình 2.1 Động cơ DC [www.daihoaphu.com]

Động cơ điện là một loại máy điện được dùng để chuyển đỗi năng lượng

điện sang năng lượng cơ, động cơ điện gồm hai phần chính là phần đứng yên

(stator) và phần chuyên động (rotor) được quấn nhiều vòng dây dẫn hoặc có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây trên rotor hoặc stator được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor và stator tạo ra

chuyển động quay của rotor quanh trục

2.1.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc

2.1.1.2.1 Cau tao cha động cơ điện một chiêu

Kết cấu chủ yếu của động cơ điện một chiều như hình 2.2 và có thể chia làm hai phần chính là phần tĩnh (stator) và phần quay(rotor)

Các thành phần :

e Bearing: Vong bi

e Commutator: CỔ góp

e Armature core: Cuén day phan tng

e Shaft: Truc quay

e Magnet: Nam cham

Trang 25

a CHD BELL? COMMUTATOR

2.11

Hình 2.3 Stator của động cơ một chiều [vinamain.wordpress.com]

Phần tĩnh gồm có các bộ phận sau:

e _ Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quần

kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép

cacbon dày 0.5 đến 1 mm ép lại và tán chặt Trong máy điện nhỏ có thể đùng thép khối Cực từ được gan chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từ được

quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ

Trang 26

thành một khối và tâm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này và được nối nối tiếp với nhau

e Cực từ phụ: được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép của cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ

chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông

e Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tắm dày uốn và hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép dúc Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy

e Ngoài ra còn có các bộ phận khác như: Nắp máy để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quan hay an toàn cho người khỏi chạm vào điện Cơ cầu chối than để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài

2.1.1.1.1.2 Phan quay (rotor)

Gồm có những bộ phận sau:

e© Lõi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ Thường dùng những tấm thép kỹ thuật

điện (thép hợp kim silic) dày 0.5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại

để giảm hao tốn do dòng điện xoáy gây nên Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để

sau khi ép lại thì đặt đây quấn vào Trong những máy cỡ trung trở lên, người ta còn

đập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những 16 thong

Hình 2.4 Rotor của động cơ một chiều [vinamain.wordpress.com]

Trong những máy điện hơi lớn thì lõi sắt thường được chia làm từng đoạn nhỏ Giữa các đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục Khi máy

làm việc, gió thôi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt Trong máy điện nhỏ

lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt

Trang 27

vừa và lớn, thường dùng dây tiết điện hình chữ nhật Dây quấn được cách điện cần

thận với rãnh của lõi thép Để tránh khi quay bị văng ra do sức ly tâm, ở miệng rãnh

có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn Nêm có thê làm bằng tre, gỗ

hay bakilit

e Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều Kết cầu của cổ góp gồm nhiều phiến đồng có đuôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0.4 đến 1.2 mm và hợp thành một hình trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành

ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica Đuôi vành góp có cao hơn một ít để hàn các đầu đây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp được dễ dàng

e_ Các bộ phận khác như: Cánh quạt để quạt gió làm nguội máy Trục máy để đặt lõi sắt phần ứng, cỗ góp, cánh quạt và 6 bi

2.1.1.2.2 Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều

Từ trường của động cơ được tạo ra nhờ các cuộn dây 5 có dòng điện một

chiều chạy qua Các cuộn dây này gọi là cuộn cảm (hay cuộn kích từ) và được cuốn

quanh các cực từ 4 Trên hình vẽ động cơ điện một chiều, stator 6 của động cơ có

đặt các cuộn cảm nên stator gọi còn gọi là phần cảm.từ trường do cuộn cảm tạo ra

sẽ tác dụng một từ lực vào các dây dẫn rotor 7 đặt trong các rãnh của rotor 3 khi có dòng điện chạy qua Cuộn dây này gọi là cuộn ứng Dòng điện đưa vào cuộn ứng qua các chỗi than 2 và cô góp 1 Rotor mang cuộn ứng nên gọi là phần ứng của động cơ

Trang 28

2.1.2 Cơ cấu truyền động

2.1.2.1 Truyén dong dai

2.1.2.1.1 Khải niệm chung

2.1.2.1.1.1 Cấu tạo chính và nguyên lý làm việc của bộ truyền dai

Bộ truyền đai hoạt động theo nguyên lý ma sát: công suất từ bánh chủ động (1) truyền cho bánh bị động (2) nhờ vào ma sát sinh ra giữa đây đai (3) và bánh dai

Hình 2.6 Bộ truyền đai [vinamain.wordpress.com]

