THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY RỬA BOARD MẠCH IN TỰ ĐỘNG

• Giới thiệu tổng quan các linh kiện chính trong mô hình. • Thiết kế chế tạo phần khung mô hình máy rửa board mạch in tự động. • Thiết kế chế tạo phần tay gắp board. • Thiết kế trục x và trục z để di chuyển cánh tay gắp board. • Thiết kế mạch hiển thị led 7 đoạn và nút nhấn. • Thiết kế mạch điều khiển động cơ và đổi chiều động cơ DC. • Thiết kế mạch điều khiển thiết bị sử dụng điện áp xoay chiều 220V AC. • Thiết kế mạch nguồn ổn áp 5V. • Viết chương trình điều khiển hoạt động của thiết bị cho vi điều khiển. • Khảo nghiệm và đưa ra bảng tổng kết về tỉ lệ, thời gian rửa mạch theo kích thước board mạch.

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH

MÁY RỬA BOARD MẠCH IN TỰ ĐỘNG

Sinh viên thực hiện : PHAN VĂN SINH

THÁI QUANG BẢO Ngành : CƠ ĐIỆN TỬ

Niên khóa : 2013 – 2017

Tháng 06/2017

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY RỬA

BOARD MẠCH IN TỰ ĐỘNG

Tác giả

PHAN VĂN SINH THÁI QUANG BẢO

Khóa luận tốt nghiệp được đệ trình đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn:

ThS NGUYỄN LÊ TƯỜNG

Ks VÕ QUANG THU

Tháng 6 năm 2017LỜI CẢM ƠN

Suốt những năm học ở Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM em đã nhận được sựdạy dỗ ân cần của các thầy cô, đặc biệt là quý thầy cô Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trongthời gian thực hiện đề tài em cũng nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của quý thầy cô, cácđơn vị hỗ trợ và gia đình Em xin chân thành biết ơn sâu sắc và cảm ơn đến:

Ban chủ nhiệm Khoa cùng toàn thể quý thầy, cô Khoa Cơ Khí – Công Nghệ, đặcbiệt quý thầy cô Bộ môn Cơ Điện Tử đã tận tụy truyền đạt kiến thức cho em trong nhữngnăm học

ThS Nguyễn Lê Tường, giảng viên Khoa Cơ Khí – Công Nghệ, trường Đại họcNông Lâm TP.Hồ Chí Minh và KS Võ Quang Thu giảng viên Khoa Cơ Điện – Điện Tử,trường Đại học Lạc Hồng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình cho em hoàn thành

đề tài

Công ty TNHH – DV – SX Quyết Thắng , Đồng Nai đã tạo điều kiện thuận lợi để

em gia công phần cơ khí của đề tài

Các bạn lớp DH13CD đã động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập tại trường

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2017.Sinh viên thực hiện

Phan Văn SinhThái Quang Bảo

TÓM TẮT

Đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình máy rửa board mạch in tự động”được thực

hiện từ tháng 3 đến tháng 6 năm 2017 tại trường Đại Học Nông Lâm TP HCM

Việc chế tạo thành công mô hình có khả năng hoạt động dài hạn cũng như đảm bảotính ổn định trong điều kiện môi trường và hóa chất Chúng em thu hoạch được sản phẩmvới những chất lượng và yêu cầu chúng em đặt ra

Chúng em hy vọng đề tài này sẽ không dừng lại ở mô hình như hiện tại mà ngàycàng được cải tiến đảm bảo các yêu cầu nghiêm ngặt trong ngành thiết kế mạch Cũngnhư là bước khởi đầu tạo tiền đề cho các em sinh viên khóa sau tìm hiểu và cải tiến

Kết quả thu được:

 Giới thiệu tổng quan các linh kiện chính trong mô hình

 Thiết kế chế tạo phần khung mô hình máy rửa board mạch in tự động

 Thiết kế chế tạo phần tay gắp board

 Thiết kế trục x và trục z để di chuyển cánh tay gắp board

 Thiết kế mạch hiển thị led 7 đoạn và nút nhấn

 Thiết kế mạch điều khiển động cơ và đổi chiều động cơ DC

 Thiết kế mạch điều khiển thiết bị sử dụng điện áp xoay chiều 220V AC

 Thiết kế mạch nguồn ổn áp 5V

 Viết chương trình điều khiển hoạt động của thiết bị cho vi điều khiển

 Khảo nghiệm và đưa ra bảng tổng kết về tỉ lệ, thời gian rửa mạch theo kíchthước board mạch

MỤC LỤC

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH ix

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU xiii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xiv

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Tầm quan trọng của việc rửa board mạch in bằng máy rửa tự động 1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

1.3 Mục tiêu và giới hạn của đề tài 2

1.4 Nội dung đề tài 2

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 4

2.1 Tổng quan về các phương pháp tạo board mạch in điện tử 4

2.1.1 Phương pháp thủ công 4

2.1.2 Phương pháp tạo board mạch in bằng máy CNC 5

2.2 Các loại máy rửa board mạch in trong và ngoài nước 5 năm trở lại đây 6

2.2.1 Các loại máy rửa board mạch in hãng MEGA Electronics 7

2.2.2 Các loại máy rửa board mạch in hãng Trans-Potent 7

2.3 Một số linh kiện được sửa dụng trong đề tài 8

2.3.1 Mạch vi điều khiển Arduino Atmega 2560 8

2.3.2 Led 7 đoạn 10

2.3.3 IC ghi dịch 74HC595 15

2.3.4 Mạch hiển thị led 7 đoạn 17

2.3.5 Mạch giao tiếp nút nhấn với vi điều khiển 15

2.3.6 Màn hình LCD 1602 17

2.3.7 Mạch nguồn ổn áp 5V 21

2.3.8 Mạch FET – RELAY 12V 23

2.3.9 Tìm hiểu về cảm biến tiệm cận SN04-N 27

2.3.10 Động cơ điện một chiều 30

2.3.11 Tìm hiểu về nam châm điện 32

2.4 Một số máy sử dụng trong đề tài 36

2.4.1 Máy sủi điện HaiLea 18W 36

2.4.2 Bơm tăng áp mini 12V 37

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

3.1 Nội dung thực hiện 39

3.2 Phương pháp nghiên cứu 39

3.3 Chọn vật liệu 40

3.4 Thiết kế cơ khí 40

3.5 Chọn vi điều khiển, cảm biến, thiết kế mạch và các thiết bị ngoại vi 40

3.6 Lựa chọn phương pháp rửa 40

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44

4.1 Xây dựng mô hình chung 40

4.2 Các cụm bộ phận chính trên máy rửa board mạch in tự động 40

4.3 Giải thuật điều khiển máy rửa board tự động 50

4.4 Lên ý tưởng điều khiển máy rửa board mạch in tự động 55

4.5 Thiết kế, thi công chi tiết các bộ phận máy rửa board mạch in tự động 57

4.5.1 Thiết kế và chế tạo phần khung mô hình 59

4.5.2 Cụm trục Y của máy 59

4.5.3 Chọn bộ truyền đai cho cụm trục Y 61

4.5.4 Con trượt 63

4.5.5 Trục Z và X của máy 63

4.5.6 Kích thước trục Z 63

4.5.7 Kích thước trục X 63

