Đồ án môn học cơ điện tử đề tài nghiên cứu và thiết kế hệ thống cửa thông minh

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CỬA THÔNG MINH Ngày nay tự động hóa và bảo mật ngày càng được ứng dụng nhiều và đặc biệtnền công nghệ tự động hóa nhận dạng đang trở nên phổ biến trong đờ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CỬA THÔNG

MINH

Giáo viên hướng dẫn : ThS LÊ VĂN NGHĨA

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

LỜI NÓI ĐẦU 4

MÔ TẢ THIẾT BỊ 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỬA THÔNG MINH 7

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CỬA THÔNG MINH 7

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 10

1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13

2.1 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI CHO HỆ THỐNG 13

2.2 TỔNG QUAN VỀ VÂN TAY 14

2.2.1 Công nghệ sinh trắc 14

2.2.2 Tìm hiểu về vân tay 15

2.3 HỆ THỐNG CƠ KHÍ 17

2.3.1 Truyền chuyển động 17

2.3.2 Vít me đai ốc 20

2.4 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 23

2.4.1 Vi điều khiển 23

2.4.2 Hệ thống điều khiển 25

2.5 CẢM BIẾN 26

2.5.1 Tổng quan về cảm biến 26

2.5.2 Cảm biến vân tay 28

2.6 ĐỘNG CƠ ĐIỆN 32

2.6.1 Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều 32

2.6.2 Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện 1 chiều 33

2.6.3 Ưu nhược điểm và ứng dụng của động cơ điện 1 chiều 33

3.1 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÍT 35

3.1.1 Tính toán lựa chọn trục vít me 35

3.2 TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ 38

3.2.1 Xác định công suất cần thiết động cơ 38

3.2.2 Xác định sơ bộ số vòng quay đồng bộ của động cơ 39

3.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 40

3.3.1 Lựa chọn cảm biến 40

3.3.2 Lựa chọn bộ điều khiển 44

3.3.3 Lựa chọn module sim: 47

3.3.4 Lựa chọn Keypad 48

3.3.5 Màn hình hiển thi(LCD) 49

3.3.6 Lựa chọn thiết bị báo động 52

3.4 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 54

3.5 XÂY DỰNG LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN 62

3.5.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển 62

3.6 THIẾT KẾ CƠ KHÍ VÀ MÔ HÌNH TỔNG THỂ 63

3.6.1 Bản vẽ 63

3.6.2 Cơ cấu truyền động 63

3.6.3 Mô hình tổng thể của hệ thống cửa thông minh 63

3.7 MÔ PHỎNG 64

3.7.1 Mô phỏng hệ thống trên proteus 64

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 68

4.1 KẾT LUẬN 68

4.2 ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 68

4.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CHO HỆ THỐNG 68

LỜI NÓI ĐẦU

Công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước đang diễn ra theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật Trước tình hình đó đã có khá nhiều yêu cầu cấp bách và cũng có những thách thức đặt ra cho giới tri thức.

Điện tử là lĩnh vực mới mà ở nước ta đang nghiên cứu và từng bước phát triển để ứng dụng vào quá trình sản xuất góp phần nâng cao năng suất lao động.

Do vậy là sinh viên với chuyên ngành kỹ thuật cơ điện tử cần phải nắm vững kiến thức và kĩ năng từ đơn giản đến phức tạp như: biết cách sử dụng thành thạo các loại cảm biến kết nối với hệ thống để thu nhận tín hiệu Rèn luyện kỹ năng lập trình trên các hệ thống sử dụng vi điều khiển trong các hệ thống công nghiệp và các ứng dụng trong sinh hoạt và sản xuất.

Sau thời gian học tập và nghiên cứu cùng với sự nỗ lực của nhóm chúng

em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế mô hình cửa thông minh mở khóa bằng dấu vân tay Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong bộ môn cơ điện tử đã giúp đỡ tận tình, và đặc biệt cảm ơn thầy hướng dẫn Lê Văn Nghĩa Mô hình không tránh khỏi những thiếu xót, chúng em mong được sự chỉ bảo của các thầy

để sản phẩm hoàn thiện hơn và có thể ứng dụng vào thực tế.

Em xin chân thành cảm ơn!

MÔ TẢ THIẾT BỊ

1 MÔ TẢ NHIỆM VỤ CÔNG NGHỆ

Hệ thống cửa thông minh có thể tự động mở cửa bằng mật mã, hoặc vân tay.Khi người dùng muốn mở cửa thì yêu cầu phải nhập chính xác vân tay hoặc mật khẩu

đã lưu trước đó, khi vân tay hay mật khẩu được nhập đúng hoặc sai thì sẽ có tín hiệubáo cụ thể Công nghệ mật mã có những dãy số từ 1 tới 9 được cài đặt trên hệ điện tửgiúp người tiêu dùng có thể mở khóa dễ dàng, nhanh chóng và ngăn chặn không chongười khác mở cửa khi chưa được phép Nếu phát hiện số lần nhập không thành cônghơn 5 lần thì hệ thống sẽ dừng hoạt động 180s và có hệ thống thống cảnh báo cho chủnhà (gọi về điện thoại chủ nhà, còi báo động)

Hệ thống sử dụng cảm biến vân tay hoạt động dựa trên cơ chế xác thực bằngdấu vân tay Mỗi người sẽ có một dấu vân tay khác nhau, tỷ lệ trùng lặp là 1/7 tỉ Dodấu vân tay có tính độc nhất vô nhị và khả năng làm giả là rất khó Các nhà khoa học

đã nghiên cứu các công nghệ nhận dạng dấu vân tay Hệ thống nhận dạng: là hệ thốngxác thực một cá nhân bằng cách tìm kiếm và đối sánh đặc tính sinh trắc của người nàyvới toàn bộ các mẫu sinh trắc được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu (Hình 1)

