THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHỌN DAO CHO MÁY ĐỘT DẬP

Tấm lưới kim loại có nhiều ưu điểm như hình dạng, kích thước lỗ đa dạng, vật liệu nhẹ, sức bền cao theo tỉ lệ trọng lượng… Tấm lưới kim loại được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thô

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHỌN

DAO CHO MÁY ĐỘT DẬP

Họ và tên sinh viên: TRẦN VĂN THẮNG Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2008-2012

Tháng 6 năm 2012

THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHỌN DAO CHO

Giáo viên hướng dẫn:

Th.S NGUYỄN VĂN CÔNG CHÍNH

Tháng 6 năm 2012

LỜI CẢM ƠN

Đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHỌN DAO CHO MÁY ĐỘT DẬP” được hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của quý thầy cô Khoa Cơ Khí – Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Th.S LÊ VĂN BẠN - trưởng bộ môn Điều Khiển Tự Động đã hướng dẫn, giúp đỡ,động viên em trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Em xin cảm ơn thầy Th.S NGUYỄN VĂN CÔNG CHÍNH đã hướng dẫn, giúp

đỡ em hoàn thành đề tài này

Con tỏ lỏng biết ơn sâu sắc đến bố mẹ và gia đình đã luôn động viên, giúp đỡ con trong thời gian thực hiện đề tài

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong bộ môn Điều Khiển

Tự Động và các bạn lớp DH08TD nói riêng, quý thầy cô và các bạn trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung đã góp ý, giúp đõ em hoàn thành đề tài

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện:

Trần Văn Thắng

Đề tài gồm hai phần chính:

 Tìm hiểu, khảo sát máy đột dập chọn dao thủ công

 Ứng dụng vi điều khiển để thiết kế, chế tạo bộ điều khiển chọn dao tự động cho máy

Đề tài được thực hiện tại Bộ Môn Điều Khiển Tự Động trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, từ ngày 19/03/2012 đến ngày 10/6/2012

Kết quả đạt được:

 Thiết kế chế tạo thành công bộ điều khiển tự động chọn số đầu dao trên máy

 Ứng dụng vi điều khiển PIC16F887 để điều khiển vị trí dao

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i 

LỜI CẢM ƠN ii 

TÓM TẮT iii 

MỤC LỤC iv 

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii 

DANH SÁCH CÁC BẢNG x 

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT xi 

Chương 1 1 

MỞ ĐẦU 1 

1.1.  Đặt vấn đề 1 

1.2.  Mục đích của đề tài 1 

1.2.1  Mục đích chung 1 

1.2.2  Mục đích cụ thể của đề tài 2 

1.3.  Giới hạn đề tài 2 

Chương 2 3 

TỔNG QUAN  TRA CỨU TÀI LIỆU 3 

2.1.  Tổng quan về tấm lưới kim loại 3 

2.2.  Tìm hiểu về máy đột dập lỗ tấm kim loại 4 

2.2.1  Tìm hiểu máy đột thủy lực Nitto Kohki HS11-1624 4 

2.2.2  Tìm hiểu máy đột dập CNC Tailift HP1250 5 

2.3.  Tổng quan về động cơ điện một chiều  hộp giảm tốc 6 

2.4.  Tổng quan về Xylanh khí nén 8 

2.5.  Tìm hiểu cảm biến quang thu  phát chữ U 9 

2.6.  Tra cứu linh kiện điện tử 10 

2.6.1  Tìm hiểu L298 10 

2.6.2  Tìm hiểu ULN2803 12 

2.6.3  Tìm hiểu Relay 5 chân 13 

2.7.  Tìm hiểu vi điều khiển PIC16F887 13 

2.8.  Tìm hiểu bộ hiển thị LCD16x2 16 

2.9.  Tìm hiểu phần mềm lập trình MIKROC PRO FOR PIC 18 

2.10. Tìm hiểu mạch nạp và chương trình nạp cho vi điều khiển PIC16F887 19 

Chương 3 22 

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 22 

3.1.  Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài 22 

3.1.1  Địa điểm 22 

3.1.2  Thời gian 22 

3.2.  Phương pháp nghiên cứu 22 

3.3.  Phương tiện thực hiện 22 

Chương 4 23 

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 23 

4.1.  Tìm hiểu, khảo sát máy đột dập thủ công Turret Punch No 12 23 

4.2.  Khảo sát phần cơ khí cho máy 24 

4.3.  Thực hiện phần cơ khí 30 

4.3.1  Chế tạo bánh dẫn động chọn vị trí đĩa quay chính 30 

4.3.2  Chế tạo chi tiết cánh tay đòn ép dao đột 30 

4.3.3  Chế tạo các chi tiết gắn xylanh ép dao đột 31 

4.3.4  Chế tạo các chi tiết gắn xylanh chốt mâm dao 33 

4.3.5  Chế tạo giá đỡ động cơ 34 

4.3.6  Thực hiện lắp các chi tiết lên máy 35 

4.4.  Thực hiện bố trí cảm biến 35 

4.5.  Thiết kế phần điều khiển 36 

4.5.1  Sơ đồ khối nguyên lý điều khiển 36 

4.5.2  Thiết kế mạch nguồn 37 

4.5.3  Thiết kế mạch điều khiển động cơ DC 38 

4.5.4  Thiết kế mạch điều khiển xylanh khí nén 39 

4.5.5  Thiết kế mạch hiển thị LCD 16x2 40 

4.5.6  Thiết kế mạch điều khiển chung 41 

4.6.  Thực hiện phần mềm 44 

4.6.1  Sơ đồ khối phần mềm 44 

4.6.2  Lưu đồ giải thuật 44 

4.6.3  Chương trình cho vi điều khiển 48 

Chương 5 49 

KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 49 

5.1.  Kết quả 49 

5.1.1.  Về phần cơ khí 49 

5.1.2.  Về phần điện tử 50 

5.1.3.  Máy sau khi được chế tạo hoàn chỉnh 51 

5.1.4.  Chạy thử nghiệm máy 52 

5.2.  Chạy khảo nghiệm, đánh giá kết quả 55 

5.2.1.  Thời gian, địa điểm chạy khảo nghiệm 55 

5.2.2.  Mục đích khảo nghiệm 55

5.2.3.  Phương pháp bố trí khảo nghiệm 55

5.2.2.  Kết quả khảo nghiệm 56

5.3.  Thảo luận 56 

Chương 6 55 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 

6.1.  Kết luận 55 

6.2.  Kiến nghị 55 

TÀI LIỆU THAM KHẢO  

PHU LỤC.   …

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Tấm lưới kim loại lỗ tròn 3 

Hình 2.2 Tấm lưới kim loại lỗ vuông 3 

Hình 2.3 Tấm lưới kim loại lỗ Oval 3 

Hình 2.4 Tấm lưới kim loại lỗ lục giác 3 

Hinh 2.5 Một số dạng tấm lưới kim loại khác 4 

Hình 2.6 Máy đột lỗ Nitto Kohki HS11-1624 4 

Hình 2.7 Bộ phận bơm thủy lực 5 

Hình 2.8 Bộ phận đột 5 

Hình 2.9 Máy đột tấm kim loại Tailift HP1250 6 

Hình 2.10 Động cơ điện một chiều – hộp giảm tốc 7 

Hình 2.11 Điều khiển chiều quay động cơ 7 

Hình 2.12 Hình dạng Xylanh khí nén 8 

Hình 2.13 Cấu tạo của xylanh khí nén 9 

Hình 2.14 Sơ đồ chân của cảm biến thu phát chữ U 9 

Hình 2.15 Sơ đồ chân L298 10 

Hình 2.16 Sơ đồ khối L298 11 

Hình 2.17 Sơ đồ kết nối động cơ với L298 11 

Hình 2.18 Sơ đồ chân ULN2803 12 

Hình 2.19 Sơ đồ chân Relay 5 chân 13 

Hình 2.20 Sơ đồ khối của PIC16F887 15 

Hình 2.21 Sơ đồ chân của PIC16F887 15 

Hình 2.22 Hình dạng LCD16x2 16 

Hình 2.23 Sơ đồ chân và kết nối LCD16x2 16 

Hình 2.24 Giao diện chính của MikroC Pro for PIC 18 

Hình 2.25 Tạo một Project mới để viết chương trình 18 

Hình 2.26 Cài đặt lại Project 19 

Hình 2.27 Mạch nạp Burn-E 19 

Hình 2.28 Sơ đồ kết nối chân vi điều khiển với mạch nạp 20 

Hình 2.29 Giao diện chính phần mềm Burn-E 20 

Hình 4.1 Cấu tạo máy đột dập lỗ thủ công 23 

Hình 4.2 Cấu tạo phần đế máy của máy đột dập thủ công 24 

Hình 4.3 Hình ảnh cấu tạo phần đế máy đột dập chọn dao tự động 25 

Hình 4.4 Cấu tạo phần thân máy của máy đột dập thủ công 26 