Ma sát sinh ra giữa hai bề mặt xác định theo công thức:

F„=ƒ.N

Như vậy, để có lực ma sát thì cần thiết phải có áp lực pháp tuyến Trong bộ

truyền đai, dé tạo lực pháp tuyến thì phải tạo lực căng dai ban dau, ky hiéu 1a So

2.1.2.1.1.2 Uu nhược điểm và phạm vì sử dụng

e Ưuđiểm:

- Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau (<15m)

- Làm việc êm, không gây ồn nhờ vào độ dẽo của đai nên có thể truyền động

với vận tốc lớn

- Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được đao động sinh ra đo tải trọng thay đối tác dụng lên cơ cấu

- Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ

- Kết cầu và vận hành đơn giản

Trang 29

e Nhược điểm:

- Kích thước bộ tuyển đai lớn so với các bộ truyền khác: xích, bánh răng

- Tỉ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai (ngoại trừ đai răng)

- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thường gấp 2-3 lần so với bộ truyền

bánh răng) do phải có lực căng đai ban đầu (tạo áp lực pháp tuyến lên đai để tạo lực

ma sát)

- Tuổi thọ của bộ truyền đai thấp

Hiện nay, bộ truyền đai thang được sử dụng rộng rãi, đai dẹt ngày càng Ít sử

dụng Khuynh hướng dùng bộ truyền đai răng ngày càng phổ biến vì tận dụng được

ưu điểm của bộ truyền bánh răng và bộ truyền đai

e Phạm vi sử dụng:

Bộ truyền đai thường đùng để truyền công suất không quá 40 - 50 Kw, van tốc thông thường khoảng 5 - 30 m/s Tỷ số truyền ¡ của đai đẹt thường không quá 5, đối với đai thang không quá 10

2.1.2.12 Các loại đai và bánh dai

2.1.2.1.2.1 Theo hình dáng tiết diện đai

° Dai det: co tiét dién ngang hình chữ nhật, chiều rộng b, chiều dày h (Hình 2.7a) Vật liệu chế tạo đai đẹt là: da, sợi bông, sợi len, sợi tổng hợp, vải cao su Trong đó đai vải cao su được dùng rộng rãi nhất Kích thước b và h của tiết điện đai

được tiêu chuẩn hóa

Hình 2.7 Hình dạng các loại đai [vinamain.wordpress.com]

e Dai thang : có tiết diện ngang hình thang cân (Hình 2.7b) Vật liệu chế tạo đai thang là vải cao su Gồm các lớp sợi bông xếp hoặc bện chịu kéo, lớp cao su dùng

dé liên kết và chịu nén, tăng ma sát Đai thang làm việc theo hai mặt bên

Hình dạng, tiết điện và chiều dài đai thang được tiêu chuẩn hóa

Trang 30

Ỗ (

Hình 2.9 Cách bô trí truyén d6ng dai [vinamain.wordpress.com]

e_ Đai bắt thăng: dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song, hai bánh

đai quay cùng chiều (Hình 2.9a)

e_ Đai bắt chéo: dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song, hai bánh

đai quay ngược chiều (Hình 2.9b)

e_ Đai bắt nửa chéo: đùng để truyền chuyên động giữa hai trục chéo nhau (Hình

Trang 31

2.1.2.1.3 Các thông số hình học chính của bộ truyễn đai

M: : Mômen xoắn trên trục dẫn (Nmm)

N¡ : Công suất trên trục dẫn (Kw)

e Đường kính bánh đai lớn dạ được tính theo công thức:

d; = dị.1.(1-£)

với i=-+:tisế truyền

1

€ = (0,01+0,05): hé số trượt; ta có thê lẫy gần đúng: đ; = i.dị

Các đường kính bánh đai d; và d; nên quy tròn theo tiêu chuẩn (tra bang), thường chọn d; về phía tăng, d; về phía giảm

2.1.2.1.3.3 Chiểu dai dai

Trang 32

- Đối với đai det, ta cắt đây theo chiều dài vừa tính và cộng thêm một khoảng

100 + 400 mm để nối dây đai

- Đối với đai thang, vì chiều dài đai thang chọn theo tiêu chuẩn Nên ta phải

- Khoảng cách trục A càng lớn thì œ càng lớn, tần số thay đổi ứng suất trong

đai giảm Do đó đối với đai đẹt nên lấy A> 2(d¡ + d;) Đối với đai thang khoảng cách trục A tối thiểu: Ai = 0,55(đ; + d;) +h (h: chiều cao đai thang)