2 CẤU TRÚC THIẾT BỊ

Động cơ điện Động cơ điện một chiều

Bộ truyền vít - đai ốc Vít me đai ốc bi

Khớp nối Khớp nối bulong đai ốc

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CỬA THÔNG

MINH 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CỬA THÔNG MINH

Ngày nay tự động hóa và bảo mật ngày càng được ứng dụng nhiều và đặc biệtnền công nghệ tự động hóa nhận dạng đang trở nên phổ biến trong đời sống cũng nhưtrong công nghiệp Điều này đã thôi thúc các nhà thiết kế, chế tạo ra những sản phẩmđáp ứng những tiện nghi, thông minh đó Một trong số đó cần kể tới là cửa thôngminh Với các nước phát triển thì nó được sử dụng rộng rãi và phổ biến, còn ở cácnước đang phát triển trong đó có Việt Nam thì đang có xu hướng tìm cho mình tiệnnghi thông minh đó Vì vậy nhóm em chọn đề tài “Nghiên cứu và thiết kế cửa thôngminh mở khóa bằng vân tay” Với mục đích góp phần nhỏ vào việc giới thiệu về côngnghệ mở khóa bằng cảm biến vân tay R305 tới mọi người và thiết kế một mô hìnhthực tế của cảm biến vân tay R305

Từ buổi bình minh của nền văn minh loài người, tổ tiên của chúng ta đã có nhucầu giữ thực phẩm, đồ đạc một cách an toàn Tiền thân của khóa cửa là những chiếcdây hoặc vài vật liệu khác được sử dụng như những chiếc bẫy để phát hiện nếu có aitrộm cắp tài sản hoặc xâm nhập trái phép… Thời gian qua đi, những ổ khóa thực sựđầu tiên được làm từ gỗ, rồi kim loại, chúng dần được sử dụng trên toàn thế giới

* Những ổ khóa đầu tiên trên thế giới

- Các nhà khảo cổ phát hiện từ 6000 năm trước tại Ai Cập cổ đại, những ổ khóa cửa đã

ra đời và được sử dụng một cách đơn giản, chúng được làm hoàn toàn từ gỗ Nhữngthanh gỗ được khoét lỗ và có then cài tương ứn Phải đến giữa năm 870-900 ổ khóabằng kim loại đầu tiên mới xuất hiện và được cho là do các thợ thủ công người La Mãchế tạo Những gia đình La Mã giàu có thường giữ các vật có giá trị trong các chiếchộp an toàn, và những chiếc hộp này được trang bị ổ khóa bảo vệ Bằng cách sử dụng

khỏi các cuộc tấn công của trộm cướp, đây cũng là lần đầu tiên những chiếc chìa khóakim loại được họ đem theo bên người như một loại trang sức quan trọng.

- Sau khi đế chế La Mã sụp đổ, lịch sử của ổ khóa đã có một bước ngoặt mới Các thợ khóa Trung Âu đã chế tạo thêm các kỹ thuật bảo vệ mới, thay vì một chiếc khóa đơn giản họ đã tạo ra nhiều cơ chế quan trọng và phức tạp hơn ở bên trong ổ khóa để tăng tính bảo mật cho nhà ở, tài sản.

* Khóa cửa hiện đại chính thức ra đời

- Cuộc cách mạng công nghiệp diễn ra vào những năm cuối thế kỷ XVIII đã giúpngành cơ khí phát triển hơn nữa Ổ khóa và chìa khóa kim loại được sản xuất với sựphức tạp và tinh tế chưa từng có trước đó

- Năm 1778 Robert Barron hoàn thiện kiểu khóa nâng (kiểu đòn bẩy) Đến năm 1818,Jeremiah Chubb đã cải thiện kỹ thuật của khóa nâng rất nhiều Nguyên nhân là do một

vụ trộm cắp tài sản đã xảy ra tại thành phố Portsmouth Dockyard đã khiến Chính phủAnh công bố một cuộc thi để sản xuất ra loại khóa có thêm chức năng báo động chochủ sở hữu tài sản Vào năm 1824, Chubb tiếp tục thực hiện những cải tiến khác nhautrên mẫu khóa nâng của mình để tăng cường tính năng chống trộm cho sản phẩm này

- Năm 1861, Linus Yale đã lấy cảm hứng từ kiểu khóa cũ để sáng chế ra kiểu chìa khóa kim loại mới với các răng cửa được bố trí dài ngắn khác nhau được sử dụng cho ổ khóa của các căn hộ.

- Mặc dù có một số cải tiến trong thiết kế chính tuy nhiên phần lớn các ổ khóa hiện nay vẫn là các biến thể của các mẫu thiết kế được phát minh bởi Bramah, Chubb và Yale.

* Khóa cửa điện tử

- Với những tiến bộ và thành quả đạt được cảu khoa học kỹ thuật, ngày nay khóa cửa đã chuyển dần từ khóa vật lý sang khóa tự động, điện tử Các

dòng khóa điện tử ngày nay không còn dùng chìa để thao tác mở cửa Chúng được áp dụng những công nghệ hiện đại vào xác thực và đóng mở cửa hoàn toàn tự động Điển hình là 3 loại khóa điện tử hàng đầu: khóa vân tay, khóa thẻ

từ và khóa cửa từ.

+ Khóa vân tay áp dụng công nghệ sinh trắc học, lấy mã vân tay là phương thức xác thực để đóng mở cửa Khóa vân tay được dùng chủ yếu tại các hộ gia đình, công ty.

- Sinh trắc học hay Công nghệ sinh trắc học (tiếng Anh: Biometric) là công nghệ sử dụng những thuộc tính vật lý, đặc điểm sinh học riêng của mỗi cá nhân như vân tay, mống mắt, khuôn mặt… để nhận diện Đây được coi là công cụ xác thực hiệu hữu nhất mà sử dụng phổ biến nhất vẫn là nhận dạng vân tay bởi tính ổn định và độc nhất cho đến hiện nay Nhận dạng bằng dấu vân tay được xem là một trong những phương pháp sinh trắc tin cậy nhất.