Hình 4.5 Hình ảnh cấu tạo phần thân máy đột dập chọn dao tự động 27 

Hình 4.6 Hộp điều khiển 28 

Hình 4.7 Mô hình máy đột dập chọn dao tự động 29 

Hình 4.8 Bánh dẫn động 30 

Hình 4.9 Cánh tay đòn 30 

Hình 4.10 Đầu nối cán piston ép dao đột 31 

Hình 4.11 Đế gắn xylanh đẩy ép dao 32 

Hình 4.12 Giá đỡ xylanh 32 

Hình 4.13 Đế gắn xylanh đẩy chốt mâm dao dưới 33 

Hình 4.14 Đế gắn xylanh đẩy chốt mâm dao trên 33 

Hình 4.15 Đầu nối cán piston chốt mâm dao dưới 34 

Hình 4.16 Giá đỡ động cơ 34 

Hinh 4.17 Bản lề giá đỡ động cơ 34 

Hình 4.18 Bố trí cảm biến 35 

Hình 4.19 Thanh chắn cảm biến 35 

Hình 4.20 Sơ đồ khối nguyên lý điều khiển 37 

Hình 4.21 Mạch nguồn 38 

Hình 4.22 Mạch nguyên lý điều khiển động cơ DC 39 

Hình 4.23 Mạch nguyên lý điều khiển xylanh khí nén 40 

Hình 4.24 Mạch nguyên lý hiển thị LCD 16x2 41 

Hình 4.25 Mạch nguyên lý điều khiển chung 42 

Hình 4.26 Sắp xếp linh kiện cho mạch 43 

Hình 4.27 Chạy dây cho mạch 43 

Hình 4.28 Mạch layout được đổ đồng hoàn chỉnh 43 

Hình 4.29 Sơ đồ khối phần mềm 44 

Hình 4.30 Lưu đồ giải thuật 47 

Hình 4.31 Chương trình cho vi điều khiển 48 

Hình 5.1 Hình ảnh động cơ, xylanh đột, xylanh chốt và cảm biến được gắn lên đĩa quay chính mang cối, chày trên 49

Hình 5.2 Hình ảnh động cơ, xylanh chốt, cảm biến được gắn lên đĩa quay chính dưới ……… 50

Hình 5.3 Hình ảnh mạch điều khiển sau khi hoàn thành 50

Hình 5.4 Hình ảnh kết nối mạch điều khiển với nút điều khiển, màn hình LCD 16x2, máy biến áp 51 

Hình 5.5 Hình ảnh mạch điều khiển được gắn vào hộp điều khiển hoàn chỉnh 51 

Hình 5.6 Máy được lắp ráp hoàn chỉnh nhìn từ bên cạnh 52

Hình 5.7 Máy được lắp ráp hoàn chỉnh nhìn từ trên xuống 52 

Hình 5.8 Hệ thống máy trước khi chạy thử nghiệm……….………53

Hình 5.9 Hình ảnh màn hình hiển thị ban đầu 53

Hình 5.10 Hình ảnh các bước cài đặt chọn dao chạy thử nghiệm máy 54

Hình 5.11 Hình ảnh thứ tự các bước chọn dao 56

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1: Những thông số của cảm biến 10 

Bảng 2: Tín hiệu điều khiển động cơ 12 

Bảng 3: Chức năng các chân của LCD16x2 17 

Bảng 4 : Bảng mã tín hiệu cảm biến 34 

Bảng 5: Kết quả khảo nghiệm 56

 ADC : Analog to Digital Converter

 DAC : Digital to Analog Converter

 WG : Wave Guide

 PWM : Pulse Width Modulation

 UART : Universal Asynchronous Receiver Transmitter

 RISC: Reduced Instructions Set Computer

 MPU : Main Processing Unit

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Tấm lưới kim loại là gi ?

Tấm lưới kim loại là những kim loại dạng tấm như: tấm thép, tấm inox, tấm nhôm…được đột lỗ với hình dạng và kích thước của khuôn đột đã định hình sẵn ( hay còn gọi là chày - cối) theo dạng lưới

Tấm lưới kim loại có nhiều ưu điểm như hình dạng, kích thước lỗ đa dạng, vật liệu nhẹ, sức bền cao theo tỉ lệ trọng lượng…

Tấm lưới kim loại được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống thông gió, các bộ phận sàn lọc, lưới bảo vệ, các bộ phận cần giảm trọng lượng, trang trí các bề mặt, đồ dùng gia dụng, các bề mặt có yêu cầu bắt bu lông hay ốc vít…

Để có những tấm lưới kim loại đột lỗ đạt yêu cầu về kiểu lưới, độ chính xác các

lỗ và tính thẫm mỹ cao thì cần có nhũng máy chuyên dụng để đột dập lỗ

Hiện nay trên thị trường giá của một máy đột dập lỗ tấm kim loại được nhập từ nước ngoài với giá rất cao và chủ yếu dùng trong công nghiệp với quy mô sản xuất lớn như: máy đột dập CNC, máy đột dập liên hợp, máy đột dập thủy lực…

Đới với quy mô sản xuất vừa và nhỏ thì những máy đột dập lỗ hiện nay chưa thể đáp ứng được yêu cầu về tính năng và chi phí đầu tư

Với những lý do trên và được sự hướng dẫn của thầy Th.S Nguyễn Văn Công Chính, em đã tiến hành thực hiện đề tài “THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN

TỰ ĐỘNG CHỌN DAO CHO MÁY ĐỘT DẬP” nhằm giảm chi phí đầu tư nhưng vẫn đáp ứng được tính năng tương đối của máy đột dâp

 Viết chương trình trên MikroC Pro For Pic, ứng dụng vi điều khiển PIC16F887

để điều khiển, hiển thị chế độ làm việc

Chương 2

2.1 Tổng quan về tấm lưới kim loại

Tấm lưới kim loại là những tấm thép được gia công theo phương pháp gia công

áp lực, dưới tác dụng của ngoại lực tại vị trí tác động làm cho tấm kim loại từ biến dạng đàn hồi sang biến dạng déo, cuối cùng là biến dạng cắt tạo ra những lỗ với kích thước và hình dạng theo khuôn đột

Ngày xưa với công nghệ đột dập còn hạn chế nên tấm kim loại chủ yếu được gia công bằng phương pháp thủ công vì vậy chưa đa dạng về hình dạng và kích thước

lỗ đột

Với công nghệ hiện đại ngày nay như: máy đột dập CNC, máy đột thủy lực do

đó tấm lưới kim loại đa dạng về hình dạng, kích thước lỗ đột và đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng

Một số dạng tấm lưới kim loại thông dụng:

Ngoài những tấm lưới kim loại có hình dạng lỗ thông dụng trên còn có những tấm kim loại với hình dạng lỗ khác tùy vào yêu cầu mục đích sử dụng của người dùng

Hinh 2.5 Một số dạng tấm lưới kim loại khác

Ứng dụng của tấm kim loại đột lỗ:

Trong nông nghiệp,tấm kim loại đột lỗ thường được sử dụng nhiều để làm sàng, phân loại hoặc nghiền nông sản, thức ăn cho gia súc, gia cầm

Trong các lĩnh vực khác, tấm kim loại đột lỗ được ứng dụng nhiều để làm cửa thông khí cho các tủ mạng, tủ server, lưới bảo vệ đồng thời làm mát cho các bộ phận của máy và động cơ của các loại xe, ngoài ra còn được ứng dụng nhiều trong xây dựng, trang trí nội thất và các đồ gia dụng có tính thẩm mỹ cao

2.2 Tìm hiểu về máy đột dập lỗ tấm kim loại

2.2.1 Tìm hiểu máy đột thủy lực Nitto Kohki HS11-1624

Máy đột Nitto Kohki HS11-1624 thuộc hãng sản xuất Nitto Kohki xuất xứ Nhật Bản, máy có kết cấu nhỏ gọn, di chuyển dễ dàng, dễ điều khiển, độ chính xác cao Máy chỉ có một đầu dao trên mâm dao, vì vậy trong quá trình đột muốn thay đổi kích thước hình dạng lỗ đột thì phải thay dao bằng thủ công

Máy có kết cấu nhỏ gọn phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ lẻ và đột những tấm kim loại có diện tích nhỏ

Hình 2.6 Máy đột lỗ Nitto Kohki HS11-1624

Cấu tạo bộ phận bơm thủy lực:

Hình 2.7 Bộ phận bơm thủy lực

Cấu tạo bộ phận đột:

Hình 2.8 Bộ phận đột

Nguyên lý hoạt động của máy đột lỗ Nitto Kohki HS11-1624:

Khi nguồn được cấp, máy bơm hoạt động bơm dầu thủy lực từ bộ phận bơm theo ống dẫn đến bộ phận đột với áp suất lớn, ta đặt tấm kim loại cần đột giữa chày - cối và tiếp xúc với mặt phẳng của cối, khi nhấn nút điều khiển trên bộ phận đột thì chày được ép xuống với một lực lớn lên tấm kim loại kết hợp với cối tạo ra lỗ đột

2.2.2 Tìm hiểu máy đột dập CNC Tailift HP1250

Máy đột dập tấm kim loại Tailift HP1250 thuộc hãng sản xuất Taiwan xuất xứ Đài Loan, máy có 36 đầu dao trên mâm dao được điểu khiển bởi bộ điều khiển CNC

Fanuc Oi – PC nên độ chính xác rất cao, tuy nhiên chi phí đầu tư cho một máy là khá lớn

Hình 2.9 Máy đột tấm kim loại Tailift HP1250

Nguyên lý hoạt động của máy:

Sau khi cấp nguồn cho máy, đưa tấm kim loại cần đột lỗ lên mặt sàn và được giữ chặt bởi bộ phận di chuyển thông qua nút diều khiển Chương trình điều khiển được xây dựng trực tiếp từ bộ điều khiển CNC hoặc từ bên ngoài đưa vào bộ điều khiển, sau khi chương trình được đổ xuống, máy sẽ điều khiển mâm dao để chọn dao,

bộ phận di chuyển để chọn vị trí cần đột lỗ cho tấm kim loại theo yêu cầu của chương trình CNC đã soạn

2.3 Tổng quan về động cơ điện một chiều  hộp giảm tốc

Động cơ điện một chiều – hộp giảm tốc là động cơ hoạt động với dòng điện một chiều hay còn gọi là động cơ DC có gắng bộ giảm tốc

Hình 2.10 Động cơ điện một chiều – hộp giảm tốc

Ưu điểm lớn nhất so với các loại động cơ khác như động cơ xoay chiều, động

cơ không đông bộ thì động cơ DC dễ điều khiển và khả năng quá tải

Động cơ DC gồm hai bộ phận chình: phần quay (phần ứng) hay còn gọi là Roto, phần tĩnh (phần cảm) hay còn gọi là Stato

Động cơ điện một chiều hoạt động do lực tương tác của từ trường giữa Roto và Stato làm cho Roto chuyển động quay

Điều khiển chiều quay, đầu tiên ta cấp nguồn điện một chiều vào hai đầu của động cơ, nếu cấp điện dương vào một đầu, đầu còn lại cấp điện âm thì động cơ quay theo chiều cố định, nếu đổi điện cực thì động cơ quay theo chiều ngược lại

Hình 2.11 Điều khiển chiều quay động cơ

Điều khiển tốc độ động cơ, ta có thể điểu khiển theo một trong các phương pháp như:

 Điều chỉnh tham số động cơ

 Điều chỉnh điện áp nguồn

 Điều chỉnh cấu trúc động cơ

Hộp giảm tốc là một bộ truyền bánh răng được gắng đồng trục với động cơ có tỉ

số truyền thấp, mục đích giảm số vòng quay của động cơ, tăng mômen trục động cơ

Tốc độ của hộp giảm tốc tính theo công thức:

      (vòng /phút)

V 1 : tốc độ của hộp giảm tốc

V 2 : tốc độ của động cơ ( vòng/phút) X: tỉ số truyền của hộp giảm tốc

Ví dụ nếu động cơ có tốc độ quay với 4500 vòng/phút qua hộp giảm tốc với tỉ

số truyền 1:150 thì tốc độ của trục hộp giảm tốc quay với tốc độ là:

 Dễ điều khiển

 Các thiết bị khí nén có cấu tạo nhỏ gọn

 Chi phí cho các thiết bị điều khiển tương đối rẻ

 Nguồn khí nén dồi dào, dễ vận chuyển và lưu trữ

Cấu tạo của một xylanh khí nén:

Hình 2.13 Cấu tạo của xylanh khí nén

Cấu tạo xylanh gồm các phần chính sau:

1: Ngõ cấp khí nén 5: Nắp phía trước

2: Nắp phía sau 6: Piston

3: Thành ngoài thân xylanh 7: Cán Piston

4: Thành trong xylanh 8: Bộ gioăng phớt làm kín và chịu lực

Khi chọn dùng xylanh các thông số ta cần quan tâm là đường kính piston, đường kính lòng xylanh, và hành trình làm việc

Lực xylanh được tính theo công thức:

F= p.A (N)

P: áp suất khí nén ngõ vào xylanh

2.5 Tìm hiểu cảm biến quang thu  phát chữ U

Cảm biến quang thu phát chữ U là loại cảm biến phát hiện vật theo ánh sáng hồng ngoại, gồm một cực phát và một cực thu đặt đối diện nhau và cùng đặt trong một

vỏ bằng nhựa (kim loại) có dạng hình chữ U

Hình 2.14 Sơ đồ chân của cảm biến thu phát chữ U

Bảng 1: Những thông số của cảm biến

Nguyên lý hoạt động, khi cấp nguồn 5VDC cho cảm biến (chân 1 và 2), cực phát sẽ phát ra ánh sáng dưới dạng tia hồng ngoại, đồng thời kích cực thu dẫn điện và xuất tín hiệu điện áp ngõ ra Vo (chân 3) Nếu giữa hai cực có vật chắn ngang làm cho tia sáng hồng ngoại bị giáng đoạn nên tín hiệu ngõ ra Vo bị tạm ngắt đến khi nào không có vật chắn giữa hai cực thu – phát thì ngõ ra Vo có tín hiệu

2.6 Tra cứu linh kiện điện tử

2.6.1 Tìm hiểu L298

L298 là một driver chíp tích hợp sẵn hai cầu H bên trong, với chuẩn điều khiển TTL, L298 không có diode nội bảo vệ Mosfet, mỗi cầu H chịu tải tối đa là 2A, điện áp 40VDC, nếu nối hai cầu H song song lại với nhau có thể đạt 4A

Hình 2.15 Sơ đồ chân L298

Hình 2.16 Sơ đồ khối L298

Hình 2.17 Sơ đồ kết nối động cơ với L298

Nguyên lý hoạt động, xét một cầu H trong L298 và được kết nối với động cơ như Hình 2.14 :

 Khi cho Ven lên mức cao (Ven = 1) nếu C được kích mức cao (C= 1), D kích mức thấp (C=0) thì động cơ quay theo một chiều cố dịnh, nếu đổi ngược mức logic của C và D thì động cơ sẽ đổi chiều ngược laị, nếu C và D

cùng mức logic thì động cơ dừng nhanh

 Khi cho Ven ở mức thấp (Ven=0), mức logic C và D tùy ý thì động cơ sẽ

dừng tự do ( hay dừng từ từ)

 Cầu H còn lại được két nối và điều khiển tương tự như trên

Bảng 2: Tín hiệu điều khiển động cơ

2.6.2 Tìm hiểu ULN2803

ULN2803 là IC đệm dòng và đảo tín hiệu dòng (dòng dẫn lên đến 500mA), gồm có 8 kênh mỗi kênh là một transistor darlington NPN, giao tiếp được với vi điều khiển, được ứng dụng nhiều trong các mạch điều khiển, đặc biệt là dùng để kích Relay, đệm dòng cho các mạch led quang báo, led ma trận…

Hình 2.18 Sơ đồ chân ULN2803

Nguyên lý hoạt động, khi ta kích mức 1 (áp dương) cho một ngõ vào thì ngõ ra tương ứng là mức 0 (ngõ ra kéo xuống mass), dòng được khuếch đại lớn tới 500mA, nếu ta kích mức 0 cho ngõ vào thì ngõ ra không có tín hiệu

2.6.3 Tìm hiểu Relay 5 chân

Relay dùng để đóng ngắt các thiết điện, điện tử, gồm có một cuộn hút và các tiếp điểm đóng ngắt

