5.1. Chu trình hoạt động Chu trình khởi động
T1 T2 T3
DC 1 DC 2 Xy lanh 1 Xy lanh 2 Súng bắn keo
Bảng 5.1 Tín hiệu chu trình khởi động
Với chu trình trên ta có tín hiệu điều khiển tương ứng với từng giai đoạn là:
T1: 00100 T2: 00101 T3: 00000
Chu trình hoạt động
T1 T2 T3 T4 T5 T6
DC 1 DC 2 Xy lanh 1 Xy lanh 2 Súng bắn keo
Bảng 5.2 Tín hiệu chu trình hoạt động
Với chu trình trên ta có tín hiệu điều khiển tương ứng với từng giai đoạn là:
T1: 11000 T2: 01000 T3: 01100 T4: 01101 T5: 01010 T6: 01000
Thời gian cần đề động cơ dc 1 đưa mẫu giấy vào vị trí cần thiết Cho rằng thời gian gia tốc từ 0 => 20 vg/ph là không đáng kể.
Với tốc độ vòng quay là 20 vg/ph, đường kính puly kéo giấy là 84mm và khoảng cách tối thiểu cần di chuyển là 124 mm, khoảng cách tối đa được phép di chuyển là 447 mm
Thời gian tối thiểu để động cơ dc1 đưa mẫu giấy vào vị trí là: 1,41 s
Thời gian tối đa động cơ dc1 được phép hoạt động là: 5,08 s Như vậy ta chọn thời gian động cơ dc 1 hoạt động trong 1 chu kỳ là 2s Thời gian cần để động cơ dc 2 đưa mẫu giấy vào vị trí cần thiết Với tốc độ quay của các puly kéo giấy là 20 vg/ph và tổng hành trình cần di chuyển của mẫu giấy là 1092 mm
Thời gian tối thiểu để đưa mẫu giấy vào vị trí dập là 12,41 s
Thời gian tính từ thời điểm động cơ dc1 tắt đến khi bắt đầu quá trình bắn keo + dập là: 10,41 s, ta chọn t2 = 11s
Thời gian cần mở đầu bắn keo
Từ kết quả tính toán ở phần 3.5 ta có thời gian cần thiết để mở đầu bắn keo là:
0,035s
Với thời gian cần thiết để mở đầu bắn keo là 0,035s ta chọn thời gian cho xy-lanh 1 hoạt động là 1s.
Thời gian cho chu trình dập
Từ phần 3.4 ta có với năng xuất làm việc là 150 hộp/h => thời gian cho mỗi chu trình là 24s
Thời gian dành cho xy lanh 2 là: 10s
Với thời gian tương ứng với mỗi chu trình như vậy ta có:
Chu trình khởi động: t1 = 0,956; t2 = 0,035; t3 = 1
Chu trình hoạt động: t1 = 2; t2 = 11; t3 = 0,956; t4 = 0,035; t5 = 5; t6 = 5 5.2. Thiết kế thuật toán điều khiển
Nhằm đơn giản hóa thiết kế mạch điều khiển và giảm giá thành sản phẩm. Ta chọn phương pháp điều khiển dựa trên timer.
Ta có thuật toán điều khiển như sau:
Sơ đồ 5.1 Sơ đồ khối thuật toán điều khiển Trong đó:
Signals[] là mảng chứa tín hiệu đầu ra tương ứng với từng giai đoạn trong chu trình hoạt động.
Times[] là thời gian tương ứng với từng giai đoạn.
5.3. Lựa chọn linh kiện cho mạch điều khiển
Sử dụng vi điều khiển xuất ra tín hiệu điều khiển relay tương ứng với mỗi chu kỳ làm việc:
Nguồn điều khiển: Chọn nguồn 5V-2A 10W cho mạch điều khiển
Hình 5.1 Nguồn tổ ong 5V-2A
Nguồn động lực: Chọn nguồn động lực yêu cầu cho 2 động cơ DC SS40E2 24V 0,8A, 2 valve điện từ khí nén 5/2 DS3 130-5G-01 24V và 8 nam châm điện 2,5kg 24v -100 mA
Như vậy ta chọn nguồn 24V-5A 120W cho mạch động lực
Hình 5.2 Nguồn tổ ong 24V-5A
Để thực hiện thao tác điều khiển lên mạch động lực ta dùng 5 rơ-le 5v 80mA có khả năng đóng ngắc tối đa DC 30V-10A.
Hình 5.3 Rơ le 5V
5.4. Chương trình điều khiển
Sử dụng tính năng ngắc và timer0 có sẵn trên vi điều khiển, đề xuất sử dụng chương trình như sau:
Khai báo biến toàn cục cho chương trình, trong đó:
t: đếm thời gian và lưu lại bằn timer với giá trị tăng 1 đơn vị mỗi 0,01s times0: mảng chứa khoảng thời gian tương ứng cho từng tín hiệu trong chu trình hoạt động
times1: mảng chứa khoảng thời gian tương ứng cho từng tín hiệu trong chu trình khởi động
signals0: mảng chứa tín hiệu cho chu trình hoạt động signals1: mảng chứa tín hiệu cho chu trình khởi động step: biến lưu trữ vị trí tín hiệu hiện tại trong mảng tín hiệu chutrinh: biến lưu trữ chương trình đang chọn
Hình 5.4 biến toàn cục mạch điều khiển
Chương trình sử dụng timer để xuất ra tín hiệu điều khiển tương ứng
Tương ứng với mỗi lần tràn timer hàm INT_TIMER0 được gọi và tăng giá trị t lên 1 đơn vị
Kiểm tra chu trình đang được chọn Kiểm tra đạt đủ thời gian cần thiết
Kiểm tra tràn quá mảng tín hiệu thì reset lại step = 0 Xuất tín hiệu điều khiển qua portD
Reset lại timer0.
Hình 5.5 Chương trình cho timer0
Chương trình sử dụng tín năng ngắc ngoài để chuyển đổi chu trình hoạt động của máy
Nhận tín hiệu ngắc ngoài từ pinb0 chương trình toggle chu trình được chọn giữa 2 giá trị 1 và 0, trong đó:
1 là chu trình hoạt động 0 là chu trình khởi động
Hình 5.6 Chương trình cho ngắc ngoài Chương trình chính khai báo sử dụng timer và ngắc ngoài
Thiết lập chu trình được chọn là chu trình khởi động chutrinh = 0
Thiết lập step = 5 để chu trình tự reset lại step 1 sau lần tràn timer đầu tiên Thiết lập t = 500 để đạt giá trị hoàn thành giai đoạn cuối của chu trình hoạt động Thiệt lập timer0 với prescaler RTCC_DIV_256 và giá trị ban đầu là 60
Cho thời gian tràn là 255.0,2.(255-60) =9984 xấp xỉ 0,01 s
Thiết lập ngắc ngoài cạnh xuống xung và đặt pin b0 ở chế độ input
Hình 5.7 chương trình chính
5.5. Mô phỏng điều khiển
Mô phỏng hoạt động của chương trình bằng proteus và kiểm tra tín hiệu đầu ra bằng VSM Logic Analyser.
Hình 5.8 Mạch mô phỏng
Hình 5.9 Chu trình 1
Hình 5.10 Chu trình 2