- Để hạn chế kích thước, giảm giá thành và ngăn ngừa dao động ngang của đai, đối với đai thang cần hạn chế A < Amax = 2(d; + dp)

2.1.2.1.4 Cơ học truyền động đai

không tiện sử dụng bộ truyền đai Đối với bộ truyền đai dẹt khi vận tốc lớn đễ hình

thành các túi khí giữa bề mặt dây đai và bánh đai

Trang 33

Do đó tỉ số truyền của bộ truyền đai không phải là một hằng số Tuy nhiên vì

giá trị ý nhỏ nên ta có thể lấy gần đúng ¡= 22

1

2.1.2.1.4.2 Lực tác dụng lên đai

e Lực căng đai:

- Đề tạo ma sát cần căng đai với lực căng ban đầu So

- Khi bộ truyền làm việc, bánh dẫn chịu tác dụng chịu tác dụng của mômen M¡, trong nhánh dẫn lực căng lên Š¡ và trong nhánh bị dẫn lực giảm xuống S2 GIả

sử vật liệu làm đai tuân theo định luật Hooke, chiều dài L không đỗi trong quá trình làm việc ta có:

8S; =So + AS; : S2 = Sy - AS; => S$, + S82 = 2Ñ VỚI (S; = So = Sp)

- Điêu kiện cân băng của nhánh đai trên bánh dân:

vòng P) bằng các biện pháp:

Trang 34

- Tăng ơI (dùng bánh căng đa])

- Tang f (dai thang co f = 37)

- Khi ¢ ì bánh đai với vậi : đai có khối

lượng đd„, năm trên cung ôm và chăn một cung là đz, xuât hiện lực ly tam dFy, có trỊ SỐ:

2

dF, = dm = p.b.ỗ.v? đø

- Lực ly tâm có tác dụng làm giảm áp suất giữa đai và bánh đai, tạo ra lực cang phu S,

- Theo điều kiện cân bằng lực của phân tố đai, ta có:

đE„= 2S„sin a x Sda

— S, = p.b.6.v? =q.v’ (N)

với: p: khối lượng riêng của đai

b và : chiều rộng và chiều đày đai

q : khối lượng của 1m dai

- Lực căng phụ S, trên tất cả tiết điện đai đều như nhau

14 SVTH: Pham Văn Khách GVHD: Ths Ly Thanh Phuong

Trang 35

2.1.2.1.4.3 Ung suất trong đai

Có hai loại ứng suất trong đai là :

- _ Ứng suất kéo: do lực căng đai gây nên

- _ Ứng suất uốn: có ở đoạn đai mắc vòng qua các bánh đai

F : diện tích tiết diện đai (mm?)

- Lực căng S¡ sinh ra trên nhánh dẫn:

04 7 =6,+—4

P ` v A y, Ƒ

VỚI: Ơp == là ứng suất có ích (N/mm)

- Lực căng S; sinh ra trên nhánh bị dẫn:

với: ¢€:d6 dan dài tương đôi cua thớ đai ngoài cùng

E : môđun đàn hồi của vật liệu đai (N/mm”)

Ta có: = ”

p VỚI:

` 2 a ` zy xX? ` K zy ` 2? - ỗ

y : là khoảng cách từ thé dai ngoài cùng đên lớp trung hòa của đai, y = 5

ø: bán kính cong của lớp trung hòa

15

Trang 36

- Vậy tri so ứng suât uôn là:

Hình 2.11 Biểu đồ ứng suất [vinamain.wordpress.com]

Bỏ qua tg suat cing dai ban dau op, ta co:

Omax — Ơi TƠp TƠu

Với : ơi: Ứng suất kéo trên nhánh đai chủ động

6, : Ứng suất kéo trên nhánh đai bị động

Oy: Ung suất kéo do lực căng phụ

Oy: Ung suất uỗn

ơp: Ứng suất có ích

Ứng suất tại mỗi tiết điện phụ thuộc vào vị trí của tiết điện so với các bánh

đai Do đó, trong quá trình làm việc ứng suất thay đôi theo thời gian làm cho đai có thể bị hỏng do mỏi

Trang 37

2.1.2.2 Truyền động bảnh răng

2.1.2.2.1 Khải niệm chung

2.1.2.2.1.1 Nguyên lý làm việc, phân loại, ưu nhược điểm

e Nguyên lý làm việc:

- Truyền chuyển động và công suất giữa hai trục với tỷ số truyền xác định nhờ vào sự ăn khớp của các răng trên bánh rang

