NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ PHẬN CÂN BẰNG CỦA THIẾT BỊ PHÁT MẶT PHẲNG LASER

i NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ PHẬN CÂN BẰNG CỦA THIẾT BỊ PHÁT MẶT PHẲNG LASER Tác giả NGUYỄN VĂN MINH Khóa luận tốt nghiệp được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ PHẬN CÂN BẰNG CỦA

i

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ PHẬN CÂN BẰNG CỦA THIẾT BỊ

PHÁT MẶT PHẲNG LASER

Tác giả

NGUYỄN VĂN MINH

Khóa luận tốt nghiệp được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ điện tử

Giáo viên hướng dẫn:

KS ĐÀO DUY VINH

Tháng 06 năm 2012

ii

LỜI CẢM TẠ

Em xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô của Trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM, đặc biệt là các thầy cô của khoa Cơ Khí – Công Nghệ đã trang bị cho em những kiến thức quý báu từ căn bản đến chuyên ngành trong suốt quá trình học tập tại trường

Em xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đối với các thầy cô của bộ môn Cơ điện tử, đặc biệt là thầy Đào Duy Vinh, người đã tận tụy hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình làm Luận văn tốt nghiệp

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến tất cả những người thân và bạn bè đã giúp đỡ và ủng hộ em trong suốt quá trình học tập và thực hiện Luận văn tốt nghiệp

Cuối cùng, em xin cảm ơn quý thầy cô trong hội đồng đã dành thời gian theo dõi, nhận xét và góp ý cho luận văn của em

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2012

Sinh viên thực hiện NGUYỄN VĂN MINH

iii

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế bộ phận cân bằng của thiết bị phát mặt phẳng Laser” được tiến hành tại khoa Cơ khí – Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố

Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 03 đến tháng 06 năm 2012

Với mục đích tăng năng suất lao động, tiết kiệm thời gian và chi phí của người nông dân trong quá trình sản xuất nông nghiệp Em tiến hành nghiên cứu, thiết kế mô hình thiết bị phát mặt phẳng Laser tự động cân bằng

Mô hình được thiết kế và chế tạo để phát ra một tia Laser theo phương nằm ngang, sau đó quay nó để quét thành một mặt phẳng Laser nằm ngang làm mặt phẳng chuẩn trong quá trình san phẳng mặt ruộng bằng phương pháp san phẳng mặt ruộng điều khiển bằng Laser Phương pháp san phẳng mặt ruộng điều khiển bằng tia Laser đang được Trung tâm Năng Lượng và Máy Nông nghiệp (Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) nghiên cứu và áp dụng tại nhiều nơi trên cả nước

Kết quả em đã thiết kế và chế tạo thành công mô hình thiết bị phát mặt phẳng Laser Trong mô hình, một đầu phát Laser được điều chỉnh sao cho tia Laser phát ra từ đầu phát đó luôn song song với mặt phẳng nằm ngang và quay tia Laser đó quanh một trục thẳng đứng, tạo ra một mặt phẳng Laser nằm ngang

Mặc dù đã cố gắn hết sức để nghiên cứu và thiết kế trong suốt quá trình thực hiện

đề tài, mô hình của em vẫn còn nhiều khuyết điểm do hạn chế về thời gian thực hiện

đề tài cũng như những khó khăn trong quá trình tìm kiếm vật liệu và công nghệ Em rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô và bạn bè để đề tài của em được hoàn thiện hơn

iv

MỤC LỤC

Trang

TRANG TỰA i 

TÓM TẮT iii 

MỤC LỤC iv 

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi 

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii 

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix 

Chương 1 MỞ ĐẦU 1 

1.1.  Đặt vấn đề: 1 

1.2.  Mục đích: 2 

Chương 2 TỔNG QUAN 3 

2.1.  Sơ lược về vi điều khiển PIC 16F877A 3 

2.1.1 Những thông số đặc trưng của PIC 16F877A 3 

2.1.2  Chức năng các chân của PIC 16F877A 4 

2.2.  Động cơ bước 9 

2.2.1.  Sơ lược về động cơ bước 9 

2.2.2.  Hoạt động 9 

2.2.3.  Ứng dụng 11 

2.2.4.  Động cơ bước 103G770-2263 11 

2.3.  Giới thiệu phần mềm lập trình vi điều khiển CCS 12 

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14 

3.1.  Nội dung đề tài 14 

3.1.1.  Phần cứng 14 

3.1.2.  Mạch điện 14 

3.1.3.  Chương trình điều khiển 15 

3.2.  Phương pháp nghiên cứu 15 

3.2.1.  Cơ sở lý thuyết 15 

v

3.2.2.  Nghiên cứu thực tế 15 

3.2.3.  Bố trí phần cứng 15 

3.2.4.  Phương pháp thiết kế mạch điện 16 

3.2.5.  Phần mềm lập trình và chương trình điều khiển 16 

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17 

4.1.  Thiết kế phần cơ khí và cơ cấu chấp hành 18 

4.1.1.  Thiết kế phần khung 18 

4.1.2.  Thiết kế cơ cấu chấp hành 20 

4.1.3.  Tính toán thiết kế bộ phận cảm biến và bộ phận phát Laser 24 

4.1.4.  Xác định số bậc tự do và phân tích chuyển động của cơ cấu 29 

4.2.  Thiết kế phần điều khiển 34 

4.2.1.  Sơ đồ tổng quát hệ thống điện 34 

4.2.2.  Thiết kế mạch nguồn 34 

4.2.3.  Thiết kế mạch cảm biến, điều khiển và hiển thị 34 

4.2.4.  Mạch động lực 35 

4.3.  Viết chương trình điều khiển 37 

4.3.1.  Sơ đồ điều khiển 37 

4.3.2.  Giải thuật của chương trình điều khiển 38 

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 40 

5.1.  Kết quả đạt được 40 

5.2.  Hướng phát triển của đề tài 40 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 

PHỤ LỤC 43 

Phụ lục 1  Hình ảnh tổng thể của mô hình 43 

Phụ lục 2  Code c cho PIC 16F877A 44 

vi

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F877A (nguồn Microchip) 4

Hình 2.2: Cấu tạo động cơ bước (nguồn internet) 9

Hình 2.3: Sơ đồ hoạt động của động cơ bước (nguồn internet) 10

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý động cơ bước (nguồn internet) 11

Hình 2.5: Hình ảnh động cơ bước 12

Hình 2.6: Giao diện làm việc của CCS 13

Hình 3.1: Sơ đồ hoạt động của hệ thống 16

Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống san phẳng mặt ruộng bằng Laser 17

Hình 4.2: Bản vẽ kỹ thuật mô hình máy phát mặt phẳng Laser 18

Hình 4.3: Trụ của khung mô hình 19

Hình 4.4: Mặt đế khung mô hình 19

Hình 4.5: Mặt giữa khung mô hình 20

Hình 4.6: Thanh gia cố của khung 20

Hình 4.7: Cơ cấu chấp hành 21

Hình 4.8: Bộ truyền đai 22

Hình 4.9: Bộ truyền vít me – đai ốc 23

Hình 4.10: Mô tả bộ phận cảm biến 25

Hình 4.11: Chi tiết bộ phận cảm biến 26

Hình 4.12: Bên trong bộ phận cảm biến 27

viii

Hình 4.13: Khoảng cách giữa lá đồng và sợi dây kim loại 28

Hình 4.14 Bố trí bộ phận phát Laser 29

Hình 4.15: Lược đồ động cơ cấu chấp hành 30

Hình 4.16: Hệ thống truyền động 31

Hình 4.17: Đường đặc trưng của mặt phẳng trung tâm 32

Hình 4.18: Góc dịch chuyển của mặt phẳng trung tâm 33

Hình 4.19: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 34

Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý mạch tích hợp điều khiển và hiển thị 35

Hình 4.21: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực 36

Hình P1: Hình ảnh tổng thể mô hình 43

Hiện nay tại một số nơi ở nước ta như Bạc Liêu, An Giang, Lâm đồng đang áp dụng một phương pháp tiên tiến trong việc san phẳng mặt ruộng, đó là phương pháp san phẳng mặt ruộng điều khiển bằng tia Laser Hệ thống san phẳng Laser được nghiên cứu tại Trung tâm Năng lượng và Máy Nông nghiệp (Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh) Phương pháp này sử dụng một tia Laser xoay quanh một trục thẳng đứng để phát ra một mặt phẳng Laser nằm ngang gần như tuyệt đối Một bộ nhận tín hiệu Laser được gắn trên gàu san của máy san phẳng mặt ruộng để nhận tín hiệu từ mặt phẳng Laser chuẩn này Từ đó, gàu san của máy san phẳng sẽ được điều khiển độ cao thấp sao cho nó luôn cách mặt phẳng Laser một khoảng cố định, tạo cho mặt ruộng một độ bằng phẳng tốt nhất

2

Phương pháp san phẳng mặt ruộng điều khiển bằng tia Laser là một phương pháp có hiệu quả và đã được triển khai ở nhiều nơi Tuy nhiên chi phí để đầu tư cho bộ phát và nhận Laser khá cao Vì vậy đây là một vấn đề khó khăn cần được giải quyết

Để giải quyết vấn đề này em tiến hành nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình của thiết bị phát mặt phẳng laser Tuy mô hình được thiết kế vẫn còn rất nhiều hạn chế nhưng em hi vọng đề tài có thể mở ra một hướng mới để giải quyết vấn đề khó khăn về kinh phí hiện nay

1.2 Mục đích:

Mục đích của đề tài là nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình một thiết bị phát mặt phẳng laser tự động cân bằng với độ chính xác cao có khả năng ứng dụng trong thực tế

3

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Sơ lược về vi điều khiển PIC 16F877A

2.1.1 Những thông số đặc trưng của PIC 16F877A

PIC 16F877A là dòng PIC phổ biến nhất hiện nay (đủ mạnh về tính năng, 40 chân, bộ nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường) Cấu trúc tổng quát của PIC 16F877A như sau:

- 8 K Flash ROM

- 368 Bytes RAM

- 256 Bytes EEPROM

- 5 ports (A, B, C, D, E) vào ra với tín hiệu điều khiển độc lập

- 2 bộ định thời 8 bits (Timer 0 và Timer 2)

- Một bộ định thời 16 bits (Timer 1) có thể hoạt động trong chế độ tiết kiệm năng lượng (SLEEP MODE) với nguồn xung Clock ngoài

- 2 bô CCP( Capture / Compare/ PWM)

- 1 bộ biến đổi AD 10 bits, 8 ngõ vào

- 2 bộ so sánh tương tự (Compartor)

- 1 bộ định thời giám sát (WatchDog Timer)

- Một cổng song song 8 bits với các tín hiệu điều khiển

- Một cổng nối tiếp

- 15 nguồn ngắt

- Có chế độ tiết kiệm năng lượng

- Tần số hoạt động tối đa 20MHz

Hình 2.1: Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F877A (nguồn Microchip)

2.1.2 Chức năng các chân của PIC 16F877A

Bảng 2.1: Chức năng các chân của PIC 16F877A

7 RA5/AN4/SS/C2OUT

Bit D5của cổng giao tiếp song song (Port A)

Ngõ vào analog 4 của ADC

Chọn tớ (slave) cho cổng nối tiếp bất đồng bộ Ngõ ra bộ so sánh C1

8 RE0/AN5 Bit D0 của cổng giao tiếp song song (Port E)

Ngõ vào analog 5của ADC

9 RE1/AN6 Bit D1 của cổng giao tiếp song song (Port E)

Ngõ vào analog 6của ADC

10 RE2/AN7 Bit D2 của cổng giao tiếp song song (Port E)

Ngõ vào analog 7của ADC

6

13 RA7/OSC1/CLKIN Bit D7 của cổng giao tiếp song song (Port A)

Bit D1 của cổng giao tiếp song song (Port C)

Bộ phát xung nhịp từ bên ngoài cho Timer 1

Bộ bắt giữ ngõ vào 2 hoặc so sánh ngõ ra 2 hoặc ngõ ra điều rộng xung 2

18 RC3/SCK/SCL Bit D3 của cổng giao tiếp song song (Port C)

Xung nhịp ngõ vào hoặc ngõ ra trong chế độ truyền

19 RD0 Bit D0 của cổng giao tiếp song song (Port D)

20 RD1 Bit D1 của cổng giao tiếp song song (Port D)

21 RD2 Bit D2 của cổng giao tiếp song song (Port D)

22 RD3 Bit D3 của cổng giao tiếp song song (Port D)

23 RC4/SDI/SDA

Bit D4 của cổng giao tiếp song song (Port C) Đường nhập dữ liệu trong mode SPI hoặc đường xuất dữ liệu trong mode I2C-

7

24 RC5/SDO Bit D5 của cổng giao tiếp song song (Port C)

Đường xuất dữ liệu trong mode SPI

Đường dữ liệu trong chế độ truyền nối tiếp đồng bộ

27 RD4 Bit D4 của cổng giao tiếp song song (Port D)

28 RD5/P1B Bit D5 của cổng giao tiếp song song (Port D)

Ngõ ra điều khiển động cơ (B)

29 RD6/P1C Bit D6 của cổng giao tiếp song song (Port D)

Ngõ ra điều khiển động cơ (C)

30 RD7/P1D Bit D7 của cổng giao tiếp song song (Port D)

Ngõ ra điều khiển động cơ (D)

33 RB0/AN12/INT

Bit D0 của cổng giao tiếp song song (Port B) Ngõ vào analog 12 của ADC

Ngắt ngoài

34 RB1/AN10/C12IN3- Bit D1 của cổng giao tiếp song song (Port B)

Ngõ vào analog 10 của ADC

35 RB2/AN8 Bit D2 của cổng giao tiếp song song (Port B)

Ngõ vào analog 8 của ADC

Ngõ vào so sánh C1 hoặc C2 tiêu cực

37 RB4/AN11 Bit D4 của cổng giao tiếp song song (Port B)

Ngõ vào analog 11 của ADC

38 RB5/AN13/T1G

Bit D5 của cổng giao tiếp song song (Port B) Ngõ vào analog 13 của ADC

Ngõ vào Timer 1

39 RB6/ICSPCLK Bit D5 của cổng giao tiếp song song (Port B)

Nối tiếp chương trình đồng hồ

40 RB7/ICSPDAT Bit D7 của cổng giao tiếp song song (Port B)

Chuẩn ICSP để xuất nhập dữ liệu

9

2.2 Động cơ bước

2.2.1 Sơ lược về động cơ bước

Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý hoạt động và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng

cố định rôto vào vị trí cần thiết

Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ

Hình 2.2: Cấu tạo động cơ bước (nguồn internet)

2.2.2 Hoạt động

Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số

10

nhất định Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rô to phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi

Hình 2.3: Sơ đồ hoạt động của động cơ bước (nguồn internet)

Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Cơ điện tử và Tự động hóa, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác Ví dụ: điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điều khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay…

Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng,

ổ đĩa mềm, máy in…

2.2.4 Động cơ bước 103G770-2263

2.3 Giới thiệu phần mềm lập trình vi điều khiển CCS

CCS là trình biên dịch lập trình ngôn ngữ C cho Vi điều khiển PIC của hãng Microchip Chương trình là sự tích hợp của 3 trình biên dịch riêng biệt cho 3 dòng PIC khác nhau là:

- PCB cho dòng PIC 12-bit opcodes

- PCM cho dòng PIC 14-bit opcodes

- PCH cho dòng PIC 16 va 18-bit

Tất cả 3 trình biên dịch này được tích hợp lại vào trong một chương trình bao gồm cả trình soạn thảo và biên dịch là CCS,

Giống như nhiều trình biên dịch C khác cho PIC, CCS giúp cho người sử dụng nắm bắt nhanh được vi điều khiển PIC và sử dụng PIC trong các dự án Các chương

14

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung đề tài

Tên gọi của đề tài đã nói lên được nội dung của đề tài này Đây là đề tài nghiên cứu và thiết kế bộ phận cân bằng máy phát mặt phẳng Laser Nghiên cứu phương pháp cân bằng mặt phẳng, tạo ra mô hình một máy phát mặt phẳng Laser nằm ngang tự động cân bằng có độ chính xác và khả năng ứng dụng cao

Mô hình là sự kết hợp của phần cứng, mạch điện và chương trình điều khiển

- Bộ phận cảm biến được thiết kế và chế tạo đặc biệt có thể nhận ra sự chênh lệch của mặt phẳng trung tâm với mặt phẳng nằm ngang

- Bộ phận phát tía Laser gồm 1 động cơ DC và một đầu phát tia Laser gắn vuông góc lên trục động cơ

3.1.2 Mạch điện

Mạch điện của hệ thống bao gồm các thành phần sau:

- Pin 6V chứa năng lượng cung cấp cho thiết bị hoạt động

để điều khiển cơ cấu chấp hành

- Mạch động lực: nhận tín hiệu từ mạch điều khiển để chạy các động cơ

- Mạch hiển thị: gồm các led hiển thị cho biết trạng thái hoạt động của hệ thống

3.1.3 Chương trình điều khiển

Chương trình điều khiển là chương trình lập trình cho vi điều khiển PIC 16F877A để điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống Chương trình được viết bằng ngôn ngữ C sau đó chuyển qua ngôn ngữ máy và nộp vào chíp vi điều khiển

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Cơ sở lý thuyết

- Tìm hiểu chíp vi điều khiển PIC 16F877A

- Tìm hiểu hoạt động của động cơ bước và cách sử dụng

- Nghiên cứu dựa trên cơ sở lý thuyết về hình học không gian

- Vận dụng các kiến thức đã học về điện tử, cơ khí và lập trình

16

me được bố trí thẳng đứng Khi các vít me quay sẽ dịch chuyển các đai ốc lên xuống

dọc theo trục vít me Các đai ốc này sẽ nâng hạ các góc của mặt phẳng chứa tia laser,

đưa mặt phẳng này về vị trí nằm ngang Các khớp cầu (là các ổ bi tự lựa) được đưa

vào để đảm bảo sự linh hoạt của quá trình dịch chuyển Khi mặt phẳng chứa tia Laser

đã cân bằng một động cơ sẽ quay tia Laser đó tạo ra một mặt phẳng Laser nằm ngang

- Cảm biến được sử dụng để cảm nhận độ lệch của mặt phẳng chứa tia Laser là

một cảm biến được thiết kế đặt biệt gồm một sợi dây kim loại mảnh có đầu trên nối

vào đầu của một ống tròn, đầu dưới nối với một quả nặng đảm bảo cho dây kim loại

luôn thẳng đứng Một mặt phẳng chứa tia Laser gọi là “mặt phẳng trung tâm” được

điều khiển sao cho vuông góc với sợi dây thẳng đứng này, vì vậy nó sẽ là một mặt

phẳng nằm ngang

3.2.4 Phương pháp thiết kế mạch điện

Mạch điện được thiết kế bằng phần mềm Proteus 7.5 Đây là phần mềm chuyên

dùng để thiết kế mạch nguyên lý, mạch in và mô phỏng mạch điện

3.2.5 Phần mềm lập trình và chương trình điều khiển

Đề tài sử dụng phần mềm CCS, phần mềm lập trình và biên dịch ngôn ngữ C

cho vi điều khiển PIC

Nạp chương trình cho vi điều khiển bằng phần mềm WinPic800

Hình 3.1: Sơ đồ hoạt động của hệ thống

17

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Thiết bị phát mặt phẳng Laser là một phần của hệ thống san phẳng mặt ruộng điều khiển bằng tia Laser Khi hoạt động, thiết bị sẽ phát ra một mặt phẳng Laser nằm ngang Một bộ nhận tín hiệu Laser được gắn trên một trụ trên gàu san sau máy kéo sẽ nhận tín hiệu Laser phát tra từ thiết bị phát Laser này và xác định độ cao so với mặt chuẩn từ thiết bị phát Laser sau đó truyền thông tin đến hộp điều khiển lắp trong khoang lái của máy kéo Bộ điều khiển sẽ xử lý tín hiệu nhận được và phát tín hiệu điều khiển đến bộ phận nâng hạ bằng thủy lực để nâng hạ gàu san sao cho nó luôn cách mặt chuẩn Laser một khoảng không đổi (hình 4.1)

Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống san phẳng mặt ruộng bằng Laser

18

4.1 Thiết kế phần cơ khí và cơ cấu chấp hành

Hình 4.2: Bản vẽ kỹ thuật mô hình máy phát mặt phẳng Laser 4.1.1 Thiết kế phần khung

4.1.1.1 Mô tả

Phần khung của mô hình có dạng hình hộp với 4 trụ bằng nhựa cứng Kích thước ngoài của khung là 240x240x268mm (hình 4.2) Khung được chia làm hai ngăn: ngăn dưới chứa các mạch điện (mạch nguồn, mạch vi điều khiển, mạch động lực), pin

và hai động cơ bước; ngăn trên là vùng chứa cơ cấu chấp hành

19

Khung của mô hình được tạo nên bằng cách lắp ráp các trụ và các tấm nhựa lại với nhau bằng các vít và bu lông Ở giữa khung là một vùng trống để lắp đặt bộ phận cảm biến

4.1.1.2 Tính toán thiết kế khung

Để đảm bảo độ bền và chống dao động trong quá trình hoạt động của mô hình đồng thời để dễ dàng trong việc tìm kiếm vật liệu nên 4 trụ ở 4 góc của khung được thiết kế với kích thước 30x30x260mm (hình 4.3)

Hình 4.3: Trụ của khung mô hình

Phần đế và tấm đỡ ở giữa của khung là hai tấm nhựa cứng có kích thước 240x240x8mm Xung quanh khung được gia cố bằng 8 thanh nhựa kích thước 30x232x8mm tạo nên một khối hình hộp vững chắc loại bỏ được sự rung động của các động cơ gây ra trong quá trình hoạt động của mô hình

Hình 4.4: Mặt đế khung mô hình

20

Hình 4.5: Mặt giữa khung mô hình

Hình 4.6: Thanh gia cố của khung

Trong mô hình có sử dụng một bộ cảm biến được thiết kế đặc biệt, phần này sẽ được trình bày rõ ở những phần sau, nên khung cần phải có độ cao đủ để chứa hết bộ cảm biến, hơn nữa cơ cấu chấp hành cần phải có đủ diện tích để hoạt động được tốt hơn nên khung cần được thiết kế sao cho đủ rộng và đủ cao, đồng thời phải đảm bảo

sự cân đối vì vậy kích thước khung 240x240x268mm được lựa chọn

4.1.2 Thiết kế cơ cấu chấp hành

Trong cơ cấu chấp hành (hình 4.7), hai động cơ bước truyền động cho 2 vít me thông qua 2 bộ truyền đai Được truyền động, hai vít me sẽ đẩy hai đai ốc tịnh tiến lên xuống dọc theo chiều trục của nó Các đai ốc này được nối với mặt phẳng trung tâm, là mặt phẳng lắp đặt bộ phận phát Laser, qua các khớp cầu Khi tịnh tiến lên xuống, mỗi