- Công nghệ nhận dạng vân tay hoạt động theo nguyên tắc: Khi đặt ngón tay lên trên 1thiết bị đọc dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ quét hình ảnh ngón tay đó và đưavào hệ thống Đồng thời hệ thống sẽ xử lý dấu vân tay chuyển sang dạng dữ liệu số rồiđối chiếu các đặc điểm của vân tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống Nếudấu vân tay này khớp với dữ liệu sẽ cho phép hệ thống thực hiện các chức năng tiếp

Việc thiết kế ra một loại cửa tiện ích hơn, đa năng hơn, phục vụ tốt hơn cho đời sốngcon người là tất yếu và vô cùng cần thiết Do vậy, cần thiết kế ra một loại cửa tự độngkhắc phục tốt những nhược điểm của cửa thường Xuất phát từ yêu cầu đó, cửa thôngminh được thiết kế là để tạo ra loại cửa vừa được duy trì những yêu cầu trước đây, vừakhắc phục những nhược điểm của cửa thông thường

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu, chế tạo ra mô hình cửa tự động này giúp cho sinh viên có nhữnghiểu biết sâu sắc về lĩnh vực điều khiển thông minh và có thể nắm bắt được nhiều kiếnthức về ngành như: điện tử, điện, cơ khí…

Thiết kế hệ thống mở cửa bằng vân tay và có thể mở khóa bằng mật mã, côngnghệ mật mã có những dãy số từ 1 tới 9 được cài đặt trên hệ điện tử giúp người tiêudùng có thể mở khóa dễ dàng, nhanh chóng và ngăn chặn không cho người khác mởcửa khi chưa được phép, hệ thống chạy một cách chính xác, ổn định, gọn gàng, dễ lắpđặt, giá cả hợp lí

Cho phép người dùng có thể lưu trữ trước vân tay vào cảm biến, mỗi khóa vântay có thể lưu trữ được từ 30 đến 100 vân tay tùy từng loại

Khi người dùng muốn mở cửa thì yêu cầu phải nhập chính xác vân tay đã lưutrước đó, khi vân tay được nhập đúng hoặc sai thì sẽ có tín hiệu báo cụ thể

Nếu phát hiện số lần nhập không thành công hơn 5 lần thì hệ thống sẽ dừnghoạt động 180s và có hệ thống thống cảnh báo cho chủ nhà (còi, gọi về điện thoại chủnhà)

Việc tạo ra mô hình hoạt động tốt sẽ tạo điều kiện cho sinh viên có cơ hội họctập và nghiên cứu một cách thực tế là một cơ hội rất tốt giúp sinh viên khỏi bỡ ngỡ khilàm việc thực tế

1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu tổng quan về đề tài (thông qua mạng, sách báo…)

 Mục tiêu xây dựng

 Yêu cầu

- Phân tích dựa trên lý thuyết

 Phân tích thành phần cấu tạo của hệ thống

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

 Xác định các vấn đề cơ bản của hệ thống

Xây dựng và phát triển hệ thống trên cơ sở lý thuyết

- Thiết kế cụ thể (Tính toán lựa chọn thiết bị)

 Xây dựng các bước thiết kế cụ thể

 Tích hợp hệ thống

Đưa ra ý tưởng và lựa chọn giải pháp

- Hoàn thiện đề tài

 Lập trình

 Thiết kế mô hình sản phẩm

 Lưu đồ tiến trình

- Phân công thực hiện

- Dựa trên phương pháp và nhiệm vụ

 Đầu tiên các thành viên phải tìm hiểu về đề tài cùng nắm rõ mục tiêu cũng như yêu cầu

 Tiếp theo trên cơ sở lý thuyết: các thành viên phần công theo các nhiệm vụ trêncuối cùng tổng hợp xây dựng và phát triển hệ thống trên cơ sở lý thuyết

 Từ những nhiệm vụ trên lập ra các bước thiết kế (1 người thực hiện) đồng thời tính toán và tích hợp các thành phần riêng lẻ của hệ thống

 Cả nhóm đưa ra ý tưởng và lựa chọn giải pháp tối ưu

 Phần cuối cùng được thực hiện trên toàn bộ kiến thức cũng như quá trình hoạtđộng nhóm nên cần tham gia các buổi thảo luận chung

- Dựa trên cơ sở thực tế

 Ngoài những phân công nếu bất kì nội dung hay nhiệm vụ có giai đoạn nào gặpkhó khăn khúc mắc có thể đồng thời bàn luận giải quyết qua các buổi làm việc

 Phân công công việc và nhiện vụ có tính linh động để đáp ứng các vấn đề cơ bản của đề tài và chỉ tiêu công việc không bị động

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI CHO HỆ THỐNG

Hình 2.1 Sơ đồ khối của hệ thống

Mô tả sơ đồ khối:

 Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống

 Khối cảm biến: cảm biến nhận dạng vân tay

 Khối phím nhấn: bàn phim keypad để nhập mật khẩu mở khóa

 Khối báo động: Báo động cho người dùng biết trạng thái mở khóa (thành công,thất bại) và báo động khi nhập quá số lần mở khóa (5 lần)

 Khối hiển thị: Hiển thị mật khẩu lên LCD

 Khối xử lý trung tâm: Lấy tín hiệu từ cảm biến hoặc phím nhấn để xử lý rồi từ

đó phát tín hiệu điều khiển, màn hình LCD, còi…

 Khối truyền động: Động cơ quay để đóng mở cửa

KHỐI TRUYỀNĐỘNG

2.2 TỔNG QUAN VỀ VÂN TAY

2.2.1 Công nghệ sinh trắc

Sinh trắc vân tay hay tên Tiếng anh còn được gọi là Dermatoglyphics là một hệ thống thông tin có mục đích thống kê, phân tích sự liên quan mật thiết giữa cường độ vân tay với sự phát triển của não bộ Công nghệ sinh trắc dấu vân tay cho chúng ta biết về tỉ lệ phân bố tế bào thần kinh, nhóm tính cách, chỉ số thông minh của con người… Từ đó, giúp chúng ta có định hướng tốt hơn về cuộc sống cũng như định hướng sự nghiệp trong tương lai.

2.2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của Sinh trắc học vân tay

Mặc dù công nghệ Sinh trắc vân tay mới được du nhập và phát triển tại Việt Nam trong thập kỷ vừa qua, tuy nhiên bộ môn này đã trải qua lịch sử phát triển lâu dài trên thế giới, được cả y học và cả di truyền học áp dụng.