4.5.8 Thiết kế và chế tạo bộ phận kẹp board mạch 68

4.5.9 Thiết kế và chế tạo tấm kẹp board mạch 68

4.5.10 Thanh đỡ và giá đỡ board 70

4.5.11 Thanh kẹp board 71

4.5.12 Hộp điều khiển 72

4.6 Lựa chọn khối nguồn 73

4.7 Bố trí quạt hút hơi hóa chất 74

4.8 Bố trí cảm biến tiệm cận SN04-N (loại NPN) 75

4.9 Bố trí bơm nước mini 12V và sục khí 18W 78

4.10 Sơ đồ nối dây các thiết bị chính trong mô hình 79

4.10.1 Sơ đồ nối dây mạch FET-RELAY 12V với động cơ DC 79

4.10.2 Sơ đồ nối dây mạch ổn áp 79

4.10.3 Sơ đồ nối dây các mạch kích thiết bị ngoại vi 80

4.10.4 Mạch điều khiển bằng các nút nhấn 80

4.11 Khảo nghiệm các phương pháp rửa 81

4.11.1 Kết quả khảo nghiệm của một số phương pháp nêu trên 81

4.11.2 Hình ảnh so sánh giữa phương pháp rửa bằng tay và sục khí 85

4.11.3 Phương trình hồi qui tìm công thức xác định thời gian 86

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 90

5.1 Kết luận 90

5.2 Kiến nghị 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thông số Arduino 2560 10

Bảng 2.2: Thông số chân của IC 74HC595 13

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của IC ghi dich 74HC595 13

Bảng 2.4: Sơ đồ chân Text LCD 18

Bảng 2.5: Thông số IC LM7805 22

Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật cảm biến SN04-N 29

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của bơm tăng áp 37

Bảng 4.1: Chú thích thuật toán hoạt động của máy rửa board mạch in tự động 52

Bảng 4.2: Kết quả khảo nghiệm rửa mạch bằng tay và sục khí 81

Bảng 4.3: Kết quả thực nghiệm 87

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Phương pháp tạo board mạch in bằng hóa chất 4

Hình 2.2: Phương pháp tạo board mạch in bằng máy CNC 5

Hình 2.3: Một số máy rửa mạch in hãng MEGA 7

Hình 2.4:Máy rửa mạch in (PCB) Trans-Potent PTA-1008 8

Hình 2.5: Cấu tạo của Arduino Mega2560 9

Hình 2.6: Hình ảnh thực tế led 7 đoạn 10

Hình 2.7: Cấu tạo led 7 đoạn 11

Hình 2.8: Sơ đồ chân IC ghi dịch 74HC595 12

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý sửa dụng IC ghi dịch 74HC595 14

Hình 2.10: Mạch mô phỏng 3D trên phần mềm Altium 15

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý giao tiếp nút nhấn với vi điều khiển 15

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý nút nhấn 16

Hình 2.13: Mạch được mô phỏng 3D trên phần mềm Altium 16

Hình 2.14: Hình ảnh thực tế Text LCD 1602 17

Hình 2.15: Hình ảnh chân thực tế Text LCD 1602 18

Hình 2.16: Kết nối LCD 1602 với Arduino AtMega trên Test Board 19

Hình 2.17: Sơ đồ nguyên lý LCD kết nối ra các Domino giao tiếp VĐK 20

Hình 2.18: Mạch được mô phỏng 3D LCD và Domino trên phần mềm Altium 20

Hình 2.19: Hình ảnh mạch thực tế LCD và Domino 21

Hình 2.20: IC ổn áp LM7805 21

Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn ổn áp sử dụng IC LM7805 22