- Có thể truyền chuyển động giữa các trục song song, cắt nhau, chéo nhau hay

biến đối chuyên động quay thành tịnh tiến

e Phân loại:

Hình 2.12 Các loại truyền động bánh rang [vinamain.wordpress.com]

Tùy theo vi tri trong đôi giữa các trục có các loại sau:

- Hai trục song song: truyền động bánh răng trụ (răng thắng, răng nghiêng, răng chữ V), Hình 2.12a,b,c Banh rang trụ ăn khớp trong

Trang 38

- Hai trục cắt nhau (thường là vuông góc với nhau): truyền động bánh răng nón (răng thắng, răng nghiêng, răng cong), Hình 2.12d

- Hai trục chéo nhau: truyền động bánh răng trụ chéo hoặc bánh răng nón chéo (bánh rang hypdit), Hinh 2.12e

- Truyền động bánh răng — thanh răng: dùng để đổi chuyên động quay thành chuyền động tịnh tiến và ngược lại

e_ Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng:

- Ưu điểm: So với các truyền động cơ khí khác, truyền động bánh răng có

nhiều ưu điểm nỗi bật:

+ Kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn

+ Hiệu suất cao có thé dat 0,97 + 0,99

+ Tuổi thọ cao, làm việc chắc chắn

+ Tỷ số truyền có định

+ Làm việc tốt trong phạm vi công suất, tốc độ và tỷ số truyền khá rộng

- Nhược điểm:

+ Đòi hỏi chế tạo có độ chính xác cao

+ Có nhiều tiếng ồn khi làm việc với vận tốc lớn

2.1.2.2.1.2 Các thông số hình học chủ yếu của bộ truyễn bánh răng trụ

se Số răng: Z4;Z¿ (Z¡> 17)

k Ro ẻ Z

e Tiso truyén: i= m4 _h

e Bước răng trên vòng chia: t (mm)

e_ Góc prôñn răng: ơo = 20” (đây là thông số cơ bản về đạng răng)

Trang 39

Dấu ( -) : ăn khớp trong

e_ Chiều cao răng: h= 2,25m (không dịch chỉnh)

e Đường kính vòng đỉnh răng: d,= d, + 2m (không dịch chỉnh)

e Đường kính vòng chân răng: d;¡ = d,— 2,5m (không dịch chỉnh)

(Z, +21 )ưm COSØg

2.A e_ Đối với cặp bánh răng không dịch chỉnh hoặc dịch chỉnh đều thì œ = ay

e Góc ăn khớp œ được xác định theo biêu thức: cos œ=

Hình2.13 Thông số hình học [vinamain.wordpress.com]

Trang 40

2.1.2.2.2 Tải trọng và ứng suất trong truyễn động bảnh răng

2.1,1.2.2.1 Tai trong

e Tinh toan tai trong:

- Công suất tính toán trong bộ truyền được xác định:

N;=K.N

với: K: hệ số tải trọng (K> l)

N: công suất danh nghĩa

- Hệ số tải trọng K được xác định như sau:

K= Ky Ke;

với Ky: hésé tap trung tai trong

Ky : hệ số tải trọng động

- Nguyên nhân gây ra sự phân bố không đều của tải trọng là do sai số chế tạo, biến đạng đàn hồi của trục, chuyên vị đàn hồi và mòn của Ô gây ra tiếp xúc lệch của các răng khi ăn khớp, làm tải trọng phân bố không đều

- Hệ số tập trung tải trọng:

Y max

K,= 49

VỚI: max : tai trong riéng cuc đại

q : tai trong riéng trung binh (giả sử tải trọng phân bố đều)

- Hệ số tập trung tải trọng phụ thuộc chủ yếu: vị trí bánh răng so VỚI ỗ, chiều

A A * b kả ` w ˆ Ƒ kả A ˆ , + At

rộng tương đôi (Va=—) của vành răng, độ cứng của trục, tông độ cứng của đôi

1

răng tại chỗ ăn khớp, khả năng chạy mòn của răng

- Đối với bộ truyền không chạy mòn, có thé lay K,, theo cac tri sé bang 3-12

sach TKCTM

- Đối với các bộ truyền có khả năng chạy mòn, nếu tải trọng không đổi lẫy

K,= 1, néu b6 truyén có khả năng chạy mòn nhưng tai trong thay đối được tính theo

Tiêu đề	Nghiên cứu và thiết kế thiết bị gom rác trên mặt nước
Trường học	Vietnam University of Technology and Education
Chuyên ngành	Environmental Engineering
Thể loại	Dự án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	25,05 MB