2.2.1.2 Giai đoạn phát triển

Năm 1985, Tiến sĩ Chen Yi Mou (đại học Harvard) nghiên cứu sinh trắc vântay dựa trên Thuyết Đa Thông Minh của tiến sĩ Howard Gardner Đây là lần đầu tiêncông nghệ Sinh trắc vân tay được áp dụng trong lĩnh vực giáo dục

Năm 2004: Trung tâm IBMBS đã xuất bản hơn 7000 luận án chi tiết về Sinhtrắc vân tay Đây là nguồn tài liệu vô cùng giá trị chứng minh cho tính xác thực củacông nghệ này

Năm 2010: ADRC – Asian Dermatoglyphics Research Centre – Trung tâmSinh trắc học dấu vân tay Châu Á đã được thành lập, từ đây, hệ thống máy vi tính hiệnđại đã được sử dụng để hỗ trợ cho quá trình thống kê, nghiên cứu về vân tay

2.2.1.3 Tác dụng và lợi ích của Sinh trắc vân tay

Bằng tính năng hiện đại được nghiên cứu bởi những chuyên gia khoa học trongcác lĩnh vực y học, sinh trắc học, di truyền học, Sinh trắc vân tay sẽ cung cấp nhữngthông tin cụ thể chi tiết nhất về tính cách, tiềm năng nổi bật của bạn

Không chỉ vậy, Sinh trắc vân tay còn cung cấp những đặc điểm trong phươngthức tư duy, tiếp nhận thông tin, độ nhạy bén trong phản xạ

Với những kết luận đó, bạn sẽ xác định được đâu là thế mạnh của mình, từ đótìm cách phát huy chúng, chọn cho mình lối đi phù hợp trong tương lai.

Bất cứ ai cũng có ưu, nhược điểm riêng, và chỉ khi hiểu rõ bản thân, hiểu rõnhững ưu nhược điểm ấy để tìm cách tối ưu hoặc khắc phục, chúng ta mới có thể trởnên tốt đẹp hơn

Công nghệ Sinh trắc vân tay ra đời chính là cơ hội tuyệt vời để bạn, chứ không

ai khác, tìm ra, thấu hiểu, thay đổi và phát triển bản thân, dẫn lối tới một tương lai tươisáng

2.2.1.4 Ứng dụng của công nghệ Sinh trắc vân tay trong đời sống

Ứng dụng của công nghệ sinh trắc vân tay là để cung cấp cho cá nhân một bàibáo cáo về năng lực bẩm sinh thông qua dấu vân tay Việc khám phá năng lực tiềm

ẩn của bản thân sẽ giúp cá nhân có một cái nhìn tổng quát về bản thân mình, từ đó tựtin xây dựng và phát triển bản thân theo niềm đam mê và khát vọng của bản thân.2.2.2 Tìm hiểu về vân tay

2.2.2.1 Giới thiệu

* Vân tay là gì?

 Mô hình của các đường biểu bì trên ngón tay, lòng bàn tay được gọi là dấu vântay đầu tiên- là một phần cuộc sống hàng ngày của chúng ta Nó được đặctrưng bởi các đường vân gần như song song tạo thành các cấu hình có thể phânbiệt được Trên đầu ngón tay có ba kiểu mẫu chính được phân biệt đó là: vânxoáy, vân móc, vân cung

 Các vân móc xuất hiện như vòng trụ và các vòng tròn hướng tâm Các cấu hìnhnày được liên kết thành bộ ba Bộ ba này bao gồm ba hệ thống đỉnh chóp hội tụvới nhau theo góc 120 độ Các mô hình phức tạp hơn được gọi là tai nạn nhưngxảy ra tương đối hiếm Hơn nữa, mô hình thể hiện nhiều khiếm khuyết (thườngđược gọi là những chi tiết chính xác về dấu vân tay) như trật khớp Những chitiết này đã nhận được sự chú ý đáng kể của khoa học pháp y bởi vì chúng làmcho mọi dấu vân tay của con người trở nên độc đáo và không thay đổi trong

tộc mặc dù chúng dường như trở nên lỗi thời do sự ra đời của các phương phápDNA.

Hình 2.1: Dấu vân tay

2.2.2.2 Lịch sử

Từ lâu người ta đã biết rằng có một mối liên hệ giữa mô hình chóp và các cấutrúc giải phẫu được gọi là miếng đệm lòng bàn tay Các miếng đệm này xuất hiện tạmthời của da lòng bàn tay vào khoảng tuần thứ 7 ở đầu ngón (miếng đệm đỉnh), ở phần

xa của lòng bàn tay giữa ngón và gan bàn tay Các miếng đệm lòng bàn tay trở nên ítnổi bật vào khoảng tuần thứ 10 và sau đó biến mất trong phôi thai

Các sự kiện quan trọng cho việc thiết lập mô hình sườn bì diễn ra từ tuần thứ

10 đến tuần thứ 16 của thai kỳ Ở tuần thai thứ 10, da lòng bàn tay phôi thai bao gồmlớp biểu bì xếp lớp trên lớp hạ bì sợi vô định hình Lớp trong cùng của lớp biểu bì tạigiao diện với lớp hạ bì được gọi là lớp cơ bản và bao gồm các tế bào có trục vuônggóc với bề mặt da Sau đó, người ta quan sát thấy trong phôi thai của tuần thứ 10 đếntuần thứ 13 thì lớp cơ bản này trở nên gợn sóng

Những gợn sóng nhanh chóng nổi bật hơn và hình thành các nếp gấp của lớpbiểu bì vào lớp hạ bì Các nếp gấp này được gọi là các đường gờ chính Chúng đượcthiết lập mô hình bề mặt vào tuần thứ 16 Bởi vì các mô hình dấu vân tay được mã hoátại giao diện giữa lớp hạ bì và lớp biểu bì nên chúng sẽ không bị phá huỷ bởi nhữngvết thương ngoài da Quá trình này sẽ tiếp tục và kết thúc trong khoảng tuần 19-24 củathai kỳ

Sự hình thành các đỉnh nguyên sinh không xảy ra đồng thời trên bề mặt lòng

hình thành đỉnh trên ngón chân và gan bàn chân Hơn nữa, sự hình thành này bắt đầutại một khu vực nhất định ở giữa miếng đệm của lòng bàn tay và dọc theo rãnh móngtay, và dọc theo nếp gấp uống con liên sườn Diện tích của đỉnh thường trùng với tâmcủa các vòng Bằng cách này, sẽ có ba hệ thống trên đầu ngón tay bắt đầu từ rãnhđỉnh, rãnh móng và nếp gấp uốn cong rồi từ từ lan rộng trên đầu ngón tay.

