ĐỒ ÁN HT CDT BĂNG CHUYỀN

 Hệ thống gồm 3 xy lanh có nhiệm vụ đẩy các gói hành lý hay sản phẩm qua các băng chuyền rẻ nhánh  Nguồn dẫn động gồm 4 động cơ DC  Bộ phận truyền động cơ khí  Mạch điều khiển trung

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

I Giới thiệu băng chuyền phân loại sản phẩm:

1 Giới thiệu băng chuyền:

Băng chuyền là thiết bị được dùng rất rộng rải trong công nghiệp cũng như trong

dân dụng Băng chuyền có nhiệm vụ di chuyển 1 vật nào đó từ nơi này đến nơi khác

Ngày nay hầu hết các băng chuyền làm việc tự động và rất chính xác Một băng

chuyền gồm các thành phần cơ bản sau:

Hình 1 sơ đồ băng chuyền

2 Hệ thống phân loại sản phẩm:

Trong hệ thống phân loại sản phẩm thì nhiều băng chuyền được ghép nối với

nhau tạo thành một hệ THốNG Và việc điều khiển sự vận hành của hệ thống được

diển ra một cách tự động Trong đề tài của em hệ thông băng chuyền gồm các thành

phần sau:

 Một băng chuyển chính và 3 băng chuyền rẻ nhánh

 Hệ thống gồm 3 xy lanh có nhiệm vụ đẩy các gói hành lý hay sản phẩm qua các

băng chuyền rẻ nhánh

 Nguồn dẫn động gồm 4 động cơ DC

 Bộ phận truyền động cơ khí

 Mạch điều khiển trung tâm: bao gồm mạch vi điều khiển, mạch cảm biến quang

để nhận biết sản phẩm, mạch điều chỉnh xung tốc độ động cơ, mạch điều khiển

xy lanh

 Hệ thống van và nguồn khí để điều khiển các xy lanh

Hình2: Sơ đồ hệ thống băng chuyền phân loại sản phẩm 1) Băng chuyền chính

2) Xy lanh đẩy 3) Cảm biến quang 4) Bằng chuyền rẻ nhánh

II Các linh kiệm, thiết bị được dùng trong đề tài

- Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz

- 3 mức khóa bộ nhớ lập trình

- 128 Byte RAM nội

- 4 Port xuất /nhập I/O 8 bit

(Power-và 256 byte RAM nội

 AT89C51 gồm có 40 chân, mô tả như sau:

 Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân

(pull-của điện trở phụ thuộc vào thành phần kết nối với Port

Khi dùng làm ngõ ra, Port 0 có thể kéo được 8 ngõ TTL

Khi dùng làm ngõ vào, Port 0 phải được set mức logic 1 trước đó

- Chức năng địa chỉ / dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi phải sử

dụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8 bit) vừa là bus địa chỉ (8 bit

thứ 3) Tại

Port 1 đã có điện trở kéo lên nên không cần thêm điện trở ngoài

Port 1 có khả năng kéo được 4 ngõ TTL và còn dùng làm 8 bit địa chỉ thấp

trong quá trình lập trình hay kiểm tra

Khi dùng làm ngõ vào, Port 1 phải được set mức logic 1 trước đó

 Port 2:

Port 2 (chân 21 – 28) là port có 2 chức năng:

- Chức năng IO (xuất / nhập): có khả năng kéo được 4 ngõ TTL

- Chức năng địa chỉ: dùng làm 8 bit địa chỉ cao khi cần bộ nhớ ngoài

có địa chỉ

16 bit Khi đó, Port 2 không được dùng cho mục đích IO

Khi dùng làm ngõ vào, Port 2 phải được set mức logic 1 trước đó

Khi lập trình, Port 2 dùng làm 8 bit địa chỉ cao hay một số tín hiệu điều khiển

 Port 3:

Port 3 (chân 10 – 17) là port có 2 chức năng:

- Chức năng IO: có khả năng kéo được 4 ngõ TTL

Khi dùng làm ngõ vào, Port 3 phải được set mức logic 1 trước đó

2 Quang trở

Thông thường, điện trở của quang trở khoảng 1000 000 ohms Khi chiếu ánh

sáng vào, điện trở này giảm xuống rất thấp Người ta ứng dụng đặc tính này của quang

trở để làm ra các mạch phát hiện sáng/tối Quang trở được ứng dụng rộng rãi trong các

mạch phát hiện sáng tối, ví dụ như: mạch mở/tắt đèn tự động, mạch đo tốc độ quay,

mạch định vị phát hiện được vị trí của vật

Dưới đây là hình ảnh ví dụ về mạch định vị dùng quang trở:

Hình 4: ví dụ về định vị trí dùng quang trở

Hình 5: quang trở

3 xy lanh khí nén

Xy lanh khí nén là cơ cấu chấp hành trong hệ thống khí nén, có nhiệm vụ biến

đổi năng lượng khí nén thành năng lượng cơ học cụ thể là chuyển động thẳng Có thể

chia ra làm 2 loại xy lanh là xy lanh tác động đơn và xy lanh tác động kép Trong đề

tài này em dùng loại xy lanh tác động kép Xy lanh tác động kép là loại xy lanh 2

chiều gồm một chiều đi và một chiều về

Hình 6: cấu tạo xy lanh tác động kép Việc tính toán và chọn xy lanh dựa vào chiều dài hành trình và lực tác động vào

xy lanh

4 Van đảo chiều

Van đảo chiều có nhiệm vụ điều khiển dòng năng lượng khí nén bằng cách

đóng mở hay chuyển đổi vị trí để thay đổi hướng của dòng năng lượng Trong đề tài

này em dùng loại van đảo chiều 5 của 2 vị trí

Nguyên lý hoạt động của van đảo chiều như sau: khi có tín hiệu tác động sẻ làm

cửa P thông với cửa A khi không có tín hiệu tác động thì dưới tác dụng của lò xo cửa

P sẻ thông với cửa B

Hình 7: van đảo chiều 5/2

5 van tiết lưu

Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng dòng chảy, tức là điều chỉnh vận

tốc hoặc thời gian chạy của cơ cấu chấp hành Nguyên lý làm việc của van tiết lưu là

lưu lượng dòng chảy qua van phụ thuộc vào sự thay đổi của tiết diện

Hình 8: van tiết lưu điều chỉnh bằng tay

6 Công tắc hành trinh

Công tắc hành trình hay còn gọi là cử chận thường được dùng để báo cho hệ

thống biết xy lanh đã đẩy hết mức Có 2

Rơle là mô ̣t loa ̣i thiết bi ̣ điê ̣n tự đô ̣ng mà tín hiê ̣u đầu ra thay đổi nh ảy cấp khi tín hiệu

đầu vào đa ̣t những giá tri ̣ xác đi ̣nh Rơle là thiết bi ̣ điê ̣n dùng để đóng cắt ma ̣ch điê ̣n

điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực

Các bộ phận (các khối ) chính của rơle

+ Cơ cấu tiếp thu ( khối tiếp thu )

Có nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết

cung cấp tín hiê ̣u phù hợp cho khối trung gian

+ Cơ cấu trung gian ( khối trung gian )

Làm nhiệm vụ tiếp nhâ ̣n những tín hiê ̣u đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành

đa ̣i lượng cần thiết cho rơle tác đô ̣ng

+ Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành )

Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển

Ví dụ các khối trong cơ cấu rơle điê ̣n từ hình 6-1

-Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuô ̣n dây

-Cơ cấu trung gian là ma ̣ch từ nam châm điê ̣n

-Cơ cấu chấp hành là hê ̣ thống tiếp điểm

Hình 10: mô hình rơle điện

8 Bộ truyền bánh răng

Truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyền hay biến đổi chuyền động nhờ

sự ăn khớp giữa các răng trên bánh răng

Theo vị trí tương đối giữa các trục, phân truyền động bánh răng thành các loại

sau:

 Truyền động giữa các trục song song: bộ truyền bánh răng trụ tròn răng thẳng

(hình1.2a), răng nghiêng (hình1.2b), răng chữ V (hình 1.2c)

 Truyền động giữa 2 trục giao nhau: bộ truyền bánh răng nón răng thẳng (1.2e),

răng nghiêng(1.2f), răng cung tròn

 Truyền động giữa 2 trục chéo nhau: Bộ truyền bánh răng trụ chéo (hinh 1.2d), bộ

truyền bánh răng nón chéo

Theo kiểu ăn khớp có thể phân thành: bộ truyền bánh răng ăn khớp trong hoặc

ăn khớp ngoài Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác

Trong đồ án này em chỉ sử dụng bộ truyền bánh răng trụ tròn răng thẳng và răng nghiêng ăn khớp ngoài

+Ưu điểm

 Khả năng tải lớn, kích thước nhỏ gọn

 Tỉ số truyền không thay đổi

 Hiệu suất cao, có thể đạt tới 0,97 - 0,98 trong 1 c ấp

 Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy

 Có thể truyền công suất từ nhỏ đến rất lớn(hàng chục ngàn KW), vận tốc có thể từ rất thấp đến rất cao (200m/s)

 Truyền động bánh răng được sử dụng rất rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của ngành chế tạo máy và dụng cụ đo

Trong các loại bộ truyền bánh răng, bộ truyền bánh răng trụ được sử dụng rất rộng rãi

vì làm việc tin cậy, kích thước gọn

9 Bộ truyền xích

Bộ truyền xích đơn giản (hinh1.5) bao gồm 2 đĩa xích (đĩa dẫn 1 và đĩa bị dẫn

2) nối với giá bằng khớp quay và dây xích (3) mắc trên đĩa Ngoài ra trong bộ truyền

xích còn sử dụng thiết bị căng xích, thiết bị bôi trơn, che chắn

Chuyển động quay và tải trọng truyền từ đĩa dẫn 1 sang đĩa dẫn 2 nhờ sự ăn

khớp giữa các mắc xích với các răng của đĩa xích

Theo công dụng truyền động xích có thể phân thành: xích kéo, xích trục và xích truyền

