Thiết kế, thi công và điều khiển máy dệt kẽm tự đông

Chia sẻ: Tran Tuan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

184
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trên con đường tiến tới công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vấn đề phát triển khoa học kỹ thuật cao là mấu chốt hàng đầu với công nghệ cnc, thủy lực, cơ điện tử, cơ khí….

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế, thi công và điều khiển máy dệt kẽm tự đông

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG @&? KHOA : CƠ KHÍ BỘ MÔN : CƠ ĐIỆN TỬ BÀI TẬP LỚN CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ , THI CÔNG VÀ ĐIỀU KHIỂN MÁY DỆT KẼM TỰ ĐỘNG GVHD : Nguyễn Ngọc Thông SVTH :Trần Quang Thái Trần Quốc Tuấn Nguyễn Anh Trường TP.HỒ CHÍ MINH , tháng 12 năm 2010
LỜI NÓI ĐẦU && & Trên con đường tiến tới công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì vấn đề phát triển khoa học kỹ thuật cao là mấu chốt hàng đầu với công nghệ cnc, thủy lực, cơ điện tử, cơ khí…. Với xu hướng giảm tối thiểu sức người xuống và tăng năng suất lao động đòi hỏi phải có nhiều trang thiết bị, nhiều dây chuyền tự động hóa, lấy sức máy móc thay thế sức người….Công nghiệp hiện đại cần nhiều cơ sơ vật chất để phục vụ quá trình sản suất công nghiệp và máy móc hiện đại như dây truyền sản xuất tự động, các cỗ máy tự hành phục vụ cho con người….để đáp úng nhu cầu ngày càng gia tăng này khoa h ọc công nghệ đã chế tạo ra nhiều loại robot, dưới đây là bản thuyết trình mô hình một loại mobile robot dùng 3 động cơ điều khiển 3 bánh, sư dụng cảm biến tránh vật cản. Tuy thời gian cho phép có hạn chúng em cũng đã cố gắng hết sức mình nhưng thiếu sót là không thể tránh khỏi vì vậy kính mong quí thầy bộ môn đóng góp để nhóm hoàn thiện hơn. Cùng với sự giúp đở của thầy Nguyễn Ngọc Thông đã cố vấn và giúp đỡ chúng em rất nhiều trong việc ngiên cứu và chế tao Robotino. Em trân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy Trân thành cảm ơn sự ủng hộ và giúp đỡ nhiệt tình của các thành viên trong lớp CĐ CĐT 08 Nhóm sinh viên thực hiện
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn
Phần I : Giới thiệu Tóm tắt đề tài Đề tài “ Thiết kế , thi công l ập trình và đi ều khi ển ROBOTINO dùng c ảm biến tránh vật cản “.Robo sẽ tự vận hành theo l ộ trình đã đ ược quy đ ịnh và khi g ặp vật cản robo sẽ tự mình né tránh để đến được đích. Phần cơ khí sẽ được thiết kế lại nhằm mục đích thay nh ững c ơ cấu cũ thành những cơ cấu mới với kích thước đế được năng lên. Bộ điều khiển trung tâm sử dụng 2 VĐK Pic 16F877A giao ti ếp v ới nhau b ằng chuẩn giao tiếp spi để đảm bảo tốc độ xử lý cho vi điều khiển Nhóm sinh viên thực hiện YÊU CẦU THỰC HIỆN ĐỂ TÀI Để hoàn thành tốt yêu cầu của đề tài các thành viên trong nhóm phải hoàn thành các yêu cầu sau: 1.Thiết kế cơ khí chính xác tính toán để xác định vị trí của ba động cơ và các trục đỡ 2.tìm hiểu về chuẩn giao tiếp SPI, ADC,Encoder,Pic 16F877A 3.TÌm hiểu, thiết kế và thi công mạch càm biến và mạch công suất 4.Tìm hiểu về bánh omni Nhóm sinh viên thực hiện
SƠ LƯỢC MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ ROBOTINO Với cấu tạo đơn giản gồm 3 động cơ được gắn với 3 bánh omni tuy nhiên nó lại dễ dàng dịch chuyển theo mọi hướng trên địa hình bằng phằng Một số loại robotino khác Với việc sử dụng các loại bánh omni khác nhau và hình dạng khác nhau các robo náy có kiêu di chuyen rất riêng biệt.