2.3 HỆ THỐNG CƠ KHÍ

2.3.1 Truyền chuyển động

Máy hay các thiết bị cần có cơ cấu truyền chuyển động vì các bộ phận của máythường đặt xa nhau và có tốc độ quay không giống nhau song đều được dẫn động từmột chuyển động ban đầu

Nhiệm vụ của các bộ truyền chuyển động là: Truyền và biến đổi tốc độ cho phùhợp với tốc độ của các bộ phận trong máy

Hình 2.2 Cấu tạo truyền động đai

o nbd, n2 là tốc độ (vòng/phút) của bánh bị dẫn

o D1: đường kính bánh dẫn

o D2: đường kính bánh bị dẫn

 Tốc độ quay tỉ lệ nghịch với đường kính

 Bánh có đường kính lớn thì quay chậm và ngược lại

 Hai nhánh đai mắc song song thì 2 bánh quay cùng chiều

 Hai nhánh đai mắc chéo nhau thì 2 bánh quay ngược chiều

 Để hai bánh răng ăn khớp được với nhau thì khoảng cách giữa hai răng kề nhautrên bánh này phải bằng khoảng giữa hai răng kề nhau trên bánh kia

 Để đĩa ăn khớp được với xích thì cỡ răng của đĩa và cỡ xích phải tương ứng

Bộ truyền động xích dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục xa nhau; tỉ

số truyền xác định được sử dụng xe đạp, xe máy, máy nâng chuyển vv

2.3.2 Vít me đai ốc

Vít me đai ốc hay trục vít me đai ốc là hệ thống truyền chuyển động được giacông một cách chính xác, có nhiệm vụ biến đổi chuyển động quay thành chuyển động

tịnh tiến theo cơ chế con vít đai ốc bi Việc tiếp xúc giữa trục vít và đai vít bởi một lớp

bi thép có tác dụng giảm triệt để lực ma sát trượt khi chuyển động, đem lại nhữngchuyển động chính xác cao, trơn tru, mượt mà, bền bỉ, liên tục và ổn định trong thờigian dài

 Nguyên lý làm việc của trục vít me đai ốc

Nguyên lý làm việc của trục vít me đai ốc được hoạt động dựa trên sự biến đổichuyển động từ chuyển động quay sang chuyển động tuyến tính

Cụ thể, khi trục vít me đai ốc quay, các viên bi có sự đổi hướng trong ống lệch hướng rồi đi vào ống hồi bi Ở vị trí đó, các viên bi có thể di chuyển liên tục đến phía cuối của đai ốc và ra khỏi ống hồi bi rồi đi vào rãnh đai ốc và vít

me, đem lại những chuyển động trơn tru, liên tục, chính xác.

 Đặc điểm tiêu chuẩn của cơ cấu trục vít me đai ốc bi

o Không có độ rơ, độ cứng cao

Bộ vít me chất lượng sẽ không tồn tại khe hở trong mối ghép, không có độ rơ khivít me bi đảo chiều quay Đồng thời, các viên bi tạo áp lực đồng đều trên toàn bộ bềmặt trục vít, đảm bảo độ cứng vững cao, cho phép tạo ra lực căng ban đầu hiệu quả.

o Cho phép hoạt động hiệu quả với tốc độ cao

Sử dụng vít me đai ốc bi đem lại hiệu suất truyền động cao, nhiệt độ thấp, có thể dichuyển với tốc độ cao mà không ảnh hưởng đến chất lượng chuyển động.

 Phạm vi ứng dụng bộ truyền vít me đai ốc

Nhờ những ưu điểm, tính năng vượt trội kể trên, bộ truyền vít me đai ốc có phạm

vi ứng dụng ngày càng phổ biến và rộng rãi trong các ngành công nghiệp Chúng dùng

để làm vít me bi máy plasma, vít me bi máy laser, máy điều khiển tự động, máy công

cụ, thiết bị y tế, thiết bị năng lượng xanh, các loại robot công nghiệp…

2.4 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

2.4.1 Vi điều khiển

Vi điều khiển giống như một máy tính được tích hợp trên một con chip và được sửdụng để điều khiển các thiết bị điện tử Nó là một hệ thống nhúng khép kín với cácthiết bị ngoại vi, bộ xử lý và bộ nhớ Nó được ứng dụng trong việc chế tạo khá nhiềuthiết bị điện tử dân dụng như điện thoại, xe hơi, thiết bị đèn led, máy đo nhiệt độ môitrường…

2.4.1.1 Cấu tạo vi điều khiển

Về cơ bản vi điều khiển có cấu tạo gồm các bộ phận sau:

 CPU: đây được coi là bộ não của vi điều khiển Nó có chức năng tìm nạp vàgiải mã lệnh

 Cổng đầu ra/đầu vào: được sử dụng để điều khiển và giao tiếp với các thiết bịnhư màn hình, đèn LED, máy in,…

 Bộ nhớ: trong vi điều khiển bộ nhớ được sử dụng để lưu trữ dữ liệu và chươngtrình

 Cổng nối tiếp: là bộ phận nối tiếp giữa vi điều khiển và các thiết bị ngoại vikhác ở bên ngoài

 Bộ chuyển đổi ADC và DAC: Bộ chuyển đổi ADC Dùng để chuyển đổi tínhiệu dạng analog sang digital Ngược lại DAC dùng để chuyển đổi tín hiệudigital sang dạng analog

 Bộ đếm thời gian và bộ đếm: có chức năng đếm thời gian và đếm trong vi điềukhiển

 Mạch dao động,…

2.4.1.2 Đặc điểm của vi điều khiển

Hình 2.7 Đặc điểm của vi điều khiển

Cấu tạo bên trong của vi điều khiển chứa đầy đủ các tính năng cần thiết củamột hệ thống máy tính Nó cũng có thể đảm nhiệm chức năng như một máy tính màkhông cần thêm các thiết bị kỹ thuật số bên ngoài Các chân trong vi điều khiển có thểđược lập trình bởi người dùng Số lượng chân có thể khác nhau tùy thuộc vào loại vi

