

KHOA   
 CÁO


:



Ths. 
 Nam
 Biên Hòa, tháng 12 nă m 2013

LỜI CẢM ƠN

2.2 Tính toán lựa chọn động cơ điện 9
2.3 Các loại nút nhấn 12
2.4 Đèn báo 13
2.5 Công tắc hành trình 14
2.6 Ắc quy 14
2.7 Hệ truyền động 17
2.8 Vitme 18
2.9Vi xử lý AVR 19
Chương 3: Thiết Kế Và Thi Công 22
3.1 Thiết kế cơ khí 22
3.1.1 Khung giường 22
3.1.2 Vật liệu làm khung 23
3.2 Thiết kế khung 23
3.2.1 Phần lưng tựa 24
3.2.2 Phần chỗ ngồi 24
3.2.3 Phần để chân. 25
3.2.4 Thi công hoàn thiện 25
3.3 Thiết kế cơ khí nâng hạ 26
3.4 Tính toán lựa chọn công suất động cơ 27
3.4.1 Tính toán lựa chọn công suất 2 động cơ chính 27 3.4.2 Tính toán lựa chọn 2 động cơ nâng phần để tay 29
3.4.2 Tính toán lựa chọn 2 động cơ nâng phần chống phía trước 29
3.5 Tính toán lựa chọn dung lượng ắc quy 30
3.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 30
3.7 Phần điện. 32
3.7.1Bộ điều khiển trung tâm 32
3.7.2 Bộ điều khiển đảo chiều 32
3.8 Các chức năng của giường. 33

Hình 2.10 Công tắc hành trình 14
Hình 2.11 Cấu tạo bình ắc quy 15
Hình 2.12 Bánh răng 18
Hình 2.13 Vitme 18
Hình 2.14 Vi điều khiển AVR 19
Hình 2.15 Sơ đồ chân Atmega64 20
Hình 3.1 Chiếc giường 22
Hình 3.2 Chiếc xe lăn 22
Hình 3.3 Nguyên liệu inox 22
Hình 3.4 Lưng tựa 24
Hình 3.5 Chỗ ngồi 24
Hình 3.6 Chỗ để chân 25
Hình 3.7 Khung xe lăn 25
Hình 3.8 Khung chiếc giường 25 Hình 3.9 Động cơ vitme 27
Hình 3.10 Cánh tay đòn 27
Hình 3.11 Đo lực phần để tay 22
Hình 3.12 Đo lực phần chống phía trước 22
Hình 3.13 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 22
Hình 3.14 Tay game điều khiển 31
Hình 3.15 Bo chủ AVR 32
Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý 22
Hình 3.17 Bo đảo chiều 32
Hình 3.18 Chuông báo động 33
Hình 3.19 Nệm massage 33
Hình 3.20 Radio thư giãn 34
Hình 3.21 Sản phẩm khi hoàn thiện 34


Bộ truyền xích
Bộ truyền bánh ma sát
Bộ truyền đai
Một cặp ổ lăn
Một cặp ổ trượt
0,96 – 0,98
0,95 – 0,97

0,30 – 0,40
0,70 – 0,75
0,75 – 0,82
0,87 – 0,92
0,95 – 0,97
0,90 – 0,96

0,99 - 0,995
0,98 – 0,99

0,93 – 0,95
0,92 – 0,94

0,2 – 0,3
0,90 – 0,93
0,70 – 0,88
0,95 – 0,96
Chú thích: Trị số hiệu suất của các bộ truyền báng răng cho trong bảng ứng với
cấp chính xác 8 và 9 . Khi dùng bộ truyền kín với cấp chính xác 6 hoặc 7 thì tăng

 Nâng hạ bằng động cơ làm quay trục vitme.
Ưu điềm: Người bệnh dễ dàng vận động mà không cần đến sự giúp đỡ của
người thân, dễ dàng di chuyển giường bệnh.
Nhược điểm: Cần phải tính toán kĩ càng và tìm ra những giải pháp tối ưu khi
thiết kế.
Từ phân tích những ưu nhược điểm của các phương pháp trên nhóm nghiên
cứu đã chọn phương pháp nâng hạ bằng động cơ vitme thông qua lực nâng cánh
tay đòn vì dùng động cơ vitme có thể dễ dàng thiết kế, giảm bớt đi cầu kì của cơ
khí. Dùng động cơ vitme khi nâng hạ sẽ rất êm ái, sẽ không gây cảm giác khó chịu
cho người bệnh.

28

Áp dụng công thức (2.1), (2.2), (2.4) tính công suất động cơ
P
ct
=


=


= 34 W
Ta nhân thêm hệ số an toàn cho động cơ
P = P
ct
* 1.5 = 51 W
Với kết quả tính toán được thì ta dựa vào datasheet chọn động cơ có model
Z5D60-24 60W.
Công suất động cơ nâng phần để chân

Tốc độ quay của động cơ
n
đc
= n
ct
*u = 30*2= 60 v/p
n công tác
n
ct
= số vòng quay vitme = 30 v/p
Áp dụng công thức (2.9) tính vận tốc quay của vitme.
V =


=


= 0.0628 m/p
Áp dụng công thức (2.2) tính hiệu suất truyền động của hệ thống
η = η
k*
η
3
ol*
η
br
= 0,99*0,99
3
*0,97
2

= F*Cánh tay đòn = 8 * 0.3 = 2.4 Nm
Với kết quả tính toán được thì ta dựa vào
datasheet chọn 2 động cơ có model KM3448A
24VDC 17W. Momen xoắn cực đại 2.5Nm.
Hình 3.11 Đo lực nâng phần để tay
3.4.3 Tính toán lựa chọn 2 động cơ nâng chống phía trước
Tính lực nâng của 2 cây chống

Dùng lực kế nhóm nghiên cứu đo được một lực
để nâng được phần để tay lên F = 4 N hình 3.12
Tính momen cản
M
cản
= F*Cánh tay đòn = 4 * 0.3 = 1.2 Nm
Với kết quả tính toán được thì ta dựa vào
datasheet chọn 2 động cơ có model KM3448A
24VDC 17W. Momen xoắn cực đại 2.5Nm.

Hình 3.12 Đo lực nâng phần chống phía trước
31

3.6 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống

Hình 3.20 Radio thư giãn Hình 3.21 Sản phẩm khi hoàn thiện Nệm massage
36

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển - Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí

Chương trình điều khiển động cơ.
#include <mega64.h>
#include "gamepad.h"
#include <stdio.h>

void dung (void)
{
PORTD=255;
PORTF=255 ;
}
void nang_truoc (void)
{
while (PINB.0==1)
{
PORTD.0=0;
gp_update_btn();
if(R1==0){break;}
}
PORTD=255;

}
void ha_truoc (void)
{
38

while (PINB.1==1)
{
PORTD=0b11111100;
gp_update_btn();
if(R1==0){break;}

{
while (PINB.4==1)
{
PORTD=0b10101111;
gp_update_btn();
if(R1==0){break;}
}
PORTD=255;

}
void ha_tay (void)
{
while (PINE.7==1)
{
PORTD=0b00001111;
gp_update_btn();
if(R1==0){break;}
}
PORTD=255;

}
40

void nang_chong (void)
{
while (PINC.2==1)
{
OCR3BL=100;
OCR3AL=100;
gp_update_btn();

PORTC=0xff;
DDRC=0x00;

PORTD=0xff;
DDRD=0xff;

PORTE=0xff;
DDRE=0xff;

PORTF=0xff;
DDRF=0xff;

PORTG=0x00;
DDRG=0x00;

TCCR3A=0xFD;
TCCR3B=0x04;
TCNT3H=0x00;
TCNT3L=0x00;
42

ICR3H=0x00;
ICR3L=0x00;
OCR3AH=0x00;
OCR3AL=0x00;
OCR3BH=0x00;
OCR3BL=0x00;
OCR3CH=0x00;
OCR3CL=0x00;


{
ha_truoc();

while(UP!=0&&LEFT!=0&&RIGHT!=0&&DOWN==0&&L1!=0&&L2!=0&&O
!=0&&X!=0&&SQUARE!=0&&TRIANGLE!=0&&R1!=0&&R2!=0)
{gp_update_btn();}
dung();
}
//nang sau
else if
(UP!=0&&LEFT==0&&RIGHT!=0&&DOWN!=0&&L1!=0&&L2!=0&&O!=0&
&X!=0&&SQUARE!=0&&TRIANGLE!=0&&R1!=0&&R2!=0)
{
nang_sau();

while(UP!=0&&LEFT==0&&RIGHT!=0&&DOWN!=0&&L1!=0&&L2!=0&&O
!=0&&X!=0&&SQUARE!=0&&TRIANGLE!=0&&R1!=0&&R2!=0)
{gp_update_btn();}
dung();
44

}
//ha sau
else if
(UP!=0&&LEFT!=0&&RIGHT==0&&DOWN!=0&&L1!=0&&L2!=0&&O!=0&
&X!=0&&SQUARE!=0&&TRIANGLE!=0&&R1!=0&&R2!=0)
{
ha_sau();

while(UP!=0&&LEFT!=0&&RIGHT==0&&DOWN!=0&&L1!=0&&L2!=0&&O

//nang chong
else if
(UP!=0&&LEFT!=0&&RIGHT!=0&&DOWN!=0&&L1!=0&&L2!=0&&O!=0&
&X!=0&&SQUARE==0&&TRIANGLE!=0&&R1!=0&&R2!=0)
{
nang_chong();

while(UP!=0&&LEFT!=0&&RIGHT!=0&&DOWN!=0&&L1!=0&&L2!=0&&O!
=0&&X!=0&&SQUARE==0&&TRIANGLE!=0&&R1!=0&&R2!=0)
{gp_update_btn();}
dung();
}
//ha chong
else if
(UP!=0&&LEFT!=0&&RIGHT!=0&&DOWN!=0&&L1!=0&&L2!=0&&O==0&
&X!=0&&SQUARE!=0&&TRIANGLE!=0&&R1!=0&&R2!=0)
{
46

ha_chong();

while(UP!=0&&LEFT!=0&&RIGHT!=0&&DOWN!=0&&L1!=0&&L2!=0&&O
==0&&X!=0&&SQUARE!=0&&TRIANGLE!=0&&R1!=0&&R2!=0)
{gp_update_btn();}
dung();
}
else dung();
}
}
}

#define GP_MASK_X 0x40
#define GP_MASK_SQUARE 0x80
#define GP_MASK_RJOY 0x02
#define GP_MASK_LJOY 0x04

#define GP_MODE_DIGITAL 0x41
#define GP_MODE_NEGCON 0x23
#define GP_MODE_ANALOGUE_RED_LED 0x73
#define GP_MODE_ANALOGUE_GREEN_LED 0x53
#define GP_MODE_NONE 0xff

#define SELECT (GP_BTN[0] & GP_MASK_SELECT)
#define START (GP_BTN[0] & GP_MASK_START)
#define LJOY (GP_BTN[0] & GP_MASK_RJOY)
#define RJOY (GP_BTN[0] & GP_MASK_LJOY)