Hình 2.19 Sơ đồ chân Relay 5 chân

Nguyên lý hoạt động, khi chân 1 được kích thì cuộn hút hút làm cho tiếp điểm thường hở ( chân 3 và 4) đóng đồng thời tiếp điểm thường đóng (chân 3 và 5) sẽ hở, tùy vào yêu cầu sử dụng mà nối ghép relay với thiết bị điều khiển vào tiếp thường đóng hay thường hở

2.7 Tìm hiểu vi điều khiển PIC16F887

Vi điều khiển (VĐK) là một hệ thống vi xử lý tích hợp trong một chíp vi mạch,hay còn gọi là vi điều khiển đơn chíp

VĐK được ứng dụng nhiều trong các sản phẩm điều khiển tự động và các thiết

bị như hệ thống kiểm soát động cơ ô tô, thiết bị y tế, điều khiển từ xa, máy móc văn phòng, đồ chơi, các hệ thống nhúng…

VĐK được thiết kế nhỏ gọn nhưng tích hợp nhiều tính năng, nên ta có thể nói

so với các bộ được thiết kế riêng biệt như: bộ vi xử lý, bộ nhớ, các cổng I/O…thì dùng

vi điều khiển kinh tế hơn, linh hoạt hơn trong quá trình điều khiển

Một trong những dòng VĐK được dùng nhiều hiện nay là vi điều khiển PIC mà đặc biệt là PIC16F887

Vi điều khiển PIC16F887 là sản phẩm của hãng Microchip, thuộc dòng power Nó có tất cả các tính năng của một vi điều khiển hiện đại thường có, giá thành tương đối thấp, dễ tìm

Low-VĐK PIC16F887 là một giải pháp lý tưởng trong các ứng dụng như: kiểm soát các quá trình khác nhau trong ngành công nghiệp, thiết bị điều khiển máy, đo lường

Vì vậy trong đề tài em cũng đã chọn và dùng vi điều khiển PIC16F887 để điều khiển bộ chọn dao tự động

 Một số tính năng chính của vi điều khiển PIC16F887:

 Kiến trúc Harvard (vs Von Neumann), tập lệnh RISC (Reduced Instructions Set Computer) (vs Complexed Instructions Set Computer)

 Thạch anh gắn ngoài tối đa 20MHz

 Tần số dao động nội hoạt động ổn định và chính xác, cho phép lựa chọn tần số

từ 8 MHz đến 31 kHz

 Nguồn cung cấp điện áp 2.0V-5.5V

 Tiết kiệm điện năng Sleep Mode

 Brown-out Reset (BOR) với các tùy chọn phần mềm điều khiển

 5 ports (A,B,C,D,E), 35 chân xuất nhập (I/O pins)

 Bộ nhớ chương trình FLASH 8Kx 14words, có thể được lập trình lại lên đến 100.000 lần

 In-Circuit Serial trình lựa chọn, chip có thể được lập trình ngay cả khi nhúng trong thiết bị mục tiêu

 Bộ nhớ EEPROM với 256 byte, dữ liệu có thể được viết xóa hơn 1.000.000 lần

 Bộ nhớ RAM với 368 byte

 Bộ chuyển đổi A / D 14-kênh, độ phân giải 10-bit

 3 bộ định thời (timer)

 Bộ đếm xung thời gian (Watch-dog Timer)

 Bộ điều khiển độ rộng xung PWM

 Bộ kết nối USART, hỗ trợ RS-485, RS-232 và LIN2.0, Auto-Detect Baud

 Giao tiếp đồng bộ Serial Port (MSSP), hỗ trợ chế độ SPI và I2C

Hình 2.20 Sơ đồ khối của PIC16F887

 Sơ đồ chân và chức năng của vi điều khiển PIC16F887

Hình 2.21 Sơ đồ chân của PIC16F887

Vi điều khiển PIC16F887 có tấc cả 5 PORT với 35 chân điều khiển I/O :

 PORTA (RA0 – RA7): là cổng I/O 8 bit, tích hợp bộ chuyển đổi A/D, ngõ vào tham chiếu, so sánh, bộ định thời Timer, ngõ vào thạch anh ngoài,và các chức năng đặc biệt của vi điều khiển

 PORTB (RB0 – RB7) :là cổng I/O 8 bit, tích hợp bộ chuyển đổi A/D, bộ định thời Timer, và các chức năng đặc biệt của Vi điều khiển

 PORTC (RC0 – RC7): là cổng I/O 8 bit, tích hợp bộ định thời Timer, điều khiển độ rộng xung PWM, giao tiếp USART, và các chức năng đăc biệt của vi điều khiển

 PORTD (RB0 – RB7): là cổng I/O 8 bit, điều khiển độ rộng xung PWM, và các chức năng đăc biệt của vi điều khiển