điều khiển Nó có tốc độ xử lý cao và khả năng xử lý các hàm logic Đây cũng là thiết

bị có thể dễ thiết kế với mức chi phí không quá cao

2.4.1.3 Ứng dụng của vi điều khiển

Vi điều khiển được ứng dụng trong việc chế tạo nhiều thiết bị điện tử khácnhau Hầu hết các thiết bị liên quan đến lưu trữ, đo lường, điều khiển hay tính toánđều được cấu tạo có vi điều khiển bên trong Nó được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực:

 Trong công nghiệp chế tạo ô tô nó được sử dụng để kiểm soát và điều chỉnhcông suất của động cơ

 Trong các thiết bị điều khiển như chuột máy tính, máy in và một số thiết bịngoại vi khác cũng được cấu tạo từ vi điều khiển

 Dùng để chế tạo các thiết bị như máy ảnh kỹ thuật số, màn hình LED hay LCD

Hình 2.8 Một số ứng dụng của vi điều khiển

Các loại vi điều khiển được sử dụng trên thị trường Việt Nam hiện nay như:

8051, AVR, PIC, ARM Các dòng vi điều khiển từ đơn giản đến phức tạp rất đa dạngtùy vào yêu cầu kỹ thuật và giá thành của sản phẩm mà chọn loại vi điều khiển thíchhợp cho việc thiết kế và lập trình sản phẩm

2.4.2 Hệ thống điều khiển

2.4.2.1 Bộ điều khiển

Bộ điều khiển là một thiết bị giám sát và tác động vào các điều kiện làm việccủa một hệ thống động học cho trước Các điều kiện làm việc đặc trưng cho các biếnđầu ra của hệ thống được tác động bởi việc điều chỉnh các biến đầu vào đã biết

Có hai dạng điều khiển chính:

 Vòng hở: Điều khiển vòng hở có thể tránh được sự chậm chạp của điều khiểnphản hồi Ở điều khiển vòng hở các nhiễu được đo lường và tính toán trước khichúng có thời gian để tác động vào hệ thống Tuy nhiên, tác động của nhiễu lên

hệ thống phải được dự đoán chính xác, và không được có bất kỳ nhiễu nàokhông đo lường được

 Phản hồi: Điều khiển phản hồi thường cho kết quả trong các giai đoạn trunggian nơi các biến điều khiển không ở điểm đặt mong muốn, gây ra phản ứngchậm khi phản hồi lại bộ điều khiển để điều chỉnh kịp thời

2.4.2.2 Vai trò và chức năng

Bộ điều khiển có chức năng là giao tiếp với bộ điều hành, thông qua các số liệuthu thấp được tiến hành điều chỉnh các thiết bị máy móc theo chế độ hoạt động đãđược cài đặt từ trước

Bộ điều khiển tự động thu thập, xử lý thông tin và tác động lên hệ thống để đápứng các hoạt động của hệ thống theo yêu cầu Điều khiển tự động là quá trình điềukhiển mà không cần sự tác động của con người

Bộ điều khiển tạo các tín hiệu điều khiển giúp các lệnh được thực hiện mộtcách tuần tự

Bộ điều khiển tiếp nhận tín hiệu, số liệu từ đó đưa ra phán đoán và phươngpháp thích hợp nhất để giải quyết vấn đề thông qua các lập trình có sẵn cho máy trongtừng tình huống khác nhau

Thông tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của môitrường, phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi gắngọn là đo đạc, phục vụ trong truyền và xử lý thông tin, hay trong điều khiển các quátrình khác.

Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu

dò (Test probe), có thể có kèm các mạch điện hỗ trợ, và nhiều khi trọn bộ đó lại đượcgọi luôn là "cảm biến" Tuy nhiên trong nhiều trường hợp thì thuật ngữ cảm biến ítdùng cho vật có kích thước lớn Thuật ngữ này cũng không dùng cho một số loại chitiết, như cái núm của công tắc bật đèn khi mở tủ lạnh, dù rằng về mặt hànlâm núm này làm việc như một cảm biến

2.5.1.2 Phân loại cảm biến

Theo tính chất thì chia cảm biến thành hai nhóm chính:

từ, ánh sáng, tia X, tia gamma, hạt bức xạ, rung động, khoảng cách, chuyểnđộng, gia tốc, từ trường…

Theo nguyên lý hoạt động:

để phát hiện ra vật ở phía trước nó Cảm biến điện từ cũng thuộc nhóm này.Khi nhắc đến cảm biến từ là gì thì người ta sẽ nghĩ ngay đến việc nó có thểphát hiện vật mang từ tính mà không cần tiếp xúc

 Các loại cảm biến quang: dùng chất phát quang thứ cấp để phát hiện mức bức

xạ năng lượng cao hơn

thì dẫn đến điện dung của cảm biến cũng thay đổi theo

cách phổ biến Đa số được ứng dụng để đo nhiệt độ môi trường, nhiệt độ cơthể…

 Ngoài ra, còn có thêm các loại cảm biến siêu âm, cảm biến từ giảo, cảm biếnđiện hóa, cảm biến hồng ngoại, cảm biến dòng xoáy, cảm biến áp suất…Cáchiện tượng cảm biến rất đa dạng, cũng như phong cách chế ra các cảm biến, vànhững cảm biến mới liên tục phát triển

* Có mấy loại cảm biến vân tay được sử dụng hiện nay?