Hình 2.22: Mô phỏng 3D mạch nguồn ổn áp sử dụng IC LM7805 trên Altium 23

Hình 2.23: Mạch thực tế mạch nguồn ổn áp sử dụng IC LM7805 23

Hình 2.24: Ký hiệu các chân của Mosfet 24

Hình 2.25: Cấu tạo của Mosfet 25

Hình 2.26: Hình ảnh mạch thực tế của Mosfet IRFP150N 25

Hình 2.27: Các chân trong Mosfet 26

Hình 2.28: Sơ đồ nguyên lý mạch FET-RELAY 12V 26

Hình 2.29: Mô phỏng 3D mạch FET-RELAY 12V/10A 27

Hình 2.30: Mạch thực tế mạch FET-RELAY 12V/10A 27

Hình 2.31: Cảm biến SN04-N 28

Hình 2.32: Động cơ điện một chiều 30

Hình 2.33: Cấu tạo động cơ điện một chiều 30

Hình 2.34: Nguyên lý hoạt động động cơ điện một chiều (DC) 31

Hình 2.35: Sơ đồ nguyên lý của nam châm điện đầu tiên 33

Hình 2.36: Kích thước và hình ảnh 3D của nam châm điện 35

Hình 2.38: Cấu tạomáy sủi điện HaiLea 18W 36

Hình 2.39: Bơm tăng áp mini 12V 37

Hình 4.1: Bản vẽ 3D sơ bộ máy rửa board mạch in tự động 44

Hình 4.2: Kích thước sơ bộ máy rửa board mạch in tự động 45

Hình 4.3: Hình ảnh máy sau khi hoàn thiện 46

Hình 4.4: Các cụm bộ phận chính 47

Hình 4.5: Các cụm chi tiết (chú giải sơ đồ giải thuật) 48

Hình 4.6: Thuật toán hoạt động của máy rửa board mạch in tự động 51

Hình 4.7: Thuật toán xử lý sự cố trường hợp 1 53

Hình 4.8: Thuật toán xử lý sự cố trường hợp 2 54

Hình 4.9: Sơ đồ thể hiện sự tương quan của hệ thống 55

Hình 4.10: Kích thước khung máy 57

Hình 4.11: Hình ảnh thực tế khung mô hình 58

Hình 4.12: Hình ảnh 3D cụm cơ cấu trục Y 59

Hình 4.13: Kích thước cụm cơ cấu trục Y 60

Hình 4.14: Hình ảnh thực tế cụm trục Y 60

Hình 4.15: Bộ truyền đai 61

Hình 4.16: Hình ảnh 3D con trượt thiết kế trên máy tính 63

Hình 4.17: Hình ảnh thực tế con trượt 63

Hình 4.19: Kích thước của trục Z 65

Hình 4.20: Kích thước của trục X 66

Hình 4.21: Hình ảnh thực tế trục X và Y của máy rửa board 67

Hình 4.22: Bộ phận kẹp Board 68

Hình 4.23: Thông số hình học và biên dạng của thanh kẹp Board 69

Hình 4.24: Thông số hình học và biên dạng của thanh đỡ 70

Hình 4.25: Thông số hình học và biên dạng của giá đỡ board 71

Hình 4.26: Thông số hình học và biên dạng của giá đỡ board 71

Hình 4.27: Cấu tạo hộp điều khiển 72

Hình 4.28: Hình ảnh thực tế bên trong và ngoài hộp điều khiển 72

Hình 4.29: Bố trí và lựa chọn khối nguồn 73

Hình 4.30: Bố trí và lựa chọn quạt hút hơi hóa chất 75

Hình 4.31: Bố trí cảm biến SN04-N trên trục Y 76

Hình 4.32: Bố trí cảm biến SN04-N trên trục Z 77

Hình 4.33: Hình ảnh thực vị trí đặt bơm nước 78

Hình 4.34: Hình ảnh thực vị trí đặt máy sục khí 78

Hình 4.35: Sơ đồ đấu dây mạch FET-RELAY 12V với động cơ DC 79

Hình 4.36: Sơ đồ đấu dây mạch ổn áp 79

Hình 4.37: Sơ đồ đấu dây mạch quét LED 7 đoạn 80

Hình 4.39: Biểu đồ biểu thị thời gian của hai phương pháp ở diện tích 25cm2 82

Hình 4.40: Biểu đồ biểu thị thời gian của hai phương pháp ở diện tích 50cm2 83

Hình 4.41: Biểu đồ biểu thị thời gian của hai phương pháp ở diện tích 70cm2 84

Hình 4.42: Mạch được rửa bằng phương pháp rửa bằng tay và máy sục khí 86

Yi Các thông số đầu ra, các chỉ tiêu nghiên cứu –

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

PWM Pulse Width Modulation Là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi

độ rộng của chuỗi xung vuôngPCB Printed Circuit Board Là bảng mạch điện dùng phương pháp in để tạo

hình các đường mạch dẫn và điểm nối linh kiện trên tấm nền cách điện

LED Light Emitting Diode Là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia

hồng ngoại, tử ngoạiTCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Là bộ tiêu chuẩn quốc gia của Việt Nam, do

Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam và các

bộ, ngành tổ chức xây dựng, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố

LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng

FET Field Effect Transistor Transistor hiệu ứng trường

(base-IC Intergrated Circuit Vi mạch tích hợp còn gọi là chip

DC Direct Current Được phát minh bởi Thomas Edison Là dòng

điện một chiều là dòng chuyển dời đơn hướng của các điện tích

AC Alternating Current Được phát minh bởi Nikola Tesla Là dòng điện

xoay chiều có chiều và cường độ biến thiên theothời gian

VĐK Vi điều khiển Là một hệ thống nhúng khép kín với các thiết bị

ngoại vi, bộ xử lý và bộ nhớ

VT Voltage Transformer Máy biến áp (thế)

3D 3-Dimension 3 chiều ( Không gian 3 chiều)

-Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tầm quan trọng của việc rửa board mạch in bằng máy rửa tự động

Board mạch in là một thứ không xa lạ gì với sinh viên điện tử Tuy nhiên đa phầncác học sinh, sinh viên các ngành kỹ thuật hay là những thợ điện tử hiện nay khi làmmạch đều thực hiện bằng hình thức thủ công trong đó có công đoạn rửa board mạch in,việc thực hiện thủ công gây ra một số bất tiện như:

 Mất nhiều thời gian

 Ảnh hưởng sức khỏe: Các công đoạn thủ công như vậy thường hay xảy ranhững sự cố như: dung dịch bắn ra ngoài, gây dơ, dính vào tay, quần áonguy hiểm Việc thường xuyên tiếp xúc với hóa chất gây ảnh hưởng khôngtốt đến sức khỏe nhất là đối với mắt

 Chất lượng mạch kém: Trong thời học tập chúng em thường nhiều lần làmmạch bằng phương pháp này, không ai có thể kiên trì và miệt mài để canh

30 phút cho việc lắc mạch đều Do vậy chất lượng mạch thường kém

Do đó việc cho ra đời loại máy có thể nâng cao năng suất, giảm chi phí và thờigian, tránh những rủi ro về sức khỏe giải phóng khỏi việc lao động chân tay nhưng giáthành nằm trong khả năng của các cơ sở quy mô nhỏ như các tiệm sửa điện tử, bộ môncác trường đại học là điều hết sức cần thiết

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:

Kết quả của đề tài sẽ góp phần làm cơ sở cho việc nghiên cứu và phát triển côngnghiệp mạch in ở nước ta, qua đó làm phong phú thêm tài nguyên cho các nghiên cứu vàcải tiến về sau

Ý nghĩa thực tiễn:

Cho các sản phẩm mạch in đáp ứng các yêu cầu cao, tạo ra được bảng thông sốkhảo nghiệm dùng cho việc tham khảo khi rửa mạch

1.3 Mục tiêuvà giới hạn của đề tài

Mục tiêu đề tài: Để đạt được nhưng yêu cầu như đã đề cập thì mục tiêu khi hoàn

thành phải đáp ứng các yêu cầu sau:

 Máy hoạt động ổn định

 Có khả năng chịu lực và điều kiện ăn mòn của hóa chất cũng như môitrường

 Có khả năng tự động hóa, thay thế các việc lặp đi lặp lại bằng tay

 Rửa các board mạch được đồng bộ, đẹp, thẩm mỹ cao và rửa với số lượngnhiều

Giới hạn đề tài:

 Sử dụng vi điều khiển Arduino ATMega 2560

 Quá trình đóng nắp còn phải thực hiện thủ công

 Máy hoạt động còn phát tiếng ồn.

1.4 Nội dung đề tài

Phần cơ khí:

 Phần khung của mô hình

 Tay gắp board mạch in

 Truyền động cơ khí bằng bộ truyền đai

Bộ phận hộp điều khiển

 Thiết kế mạch hiển thị led 7 đoạn và nút nhấn

 Thiết kế mạch điều khiển động cơ DC với vi điều khiển

 Thiết kế mạch điều khiển thiết bị sử dụng dòng điện xoay chiều 220VAC

 Thiết kế mạch nguồn ổn áp 5V

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về các phương pháp tạo board mạch in điện tử

Mục đích cuối cùng của công nghệ sản xuất mạch in là tạo được các board mạch

có chức năng tối ưu nhất như công dụng đáp ứng, chống nhiễu, gọn gàng, thẫm mỹcao.Để làm được vấn đề đó thì phải qua rất nhiều bước, từ bước thiết kế và sắp lên linhkiện hợp chuẩn đến bước tạo board mạch in điện tử Hiện nay có nhiều phương pháp đểtạo một board mạch in điện tử trong đó có hai cách phổ biến là: Tạo mạch in bằng phươngpháp dùng hóa chất và mới nhất là phương pháp CNC

2.1.1 Phương pháp thủ công

Phương pháp này được sử rộng rải từ rất lâu do dễ thực hiện và chi phí thấp.Bản chất của phương pháp này là ta sẽ ủi sẵn các đường mạch lên board đồng Khicho board tiếp xúc với hóa chất (dung dịch bột sắt hoặc hỗn hợp dung dịch HCl vàH2O2) lớp đồng bị ăn mòn bởi hóa chất Như vậy khả năng ăn mòn nhanh haychậm phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: Nồng độ hóa chất, diện tích board đồng,phương pháp thực hiện: ngâm, lắc, phun hóa chất Thực tế hiện nay ở nước tathường dùng phương pháp lắc thủ công để rửa mạch in khá phổ biến, phương phápnày gây mất rất nhiều thời gian và có khả năng gây ảnh hướng đến sức khỏe nếutiếp xúc nhiều

2.1.2 Phương pháp tạo board mạch in bằng máy CNC

Hình 2.1: Phương pháp rửa board bằng tay

- Bản chất của phương pháp này là sẽ dùng mũi khoan máy CNC lấy đinhững đường cần loại bỏ trong board mạch Máy sẽ được lập trình sẵn ta sẽ dùngphần mềm để chuyển file thiết kế ra file G-Code để máy thực hiện.

- Phương pháp này có ưu điểm là bỏ qua giai đoạn in mạch trực tiếp lênboard đồng , không sử dụng hóa chất, khả năng chính xác cao Tuy nhiên với cácboard mạch có diện tích lớn thì không hiệu quả do mỗi lần máy chỉ đi được mộtđường nhỏ đồng thời phải căn chỉnh vị trí ban đầu của board chính xác để khi máytiện không bị lệch, gây mất nhiều thời gian Phương pháp này chỉ dùng cho cácboard mạch yêu cầu độ chính xác cao

2.1.3 Lựa chọn phương pháp cho mô hình đề tài

- Qua quá trình tìm hiểu chúng em quyết định dùng phương pháp rửa mạchbằng hóa chất tuy nhiên sẽ thay hình thức thủ công bằng phương pháp tự động.Cũng như thay phương pháp ngâm thông thường bằng phương pháp sục khí để

- Một số ưu điểm của phương pháp rửa mạch bằng máy rửa mạch in tự động

so với phương pháp dùng máy tiện CNC:

 Chi phí thấp thích hợp với nhiều đối tượng sử dụng

 Dễ sử dụng

 Thời gian rửa mạch nhanh hơn thời gian tiện CNC

 Khi tiện CNC thì mạch dễ bị trầy xước

2.2 Các loại máy rửa board mạch in trong và ngoài nước 5 năm trở lại đây

- Hiện nay trên thị trường nước ta các loại máy rửa board mạch in thường đượcnhập nước ngoài như: Đài Loan, Trung Quốc Do đó giá thành cao và gặp nhiều khókhăn trong quá trình vận hành, sửa chữa Đồng thời các loại máy này đa phần chỉ đảmnhiệm khâu rửa qua hóa chất, khâu rửa lại bằng nước sạch vẫn phải sử dụng bằng hìnhthức thủ công Các sản phẩm nhập khẩu nên đa phần giá thành rất cao không thể hướngđến đa phần các đối tượng khách hàng như: sinh viên các ngành điện, các thợ sửa chửađiện tử

- Dưới đây là hai hãng sản xuất máy rửa mạch in phổ biến trên thị trường ViệtNam và thế giới đó là hãng MEGA và hãng Trans-Potent Hãng Trans-Potent giá thànhrất cao, hãngMEGA sản xuất các máy hạng nhỏ đến lớn giá thành phù hợp nhiều hướngđối tượng tuy nhiên nhiều khâu còn thủ công

2.2.1 Các loại máy rửa board mạch in hãng MEGA Electronics

- Ở trên là một số loại máy rửa mạch in do hãng MEGA sản xuất, đa phần

sẽ gồm hai thùng chứa, một thùng chứa hóa chất sẽ dùng một bơm chìm để giúptăng quá trình tiếp xúc giữa hóa chất và board mạch và một thùng sẽ rửa rạch saukhi quá trình rửa hóa chất hoàn tất Về cơ bản máy này giúp con người tránh tiếpxúc hóa chất nhưng giai đoạn rửa mạch bằng nước sau cùng vẫn phải thực hiệnbằng tay và có thể dín hóa chất

2.2.2 Các loại máy rửa board mạch in hãng Trans-Potent

- Hãng Trans- Potent là hãng liên doanh Singapore – HồngKông, là hãngchuyên sản xuất các loại máy rửa bằng siêu âm như máy rửa chi tiết kim loại, linhkiện điện tử và máy rửa mạch in (PCB)

Hình 2.3: Một số loại máy rửa mạch in hãng MEGA (Rota-Spray PCB)

- Máy rửa mạch in của hãng Trans - Potent là máy rửa siêu âm (UltrasonicCleaner) phục vụ cho công nghiệp hiệu quả làm việc cao tuy nhiên giá thành lại rấtcao dao động từ 20-35 triệu đồng.

2.3 Một số linh kiện kiện được sử dụng trong đề tài.

2.3.1 Mạch vi điều khiển Arduino Atmega 2560.

- Mạch vi điều khiển là board mạch có tác dụng xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel

- Mạch có thể tương tác với môi trường xung quanh, có thể kết nối với hệthống cảm biến đa dạng về chủng loại: cảm biến nhiệt độ, gia tốc, vận tốc, cường

Hình 2.4: Máy rửa mạch in (PCB) Trans-Potent PTA-1008

độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát hiện chuyển động, phát hiệnkim loại Tương tác với các thiết bị hiển thị: màn hình LCD, đèn Led

- Mạch vi điều khiển có thể giao tiếp với các module chức năng hỗ trợ kếtnối có dây với các thiết bị khác hoặc các kết nối không dây thông dụng như:GPRS,Wifi, Bluetooth, 315/433MHz, 2.4GHz,…

- Kết nối với các module khác như module điều khiển động cơ L298N

- Trong đề tài này, em sẽ dùng vi điều khiển Arduino MEGA 2560 – mộtloại Arduino rất quen thuộc mà ai cũng có thể làm được

- Arduino ATMega 2560 là 1 board mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm làVĐK AVR Atmega2560

Hình 2.5: Cấu tạo của Arduino ATMega2560.

Các thông số chi tiết của Ardiuno ATMega 2560:

Chân vào/ra (I/O) số: 54 (15 chân là đầu ra PWM)

Dòng điện trong mỗi chân I/O: 40Ma

Dòng điện chân nguồn 3.3V: 50Ma

2.3.2 Led 7 đoạn

Cấu tạo Led 7 đoạn

LED 7 đoạn là một công cụ thông dụng được dùng để hiển thị các thông sốdưới dạng các số từ 0 đến 9

Led 7 đoạn có 2 loại:

Hình 2.7: Cấu tạo led 7 đoạn.

Hình 2.6: Hình ảnh thực tế LED 7 đoạn

 Loại anode chung: Chân chung được nối Mass, để kích sáng các thanh ledphải kích các chân còn lại với mức điện áp mức 1.

 Loại cathode chung: Chân chung được nối vào nguồn 5V, để kích sáng cácthanh led phải kích các chân còn lại với mức 0

Ứng dụng led 7 đoạn dùng để hiển thị giao tiếp với người sử dụng nhằmgiám sát, theo dõi quá trình nhất định ví dụ: thời gian, số lượng…

Bằng cách phối hợp sự sáng tắt led ở các đoạn tạo thành con số, thường làthể hiện ở dạng số hệ thập phân

Các phương pháp cơ bản điều khiển hiển thị nội dung trên led 7 đoạn:

Phương pháp chốt: Ở phương pháp này, các chân led được nối trực tiếp với

vi các chân của vi điều khiển Do số lượng chân trên vi điều khiển có hạn nên sẽkhông điều khiển được nhiều led

Phương pháp quét: Nguyên lý điều khiển ở phương pháp này là cho lần lượttừng led sáng trong một khoảng thời gian cực kỳ ngắn Mỗi led sẽ thể hiện một giátrị tương ứng với vị trí của nó Với khoảng thời gian cực ngắn này, mắt ta sẽ khôngthể thấy được led tắt nên ta sẽ có cảm giác là led sáng liên tục

ở mức cạnh dương Khi ta nối 2 chân này lại với nhau thì trạng thái thanh ghi dịch

sẽ luôn là một xung clock ở đầu thanh ghi tích lũy

Sơ đồ chân của IC ghi dịch 74HC595 được thể hiện trên hình 2.8.

Bảng 2.2: Thông số chân của IC 74HC595

Chân 1, 7, 15 Ngõ ra song song

Chân 9 Q7 ngõ ra nối tiếp

Chân 10 Chân reset, tích cực mức thấp

Chân 11 Ngõ vào xung clock dịch nối tiếp

Chân 12 Ngõ vào xung clock song song

Chân 13 Cho phép ngõ ra, tích cực mức thấp

Chân 14 Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

Chân 16 Ngõ vào dữ liệu nối tiếp

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của IC ghi dịch 74HC595 Hình 2.8: Sơ đồ chân IC ghi dịch 74HC595

Tần số đáp ứng tối đa cho SH_CP và ST_CP fmax = 100MHz

Nhiệt độ cho phép trong khoảng -40oC đến 125oC

2.3.4 Mạch hiển thị led 7 đoạn

Sơ đồ mạch nguyên lý module 2 LED 7 đoạn được thể hiện trên hình 2.9LED nối chung cực dương (Catot chung) nên ta sẽ kích sáng thanh LED(a,b,c,d,e,f,g,dp) ở mức thấp ( mức 0) Tương ứng với mỗi chân a,b,c,d,e,f,g,dptrên mỗi led sẽ được nối với các chân từ Q0 đến Q7 ( hoặc QA đến QH) của IC74HC595

Lưu ý: Vì một số IC 74HC595 bị nhiễu trong quá trình shiftout Nếu gặp

tình trạng như vậy, chỉ cần mắc một tụ điện 100µF như trên hình 2.9

Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý sử dụng IC 74HC595

Hình 2.10: Mạch mô phỏng 3D trên phần mềm Altium Designer

2.3.5 Mạch giao tiếp nút nhấn với vi điều khiển

Để xác định được trạng thái nút nhấn ở giá trị HIGH hay LOW, thì ta nênnối mạch theo sơ đồ nguyên lý như sau:

Khi chưa nhấn nút, chân D2 được nối với GND qua một điện trở 10 kΩ, do

đó lệnh digitalRead(2) sẽ trả về giá trị 0 (LOW).

Khi nhấn nút, chân D2 sẽ được nối trực tiếp với 5V và nối với GND thông

qua 1 điện trở 10kΩ, lệnh digitalRead(2) sẽ trả về giá trị 1 (HIGH).

Khi chưa nhấn nút, nếu ta nối chân D2 với GND qua 1 điện trở thì người tagọi điện trở này là điện trở pulldown.Trái lại, nếu ta nối D2 với chân 5V qua mộtđiện trở thì người ta gọi nó là điện trở pullup.Cách nối ở trên hình sử dụng cách nốiđiện trở pulldown

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý giao tiếp nút nhấn với vi điều khiển

Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý nút nhấn

Hình 2.13: Mạch được mô phỏng 3D trên phần mềm Altium Designer