 VCC: điện áp nguồn nuôi

 GND: nối đất

 MCLR: chức năng khởi động lại vi điều khiển

 OSC1, OSC2: ngõ vào gắng thạch anh ngoài

Bảng 3: Chức năng các chân của LCD16x2

4 RS Chân chọn thanh ghi (Register select )

5 RW Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write)

7 -

14

DB0 – DB7

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU

 Nếu RS = 0 ở chế độ ghi lệnh như xóa màn hình , bật tắt con trỏ…

 Nếu RS =1 ở chế độ ghi dữ liệu như hiển thị ký tự , chữ số lên màn hình

 Chân đọc, ghi R/W (Read/Write): nếu R/W = 0 thì cho phép ghi thông tin lên LCD, nếu R/W = 1 thì đọc thông tin ra LCD

 Chân cho phép EN (Enable): dùng để chốt dữ liệu LCD, khi đưa dữ liệu vào LCD ta cần cấp 1 xung có độ rộng tối thiểu 450ns từ mức cao xuống mức thấp

để chốt dữ liệu vào LCD

 Chân D0 – D7: Đây là 8 chân dữ liệu 8 bít, khi RS =1 thì dữ liệu được trao đổi với thiết bị điều khiển để gửi và đọc nội dung từ thanh ghi LCD

2.9 Tìm hiểu phần mềm lập trình MIKROC PRO FOR PIC

Là phần mềm lập trinh dùng ngôn ngữ C, ngôn ngữ lập trình cao cấp để thay thế cho ngôn ngữ hợp ngữ vì có cấu trúc câu lệnh đơn giản, có tính năng tương tự, dễ viết chương trinh

Giao diện chính của MikroC PRO for PIC gồm:

 Thanh menu bar

 Thanh toolbar

 Vùng viết chương trình

Hình 2.24 Giao diện chính của MikroC Pro for PIC

Cách tạo Project mới để viết chương trình

Hình 2.25 Tạo một Project mới để viết chương trình

 Project Name: đặt tên cho project

 Project Forder: nơi lưu project

 Device Name: chọn dòng PIC để viết chương trình

 Device Clock: chọn tần số thạch anh

Cài dặt Project chọn lại tần số thạch anh, và dòng vi điều khiển PIC

Hình 2.26 Cài đặt lại Project 2.10 Tìm hiểu mạch nạp và chương trình nạp cho vi điều khiển PIC16F887

Mach nạp dùng ở đây là mạch nạp Burn-E kết nối cổng USB, nạp bằng phần mềm Burn-E

Hình 2.27 Mạch nạp Burn-E

Mạch nạp Burn-E được kết nối ví điều khiển PIC16F887 qua 5 chân:

Chân Burn-E Chân PIC16f887

Hình 2.28 Sơ đồ kết nối chân vi điều khiển với mạch nạp

Giao diện chính phần mềm Burn-E

Hình 2.29 Giao diện chính phần mềm Burn-E

Các vùng chức năng của phần mềm:

1: Chọn dòng VĐK 4: Mở chương trình cần nạp 2: Kiểm tra kết nối VĐK 5: Nạp chương trình vào VĐK 3: Xóa chương trình cũ VĐK 6: Vùng hiển thị

Các bước nạp chương trinh như sau:

 Kết nối mạch nạp với VĐk như Hình 2.28

 Chọn dòng vi điều khiển trên phần mềm Burn-E

 Kiểm tra kết nối giữa mạch nạp với VĐK

 Xóa chương trình cũ trên VĐk

 Mở chương trình cần nạp vào VĐk

 Nạp chương trình

Chương 3

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU

3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài

3.1.1 Địa điểm

Đề tài được thực hiện và khảo nghiệm tại xưởng thực hành thuộc bộ môn Điều Khiển Tự Động, khoa Cơ Khí – Công Nghệ trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

3.2 Phương pháp nghiên cứu

 Khảo sát phần cứng cơ khí máy đột dập có sẵn

 Nguyên lý làm việc của máy

 Chọn phương án điều khiển tự động chọn dao đột

3.3 Phương tiện thực hiện

 Máy đột dập lỗ thủ công Turret Punch No 12

Chương 4

THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

4.1 Tìm hiểu, khảo sát máy đột dập thủ công Turret Punch No 12

Máy đột dập lỗ thủ công Turret Punch No 12 là sản phẩm của hãng Di-Acro xuất xứ từ Mỹ

Thông số chính của máy:

 Máy có hai đĩa quay mang đầu dao(cối , chày) quay độc lập nhau

 Trên mỗi đĩa quay có 12 vị trí gắn đầu dao để chọn

 Máy được vận hành bằng phương pháp thủ công

Nguyên bản cấu tạo của máy đột dập chọn dao thủ công

Hình 4.1 Cấu tạo máy đột dập lỗ thủ công

Máy có cấu tạo gồm các bộ phận chính sau:

1: Thân máy 6: Cơ cấu cam

3: Đĩa quay chính dưới mang cối, chày 8: Chốt mâm dao trên

4: Đĩa quay chính trên mang cối, chày 9: Chốt mâm dao dưới

5: Cánh tay đòn 10: Cánh tay đòn chốt dao

Nguyên lý hoạt động của máy: đưa tấm thép cần đột dập lỗ vào đúng vị trí giữa hai đĩa quay 3 và 4 có gắn bộ dao đột (cối, chày), chọn đường kính dao cần đột bằng cách dùng tay quay hai mâm dao, sao cho hai mâm trên và dưới có kích thước chày- cối tương ứng trùng khớp kích thước nhau, dùng đòn bẫy 10 tác động chốt 8 để cố định đĩa quay trên 4, đẩy chốt 9 để chốt đĩa quay dưới, dùng cánh tay đòn 5 kéo xuống đồng thời cơ cấu cam 6 tác động cơ cấu ngàm 7 xuống đồng thời ép dao trên đĩa quay