Sau khi đã tìm hiểu về cảm biến vân tay là gì, chúng ta hãy tiếp tục tìm hiểu vềcác loại cảm biến vân tay để hiểu hơn về công nghệ này nhé Hiện tại, loại cảm biếnvân tay được chia thành 3 loại cảm biến chính và đang được áp dụng rộng rãi trên cácloại thiết bị di động Cụ thể:

 Loại 1: Cảm biến quang học

o Đây là một trong những công nghệ được xem là lâu đời nhất được hoạtđộng dựa trên việc chụp ảnh quang học và nhận dạng dấu vân tay Loạicảm biến này thường được sử dụng cho camera có độ phân giải cao vớimục đích để sao lưu lại vân tay

o Từ đó sẽ giúp phân tích và lưu trữ các điểm trên ngón tay như: bề mặtlồi lõm để có thể sử dụng được lần nữa Tuy nhiên, loại cảm biến này cómột nhược điểm nhỏ đó là độ chính xác không được cao và việc xácnhận kết quả khá lâu

Hình 2.3: Cảm biến vân tay quang học AS608

 Loại 2: Cảm biến điện dung

o Khác với cảm biến quang học, cảm biến điện dung được sử dụng tụ điện để từ đó tiến hành tái tạo lấy mẫu vân tay thông qua ngón tay của người dùng Việc tái tạo này sẽ được xử lý một cách thận trọng, chi tiết và kỹ càng hơn nên kết quả nhận được sẽ chính xác hơn rất nhiều.

o Loại cảm biến này được xem là cảm biến vân tay cao cấp nên phải

Hình 2.4: Cảm biến vân tay điện dung

 Loại 3: Cảm biến sóng siêu âm

o Hiện nay công nghệ cảm biến sóng siêu âm là công nghệ vẫn đang được nghiên cứu Loại cảm biến này thường sẽ phát ra nhiều loại sóng với mục đích để phân tích và xác nhận ngón tay Việc sử dụng sóng siêu âm sẽ có thể chạm tới được từng điểm của ngón tay Từ đó sẽ khắc khoa lại nguyên vân tay và trả về kết quả rất chính xác.

o Tuy nhiên, công nghệ này hiện nay vẫn đang là công nghệ nghiên cứu, chính vì vậy chỉ có một vài loại điện thoại di động được áp dụng thử nghiệm mà thôi

* Ưu điểm của cảm biến vân tay

Không phải tự nhiên mà cảm biến vân tay lại được ứng dụng phổ biến trên các thiết bị smartphone như hiện nay Tất cả đều bởi chúng sở hữu những

ưu điểm nổi bật sau đây:

 Người dùng có thể mở khóa thiết bị một cách dễ dàng và nhanh chóng chỉ bằng một lần chạm tay.

 Vì sử dụng vân tay của người dùng là duy nhất và các vân tay đều khác biệt nên độ bảo mật thông tin trong thiết bị rất cao Đặc biệt là công nghệ cảm biến vân tay tay chỉ hoạt động khi ngón tay đó là của người còn sống

và không bị cắt rời Chính vì thế, tính bảo mật được xem là gần như tuyệt đối.

 Hệ thống có thể nhận dạng nhiều loại vân tay khác nhau nên người dùng

có thể sử dụng thiết bị với một hoặc nhiều ngón tay.

* Nhược điểm của cảm biến vân tay

Ngoài những ưu điểm tuyệt vời mà công nghệ cảm biến vân tay mang lại thì chúng cũng có một số nhược điểm nhất định như:

 Công nghệ cảm biến vân tay chỉ có trách nhiệm giúp xác thực thông tin, nếu khi bạn ngủ mà người khác lấy vân tay của bạn thì vẫn sẽ mở được khóa thiết bị và truy cập vào dữ liệu của bạn.

 Nếu vân tay của bạn bị biến dạng thì chắc chắn sẽ không thể mở được thiết bị.

 Nếu ngón tay đang bị bẩn hoặc dính nước sẽ không mở được thiết bị.

* Ứng dụng cảm biến vân tay

Ngày nay với công nghệ bảo mật cao cảm biến vân tay được ứng dụng rộng rãi trong đời sống như:

 Điện thoại thông minh Smart Phone.

 Hệ thống khóa cửa vân tay.

Nhờ cảm biến thông minh, máy dễ dàng tái tạo phiên bản 3D đầy chân

2.5.2.3 Nguyên lí hoạt động

Công nghệ nhận dạng vân tay hoạt động theo nguyên tắc: Khi đặt ngón tay lên trên một thiết bị đọc dấu vân tay, ngay lập tức thiết bị này sẽ quét hình ảnh ngón tay đó và đưa vào hệ thống Hệ thống sẽ xử lý dấu vân tay, chuyển sang dạng dữ liệu số rồi đối chiếu các đặc điểm của vân tay đó với dữ liệu đã được lưu trữ trong hệ thống.

Nếu dấu vân tay này khớp với dữ liệu hệ thống thì các chức năng tiếp theo sẽ được thực hiện Trên lý thuyết, nhận dạng vân tay sẽ cho phép loại bỏ hoàn toàn các loại mật khẩu song vẫn đảm bảo tính bảo mật khi người dùng đăng nhập vào thiết bị.

2.6 ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Động cơ một chiều DC (DC là từ viết tắt của “Direct Current Motors”) đượcđiều khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói cách khác thì đây là loại động cơchạy bằng nguồn điện áp DC – điện áp 1 chiều

2.6.1 Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều

Thường gồm những bộ phận chính như sau:

 Stator: là 1 hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện

 Rotor: phần lõi được quấn các cuộn dây để tạo thành nam châm điện

 Chổi than (brushes): giữ nhiệm vụ tiếp xúc và tiếp điện cho cổ góp

 Cổ góp (commutator): làm nhiệm vụ tiếp xúc và chia nhỏ nguồn điện cho cáccuộn dây trên rotor Số lượng các điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với số cuộn dâytrên rotor

Hình 2.6 Cấu tạo động cơ điện 1 chiềuCăn cứ vào phương pháp kích từ, có thể chia động cơ điện 1 chiều thành nhữngdòng chính như sau:

o Động cơ điện 1 chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu

o Động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập

o Động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp

o Động cơ điện 1 chiều kích từ song song

o Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp bao gồm 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộnđược mắc nối tiếp với phần ứng, 1 cuộn được mắc song song với phần ứng.2.6.2 Nguyên tắc hoạt động của động cơ điện 1 chiều

Stato của motor điện 1 chiều thường là 1 hoặc gồm nhiều cặp nam châm vĩnhcửu, (có thể dùng bằng nam châm điện), còn rotor có các cuộn dây quấn và được nốivới nguồn điện 1 chiều Đồng thời, bộ phận chỉnh lưu có nhiệm vụ là làm đổi chiều

Khi trục quay của một động cơ điện 1 chiều được kéo bằng 1 lực tác động từbên ngoài, động cơ sẽ hoạt động tương tự như 1 chiếc máy phát điện 1 chiều để nhằmtạo ra một sức điện động cảm ứng có tên là Electromotive force (EMF) Trong hoạtđộng, phần rotor quay sẽ phát ra 1 điện áp (hay còn gọi là sức phản điện động) có tên

là counter EMF (CEMF) hoặc còn được gọi là sức điện động đối kháng

Sức điện động này hoạt động tương tự như sức điện động được phát ra khiđộng cơ được sử dụng với chức năng giống như 1 chiếc máy phát điện Lúc này, điện

áp đặt trên động cơ sẽ gồm 2 thành phần chính là: sức phản điện động cùng với điện

áp giáng tạo ra do điện trở ở bên trong của các cuộn dây phần ứng

Dòng điện chạy qua motor DC lúc này sẽ được tính bằng công thức sau:

I = (Vnguon - Vphandiendong)/ Rphanung

Và công suất cơ sẽ được tính bằng công thức:

P = I * Vphandiendong2.6.3 Ưu nhược điểm và ứng dụng của động cơ điện 1 chiều

 Ưu điểm của động cơ điện 1 chiều

o Ưu điểm nổi bật của động cơ điện 1 chiều là có moment mở máy lớn, do đó

sẽ kéo được tải nặng khi khởi động

o Khả năng điều chỉnh tốc độ và quá tải tốt

o Tiết kiệm điện năng

o Bền bỉ, tuổi thọ lớn

 Nhược điểm của động cơ điện 1 chiều

o Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền nhưng hay hư hỏng trong quátrình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên

o Tia lửa điện phát sinh trên cổ góp và chổi than có thể sẽ gây nguy hiểm,nhất là trong điều kiện môi trường dễ cháy nổ

o Giá thành đắt mà công suất không cao

Ứng dụng của động cơ điện 1 chiều cũng rất đa dạng trong mọi lĩnh vực củađời sống: trong tivi, máy công nghiệp, trong đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, đặc

biệt trong công nghiệp giao thông vận tải, và các thiết bị cần điều khiển tốc độquay liên tục trong phạm vi lớn

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HÓA HỆ

THỐNG 3.1 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÍT

3.1.1 Tính toán lựa chọn trục vít me

Để hệ thống được hoạt động ổn định và chính xác trong quá trình chuyền động thì lựa chọn trục vít me là tiêu chí đặt lên hàng đầu Các số liệu cần thiếtthường dùng để tính thiết kế như sau: Fa (N) hoặc T (Nmm), với Fa là lực dọc trục tácdụng lên đai ốc, T là mô men xoắn tác dụng lên trục

3.1.1.1 Chọn vật liệu trục vít và đai ốc

Chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của truyền động vít đai ốc thường là độ bền, độ chịu mòn và độ ổn định Vì thấy vật liệu chế tạo ra hệ truyền động vít phải phù hợp với những yêu cầu trên

- Vật liệu vít: Vít không nhiệt luyện chế tạo từ thép C45, C50,… Trường hợp dùng vít nhiệt luyện chế tạo từ thép tôi 65 Mn, 40Cr, 40CrMn,… hoặc thép thấm Nitơ như thép 18CrMnTi,… Thép thấm nito có độ chịu mòn cao và ít bị biến dạng khi nhiệt luyện.

- Vật liệu đai ốc: Để giảm ma sát và mòn ren, đai ốc được chế tạo từ các loại đồng thanh hoặc gang giảm ma sát

3.1.1.2 Tính toán, thiết kế cho chuyền động của hệ thống

a Tính toán đường kính trung bình của ren

Ta có khối lượng các chi tiết là:

- Khối lượng trục vít – đai ốc: 2 kg

- Khối lượng cánh cửa: 50 kg

- Tay dẫn: 1 kg

 Tổng khối lượng của hệ thống: m = 2 + 50 + 1= 53 (kg)

 Tổng khối lượng tác động lên bộ truyền vít: m1 = 50 + 1 = 51 (kg)

Ta có lực dọc trục Fa tác dụng lên bộ truyền trục vít là m1

=> Fa = m1.g = 51 9,8 = 499,8 (N)

 Đường kính trung bình của ren trên trục vít được tính theo công thức:

π ψH ψh [q]Trong đó: Fa là lực dọc trục tác dụng lên bộ truyền vít (N)

ψH= H/d2 – hệ số chiều cao đai ốc (với H – chiều cao đai ốc) Đối với đai

ốc nguyên thường chọn ψH trong khoảng 1,2  2,5, còn đối với đai ốc ghép thường chọn ψH trong khoảng 2,5  3,5 Ở đây ta chọn đai ốc nguyên với ψH = 2

Ψh = h/p – hệ số chiều cao ren, với h – chiều cao làm việc của ren, p – bướcren, ren hình thang – chọn Ψh = 0,5

[q] – áp suất cho phép, phụ thuộc vật liệu vít và đai ốc Ta có vật liệu vít – đai ốc là thép và đồng nên chọn [q] = 10(Mpa)

Từ các thông số chọn được ở trên ta có:

d2 = √ 499,8

3,14 2 0,5.10 = 3,99 (cm)

=> Chọn đường kính trung bình d2 theo giá trị tiêu chuẩn với d2 = 40,5(mm) Dựa vào giá trị của d2 ta cũng xác định được các thông số khác như đường kính ngoài d, đường kính trong d1 và bước ren p Với d = 42 mm, d1 = 39 mm và p = 3 mm

 Chọn các thông số của vít và đai ốc

Theo công dụng của bộ truyền và yêu cầu về tự hãm, chọn số đầu mối ren Zh: Trường hợp cần đảm bảo tính tự hãm, chọn số mối ren Zh = 1 Trái lại nếu yêu cầu vít thực hiện hành trình lớn hơn sau một vòng quay thì chọn ren nhiều đầu mối (Zh >1)

Chọn Zh = 4 để phù hợp với hệ thống:

Ta có bước vít: Ph = Zh p = 4.3 = 12(mm)

Và góc vít γ = arctg [(π d2) P h ] = arctg [(3,14.50,5)12 ] = 50