động Trong đề tài này sử dụng xích truyền động loại xích ống con lăn

Kết cấu xích ống con lăn được trình bày trên hình 1.6 bao gồm má xích ngoài,

má xích trong, chốt, ống, con lăn

Cấu tạo, kích thước, vật liệu, cơ tính và độ chính xác của xích được quy định

trong tiêu chuẩn

(1)

+ Ưu điểm của bộ truyền xích: so với bộ truyền đai thì bộ truyền xích có kích thước

nhỏ gọn hơn, khi làm việc không có trượt, hiệu suất khá cao khi chăm sóc tốt, lực tác

dụng lên trục nhỏ do không cần lực căng ban đầu Có thể truyền momen xoắn và

chuyển động đến 1 số trục các h nhau tương đối xa, lợi dụng đặc điểm này khi cơ cấu

trượt cần hành trình tương đối dài

Trang

CHƯƠNG II THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ

I Tính chọn động cơ điện và chọn bộ truyền

2 Tính chọn động cơ băng chuyền chính

Sản phẩm cần phân loại có khối lượng 5kg

Băng chuyền chính có chiều dài 10m

Băng chuyền rẻ nhánh có chiều dài 3m

Vận tốc băng chuyền là 0.5m/s

Tiết diện sản phẩm là 20cm2

 Công suất cần thiết:

Gọi Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác (kw)

Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ

η là hiệu suất truyền động

η = η12 η23 η3 η4

Với: η1 = 0,98 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

η2 = 0,99 hiệu suất của 1 cặp ổ lăn

η3 = 1 hiệu suất của khớp nối

η4 = 0,96 hiệu suất bộ truyền xích

25,1

3

2 = 1,39 kw

 Tính số vòng quay của tang:

 = 300

5 , 0 1000 60

 = 31,84 (v/p)

V = 0,5 m/s: vận tốc của thanh

D = 300 mm: đường kính tang

 Tính sơ bộ số vòng quay của động cơ

Chọn sơ bộ tỉ số truyền của các bộ truyền:

ihgt = 12 – tỉ số truyền của hộp giảm tốc

ix = 4 – tỉ số truyền của bộ truyền xích

số vòng quay của động cơ là:

3 Tính chọn động cơ cho băng chuyền rẻ nhánh

 Công suất cần thiết:

Gọi Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác (kw)

Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ

η là hiệu suất truyền động

η = η12 η23 η3 η4

Với: η1 = 0,98 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

η2 = 0,99 hiệu suất của 1 cặp ổ lăn

η3 = 1 hiệu suất của khớp nối

η4 = 0,96 hiệu suất bộ truyền xích

37.0

3

2 = 0,4 kw

 = 300

5 , 0 1000 60

 = 31,84 (v/p)

V = 0,5 m/s: vận tốc của thanh

D = 300 mm: đường kính tang

 Tính sơ bộ số vòng quay của động cơ

Chọn sơ bộ tỉ số truyền của các bộ truyền:

ihgt = 12 – tỉ số truyền của hộp giảm tốc

ix = 4 – tỉ số truyền của bộ truyền xích

số vòng quay của động cơ là:

2 Mô hình mạch khí nén

3 Chọn phanh má thường đóng

3 Mạch cảm biến

Mạch cảm biến có nhiệm vụ phát hiên sản phẩm và truyền tín hiệu về vi điều khiển

Nguyên lý hoạt động của mạch : khi có ánh sáng chiếu từ LED vào quang trở

sẻ làm cho điện trở quang trở giảm xuống, từ đó làm cho điện áp đầu vào chân 5 của LM358 tăng lên Đến khi vượt qua điện áp đặt vào chân 6 thì sẻ có tín hiệu ra chân 7

và đưa vào vi điều khiển Với mỗi màu phản xạ khác nhau thì ánh sáng chiếu vào quang trở là mạnh yếu khác nhau Tùy vào ánh sáng chiếu vào quang trở và điện áp đặt vào chân 6 mà sẻ có tín hiệu ra chân 7 hay không Trong đề tài này em dùng 3 màu

là xanh, đỏ, vàng

4 Mạch điều khiển nam châm van xy lanh

Trang

Nguyên lý hoạt động của mạch nhƣ sau :

khi có tín hiệu tác động từ vi điều khiển vào chân dk, cụ thể là khi chân dk ở mức 0 thì có dòng qua opto, nên đầu vào của ULN được kéo lên mức 1, đầu ra của ULN ở mức 0, nên có dòng chạy qua nam châm làm rơle chuyển mạch, nên có tín hiệu tác động vào van và làm thay đổi vị trí của van

ULN2803 có nhiệm vụ đẹm dòng và đảo dòng qua ULN đủ lớn để tác động vào nam châm làm đóng ngắt rơle

5 Mạch điều khiển động cơ

Nguyên lý hoạt động của mạch : Mạch điều khiển động cơ có nhiệm vụ đóng ngắt

động cơ

II Lưu đồ thuật toán và chương trình

1 Lưu đồ thuật toán