PHẦN II: NỘI DUNG BÁO CÁO CHƯƠNG I CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I. PHÂN TÍCH YÊU CẦU ĐỀ TÀI Đề tài: thiết kế mô hình mobile robot 3 bánh 3 motor Phân tích yêu cầu đề tài: - Tìm 3 motor cùng công suất và cùng thông số. - Tìm thông số của 3 motor để cho motor đi thẳng, rẽ trái, rẽ phải. - Thiết kế sao cho 3 bánh nằm ở 3 đỉnh tam giác đều, đường kính bánh xe vuông góc với trục của motor hướng vào tâm. - Thiết kế mô hình phù hợp. II. CÁC PHƯƠNG ÁN ĐỀ RA Phương án 1 1. Lắp trực tiếp 3 bánh xe lên 3 trục của motor. Trục 3 motor song song và trục motor dẫn đường vuông góc với đường thẳng nối từ bánh xe vào tâm. Đường kính bánh xe trùng với trục hướng vào tâm. Như hình vẽ:
Ưu điểm: - Tiết kiệm chi phí khi mua bánh xe và có thể dành chi phí đó cho làm mạch điện tốt hơn. - Thiết kế đơn giản Nhược điểm: - không đúng theo yêu cầu. - khó đáp ứng khi rẽ vì rất dễ gãy trục nối giữa bánh xe và motor, có thể hỏng motor. Phương án 2 2. Lắp bánh xe và trục như hình vẽ: Bánh xe lắp trực tiếp lên trục của motor.
Ưu điểm: - Đúng theo yêu cầu của đề tài. - Lực phân bố đều trên 3 trục khi rẽ, quay. Nhược điểm: - Các bánh xe đa hướng hơi khó tìm. - Vấn đề đặt trục và giải đồ cho di chuyển rất mới, trong nhóm chưa ai gặp. III. PHƯƠNG ÁN CHỌN LỰA: Để phù hợp với yêu cầu đề tài, nhóm đã thảo luận và đi tới quyết định chọn phương án 2.
ChươngII: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CƠ KHÍ A .Bánh OMNI Loại bánh này có tất cả 6 múi được chia làm 2 lớp mỗi lớp có 3 múi được đặt cách điều nhau và vuôn góc với trục của bánh xe vì thế bánh omni có thể dễ dàng dịch chuyển theo mọi hướng Một số loại bánh omni khác
B.CƠ KHÍ. Do đây là mô hình mobile robot không chịu tải trọng nặng nên hầu hết các vật liệu và kết cấu cơ khí đều mang tính gọn nhẹ, dễ gia công và nhóm quyết định chọn nhôm làm vật liệu chính. Một tấm nhôm mỏng bề dày 2mm, kích thước 350*350mm2, gia công thành hình đĩa tròn, bán kính 150mm làm đế mô hình và cũng là phần gắn động cơ trực tiếp. Nhôm ống hình vuông, cắt kích thước 20mm làm trụ cho robot. 3 cặp bánh đa hướng lắp trực tiếp trên trục của motor. Nhôm tấm co be dày 1 mm duoc cắt thành những thnah dài làm phần chi tiết bao quanh đế robot hình trụ tròn Gia công khoan, bắt trực tiếp motor lên mặt đế của robot kích thước và vị trí theo đúng yêu cầu đề tài. Nhôm thanh chữ V gia công cắt kích thước 15mm, 14mm làm đế giữ bình acqui. Các chi tiết cơ khí đều được gia công định vị chặt bằng đinh IV.
C: ĐỘNG CƠ DC SERVO : DC SERVO : Động cơ servo là thiết bị được điều khiển bằng chu trình kín. Từ tín hiệu hồi ti ếp vận tốc/vị trí, hệ thống điều khiển số sẽ điều khiển họat động của một động cơ servo. Với lý do nêu trên nên sensor đo vị trí hoặc t ốc đ ộ là các bộ phận cần thiết phải tích hợp cho một động cơ servo. Đặc tính vận hành của một động cơ servo phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính từ và phương pháp điều khiển động cơ servo. Có 3 loại động cơ servo được sử dụng hiện nay đó là động cơ servo AC dựa trên nền tảng động cơ AC lồng sóoc; Động cơ servo DC dựa trên nền tảng động cơ DC; và động cơ servo AC không chổi than dựa trên nền tảng động cơ không đồng b ộ. Để điều khiển số vòng quay hay vận tốc động cơ thì chúng ta nh ất thiết ph ải đọc được góc quay của motor. Một số phương pháp có th ể được dùng đ ể xác đ ịnh góc quay của motor bao gồm tachometer (th ật ra tachometer đo v ận t ốc quay), dùng biến trở xoay, hoặc dung encoder . Ứng dụng của DC servo rất đa dạng :  Động cơ servo có nhiều kiểu dáng và kích thước, được sử dụng trong nhiều máy khác nhau, từ máy tiện điều khiển b ằng máy tính cho đ ến các mô hình máy bay và xe hơi. Ứng dụng mới nhất của động cơ servo là trong các robot, cùng loại với các đ ộng c ơ dùng trong mô h ình máy bay và xe hơi.  Tuy nhiên các ứng dụng chủ yếu của động cơ servo là đi ều khi ển chuyển động.Những ứng dụng khác bao gồm máy đóng gói bao bì, máy công cụ và thiết bị CNC,dây chuyền lắp ráp và thiết b ị vận chuy ển v ật tư. Những ứng dụng khác chiếm tỷ lệ rất nhỏ,đó là lắp ráp ô tô, thi ết b ị in, xử lí bột giấy, giấy, băng giấy,và các hệ thống tự động lắp trên xe.
Encoder : Encoder mục đích dùng để quản lý v ị trí góc c ủa m ột đĩa quay, đĩa quay có th ể là bánh xe, trục động cơ, hoặc bất kỳ thiết bị quay nào cần xác đ ịnh v ị trí góc. Nguyên lý hoạt động cơ bản của encoder : Nguyên lý cơ bản của encoder, đó là một đĩa tròn xoay, quay quanh trục. Trên đĩa có các lỗ (rãnh). Ng ười ta dùng một đèn led để chiếu lên mặt đĩa. Khi đĩa quay, chỗ không có lỗ (rãnh), đèn led không chiếu xuyên qua được, chỗ có lỗ (rãnh), đèn led sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa, người ta đặt một con mắt thu. Với các tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chi ếu qua, ng ười ta ghi nh ận đ ược đèn led có chiếu qua hay không . Khi trục quay , giả sử trên đĩa ch ỉ có 1 l ỗ duy nh ất , c ứ m ỗi l ần con m ắt thu nhận được tín hiệu đèn led thì có nghĩa là đĩa đã qua đ ược 1 vòng .
Chương III : Thiết Kế Thi Công Các Mạch Điện A . Mạch Công Suất R1 D2 24V 4K7 1 LED 24V 24V 5V C1 LS1 DC1 104 D1 4 R2 2 D9 5V LED 4K7 3 J1 5 2 24V 7 R7 D IR 6 1 0 0 R -3 W 3 1 PW M 1 F R 201 2 8 D5 LED D 10 R ELAY D PD T HEADER 2 FR 201 D3 J2 Q4 4 1 LED D 468 IS O 6 5V 1 PC 817 24V 2 MASS Q2 3 3 2 D 15 IR F 1 5 0 _ 3 1 4 R9 IS O 5 F R 201 R 11 HEADER 3 PC 817 100 R5 10K 2 3 Q3 Q7 D 468 B564 R4 R 10 100 10K D 13 3K3 12V R6 1K5 D IR PW M MASS MASS
VCC VCC R1 2k2 C1 VCC J2 t in h ie u ngo vao 1 4 .7 u f D1 2 R2 3 t in h ie u 3 2 Q 1A C 1815 220 LED 1 1 2 3 c a m b ie n J1
Chương IV : Tìm hiểu vi điều khiển PIC 16F877A ,Chuẩn giao tiếp SPI và ADC I )Vi điều khiển PIC 16F877A : 1)GIỚI THIỆU : PIC 16F877A là dòng PIC phổ biến nhất hiện nay (đ ủ mạnh v ề tính năng, 40 chân, bộ nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường)..Độ dài lệnh 16bit . Hình :Sơ đồ chân của PIC 16F877A
2) Cấu trúc tổng quát PIC 16F877A : - 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. - Nạp chương trình bằng cổng nối tiếp ICSP(In-Circuit Serial Programming) - Được chế tạo bằng công nghệ CMOS - 35 tập lệnh có độ dài 14 bits. - Tần số hoạt động tối đa 20MHz.
Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A
II)Chuẩn Giao Tiếp SPI SPI : Serial Perippheral Interface Giao tiếp ngoại vi nối tiếp Giao thức SPI do hãng Motorola phát minh và còn được biết đến với tên gọi khác là Microwire (hãng National Semiconductor phát triển). Cả SPI và Microwire đều có chung nguyên tắc hoạt động. Hiện nay giao thức SPI đã có các phiên bản cải tiến như QSPI (Queue SPI) và Microwire Plus. Giao thức SPI cung cấp một giao thức nối tiếp đơn giản giữa MCU và thiết bị ngoại vi. Giống với các Bus nối tiếp khác như I2C, CAN hoặc USB , chuẩn giao tiếp SPI ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử, đặc biệt là trong giao tiếp trao đổi dữ liệu với các ngoại vi. Giao thức SPI được tích hợp trong một số loại thiết bị như: + Các bộ chuyển đổi (ADC và DAC) + Các loại bộ nhớ (EEPROM và FLASH) + Các loại IC thời gian thực + Các loại cảm biến (nhiệt độ, áp suất…) + và một số loại khác như: bộ trộn tín hiệu, LCD, Graphic LCD… I.2.1 BUS SPI Giao tiếp SPI được thực hiện thông qua BUS 4 dây MISO, MOSI, SCK, SS nên đôi khi SPI còn được gọi là giao thức giao tiếp 4 dây. a. MISO: Master Input Slave Output Trong VĐK PIC, chân MISO được kí hiệu là SDO Chân MISO dùng để truyền dữ liệu ra khỏi Modun SPI khi đặt cấu hình là Slave và nhận dữ liệu khi đặt cấu hình là Master. b. MOSI: Master Output Slave Input. Trong VĐK PIC, chân MOSI được kí hiệu là SDI
Chân MOSI dùng để truyền dữ liệu ra khỏi Mođun SPI khi đặt cấu hình là Master và nhận dữ liệu khi đặt cấu hình là Slave. c. SCK : Serial Clock Chân SCK cấp xung đồng bộ để truyền nhận dữ liệu với một Slave nà o đó được chọn d. SS : Slave Select Chân SS cấp tín hiệu chọn chip ở ngõ ra của Mođun SPI đến một ngoại vi khác nếu đặt cấu hình là Master và chân SS sẽ là ngõ vào nhận tín hiệu chọn chip nếu được cấu hình là Slave I.2.2 SPI là giao thức đồng bộ Modun SPI cho phép giao tiếp nối tiếp đồng bộ kép giữa MCU hoặc MPU với thiết bị ngoại vi Tín hiệu SCK được cung cấp bởi Master nhằm tạo xung đồng bộ cho phép dữ liệu được truyền đi hoặc khi đọc dữ liệu nhận được Khi tín hiệu SCK được phát ra thì tín hiệu này có thể thay đổi nhưng không làm hỏng dữ liệu. Lí do là trong giao thức SPI, tốc độ của dữ liệu truyền đi sẽ thay đổi theo sự thay đổi của SCK. Điều này rất có lợi nếu như MCU hoặc MPU bị cấp xung đồng hồ không chính xác (VD: bộ dao động RC) I.2.3 SPI là giao thức chủtớ Giao diện cơ bản của giao tiếp SPI