4 xuống kết hợp với dao trên đĩa quay 3 tạo ra lỗ đột

4.2 Khảo sát phần cơ khí cho máy

Trên cở sở tìm hiểu, khảo sát máy đột dập chọn dao thủ công, ta tiến hành chọn phương án thiết kế chế tạo bộ điều khiển chọn dao tự động cho máy, máy được cấu tạo gồm 3 phần:

 Đĩa quay chính dưới mang cối, chày

 Cơ cấu chốt đĩa quay

Hình 4.2 Cấu tạo phần đế máy của máy đột dập thủ công

Nguyên lý làm việc của phần đế máy chọn dao thủ công:

Muốn chọn vị trí dao (cối chày) trên đĩa quay chính ta dùng tay để quay đĩa quay đến vị trí cần chọn, sau đó dùng tay tác động cơ cấu chốt để định vị trí của đĩa quay, kết hợp với cối chày tương ứng trên phần đế tạo ra lỗ đột, sau khi hoàn thành lỗ đột ta đưa cơ cấu chốt về vị trí ban đầu để tiếp tục chu trình làm việc mới

Qua tìm hiểu, khảo sát cấu tạo, nguyên lý làm việc của phần đế ở trên ta chọn phương án thiết kế bộ phận chọn dao tự động cho phần đế như sau:

 Dùng động cơ gắn bánh dẫn để truyền động cho đĩa quay quay chọn vị trí dao

 Dùng xy lanh để tác động cơ cấu chốt chốt vị tí đĩa quay

 Dùng cảm biến để xác định vị trí dao cần chọn

Hình ảnh mô phỏng bộ phận đế khi được thiết kế phần chọn dao tự động:

Hình 4.3 Hình ảnh cấu tạo phần đế máy đột dập chọn dao tự động

Đế máy chọn dao tự động được cấu tạo từ các bộ phận chính sau:

10) Xy lanh khí nén 11) Cơ cấu chốt 12) Chốt đinh vị 13) Động cơ 1

Nguyên lý làm việc của đế máy chọn dao tự động:

Bánh đẫn được gắn đồng trục với động cơ và được ép chặc vào đĩa quay 9, khi động cơ quay làm bánh dẫn 3 quay đồng thời truyền động cho đĩa mang cối, chày quay

để chọn vị trí cối, chày cần đột

Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến , sau khi xử lý và so sánh với dữ liệu cài đặt ban đầu thì xuất tín hiệu điều khiển để điều khiển động cơ dừng tại vị trí cần chọn, đồng thời điều khiển xylanh đẩy cơ cấu chốt tác động vào chốt để chốt cố định

vị trí đĩa quay cho dễ làm việc

4.2.2 Phần thân máy

Nguyên bản cấu tạo phần thân máy đột dập thủ công gồm các bộ phận chính:

 Thân

 Cơ cấu chốt

 Đĩa chính trên mang cối, chày

 Cơ cấu cam ép dao đột

 Cánh tay đòn tạo lực đột

Hình 4.4 Cấu tạo phần thân máy của máy đột dập thủ công

Nguyên lý làm việc của phần thân máy chọn dao thủ công:

Muốn chọn vị trí cối chày trên đĩa quay chính ta dùng tay để quay đĩa quay đến

vị trí cần chọn, sau đó dùng tay tác động cơ cấu chốt để định vị trí của đĩa quay, tiếp theo dùng cánh tay đòn tác động lên cơ cấu cam con lăn để ép cối, chày trên đĩa quay

kết hợp với cối chày tương ứng trên phần đế tạo ra lỗ đột, sau khi hoàn thành lỗ đột ta đưa cánh tay đòn, cơ cấu chốt về vị trí ban đầu để tiếp tục chu trình làm việc mới

Sau khi khảo sát, tìm hiểu phần thân máy chọn dao thủ công ta chọn phương án thiết kế cho chọn dao tự động như sau:

 Dùng động cơ gắn bánh dẫn động để quay đĩa quay chọn vị trí cối, chày cần đột

 Dùng xylanh khí nén để tác động vào cơ cấu chốt để cố định vị trí đĩa quay

 Dùng xylanh khí nén để tác động cơ cấu cam con lăn để ép cối, chày xuống làm việc

 Dùng cảm biến để xác định vị trí cối chày cần chọn

Hình ảnh mô phỏng phần thân máy chọn dao tự dộng:

Hình 4.5 Hình ảnh cấu tạo phần thân máy đột dập chọn dao tự động

Cấu tạo của phần thân:

10) Cơ cấu chốt 11) Vị trí cảm biến 12) Trục quay

13) Cơ cấu ngàm 14) Đĩa quay chính trên mang cối, chày

15) Cơ cấu bản lề

Nguyên lý làm việc của phần thân chọn dao tự động: