ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

LỜI NÓI ĐẦU
-----------Ở nước ta các nghành công nghiệp đang có xu hướng phát triển mạnh, đặt biệt là
các nghành công nghiệp đòi hỏi tự động hóa cao.Các dây chuyền sản xuất tự động ngày
càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và hoạt động ngày càng chính xác.Việc
ứng dụng các dây chuyền công nghệ trong sản xuất là một bước tiến lớn trong việc áp
dụng các thành tựu khoa học kĩ thuật vào trong sản xuất.
Qua thực tế tìm hiểu thông tin ở Viện cơ khí tự động hóa và qua mạng Internet,
chúng em đã chọn đề tài là “Thiết kế và chế tạo mô hình phân loại sản phẩm tự
động”
Đồ án hệ thống cơ điện tử này là một trong những đồ án rất quan trong và rất cần
thiết cho sinh viên trước khi làm đồ án tốt nghiệp.Qua đây tạo điều kiện cho sinh viên
làm quen với các hệ thống sản xuất thực tế ở bên ngoài. Với những kiến thức đã học
cộng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ĐẶNG PHƯỚC VINH cùng sự đóng góp
ý kiến của bạn bè và các thầy cô trong khoa và sự cố gắng của bản thân,chúng em đã
hoàn thành xong đồ án này.
Đồ án của chúng em đã được hoàn thành, nhưng do trình độ hiểu biết của chúng
em, thời gian và chi phí chế tạo mô hình có hạn nên trong quá trình thiết kế sẽ không
tránh khỏi những sai sót, kính mong sự chỉ bảo của quý thầy cô.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa và đặc biệt là thầy giáo
hướng dẫn ĐẶNG PHƯỚC VINH đã giúp chúng em hoàn thành đồ án này.
Đà Nẵng, ngày 20 tháng 11 năm 2011
Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Thế Anh


phẩm hoạt động ổn định hơn.Hệ thống phân loại sản phẩm chỉ là một modul nhỏ trong
cả dây chuyền sản xuất nhưng đóng vai trò quan trọng trong cả dây chuyền. Hệ thống
này kết hợp với các hệ thống khác trong dây chuyền để tạo nên một dây chuyền hoạt
động thống nhất.Kĩ thuật ngày càng phát triển đồng nghĩa với các dây chuyền sản xuất
ngày càng hiện đại hơn và hệ thống phân loại sản phẩm cũng luôn được cải tiến để cả
dây chuyền luôn hoạt động với một năng suất cao nhất.
Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong thực
tế hiện nay.Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại,
nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc.Chưa kể đến có
những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể nhận
ra.Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất.Vì
vậy hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát triển tất
yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
1.1.2 Lựa chọn giải pháp cho đề tài
Có nhiều cách phân loại sản phẩm như phân loại sản phẩm theo hình dáng, theo
màu sắc, theo độ cao, nhờ xử lí ảnh tùy thuộc vào việc ứng dụng trong từng lĩnh

SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

Trang 2


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH


Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là tỷ lệ phản chiếu của một màu

chính (ví dụ như đỏ, trắng hoặc xanh ) được phản xạ bởi các màu khác nhau theo các
thuộc tính màu của đối tượng. Bằng cách sử dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là
FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC phát ra màu đỏ, trắng và màu xanh trên một
trục quang học đơn. E3MC sẽ thu ánh sáng phản chiếu của các đối tượng thông qua các
cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh sáng để phân
biệt màu sắc của vật cần cảm nhận.
Trên cơ sở những lựa chọn đó, chúng em đã lựa chọn để tài “Thiết kế và chế tạo mô
hình phân loại sản phẩm tự động”, sử dụng quang trở để phân biệt màu sắc, bằng cách
so sánh mức ánh sáng bị phản xạ về mà phân biệt màu sắc. Đây là mô hình thường
được sử dụng trong các mô hình dạy học dựa trên việc mô phỏng các mô hình thực tế
trong công nghiệp và có những ưu điểm:
+ Đơn giản, rẻ tiền, phù hợp với hệ thống nhỏ.
+ Cơ cấu hoạt động ổn định.
+ Độ chính xác cao.
1.1.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống
Băng tải chính vận chuyển sản phẩm. Khi sản phẩm màu xanh đi qua sẽ được băng
tải chính vận chuyển đi thẳng tới kho chứa. Nếu là sản phẩm màu trắng hay màu đỏ sẽ
được cần gạt đẩy qua băng tải phụ. Ở băng tải phụ nếu là sản phẩm màu trắng thì sẽ
được cần gạt đẩy ra khỏi băng chuyền,nếu là sản phẩm màu đỏ thì sẽ đi thẳng tới kho
chứa sản phẩm màu đỏ.
1.2 Giới thiệu băng chuyền phân loại sản phẩm.
1.2.1. Giới thiệu băng tải:
Băng tải là thiết bị được dùng rất rộng rải trong công nghiệp cũng như trong dân
dụng. Băng tải có nhiệm vụ di chuyển 1 vật nào đó từ nơi này đến nơi khác. Ngày nay
hầu hết các băng tải làm việc tự động và rất chính xác. Một băng tải gồm các thành
phần cơ bản sau:
 Tang dẫn
SVTH: Nguyễn Thế Anh


4

5

Hình 1.3 Mô hình băng tải.
1-Động cơ
phôi

2-Bộ truyền xích 3-Động cơ càng gạt

4-Càng gạt 5-Máng chứa

6-Bộ phận căng đai 7- Băng tải

 Một băng tải chính và một băng tải phụ
SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

Trang 5


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

 Nguồn dẫn động gồm 4 động cơ DC:2 động cơ truyền động cho băng tải và 2

128 Byte RAM nội.

-

4 Port xuất /nhập I/O 8 bit.

-

2 bộ Timer/counter 16 Bit.

-

6 nguồn ngắt.

-

Giao tiếp nối tiếp điều khiển bằng phần cứng.

-

64 KB vùng nhớ mã ngoài

-

64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài.

-

Cho phép xử lý bit.


GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

Hình 1.4 Sơ đồ chân vi điều khiển 89C51.


Port 0
Port 0 là port có 2 chức năng ở các chân 32 – 39 của AT89C51:
-

Chức năng IO (xuất / nhập): dùng cho các thiết kế nhỏ. Tuy nhiên, khi

dùng chức năng này thì Port 0 phải dùng thêm các điện trở kéo lên (pullup),giá trị của điện trở phụ thuộc vào thành phần kết nối với Port. Khi dùng
làm ngõ ra, Port 0 có thể kéo được 8 ngõ TTL.Khi dùng làm ngõ vào, Port
0 phải được set mức logic 1 trước đó.
-

Chức năng địa chỉ / dữ liệu đa hợp: khi dùng các thiết kế lớn, đòi hỏi

phải sử dụng bộ nhớ ngoài thì Port 0 vừa là bus dữ liệu (8 bit) vừa là bus
địa chỉ (8 bit thấp).Ngoài ra khi lập trình cho AT89C51, Port 0 còn dùng để
nhận mã khi lập trình và xuất mà khi kiểm tra (quá trình kiểm tra đòi hỏi
phải có điện trở kéo lên).


Port1
Port1 (chân 1 – 8) chỉ có một chức năng là IO, không dùng cho mục đích
khác
(chỉ trong 8032/8052/8952 thì dùng thêm P1.0 và P1.1 cho bộ định

thời

Port 3:
Port 3 (chân 10 – 17) là port có 2 chức năng:
Chức năng IO: có khả năng kéo được 4 ngõ TTL.
Khi dùng làm ngõ vào, Port 3 phải được set mức logic 1 trước đó.

1.2.2.2 Quang trở
Thông thường điện trở của quang trở khoảng 1M  . Khi chiếu ánh sáng vào, điện trở
này giảm xuống rất thấp. Người ta ứng dụng đặc tính này của quang trở để làm ra các
mạch phát hiện sáng/tối. Quang trở được ứng dụng rộng rãi trong các mạch phát hiện
sáng tối, ví dụ như: mạch mở/tắt đèn tự động, mạch đo tốc độ quay, mạch định vị phát
hiện được vị trí của vật.
Dưới đây là hình ảnh ví dụ về mạch định vị dùng quang trở:

Hình 1.5 Ví dụ về định vị trí dùng quang trở

Hình 1.6 Quang trở
SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

Trang 8


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

1.2.2.3 Công tắc hành trình

Trang 9


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

Hình 1.8 Mô hình rơle điện
1.2.2.5 Bộ truyền bánh răng
Truyền động bánh răng thực hiện truyền chuyển động hay biến đổi chuyển động nhờ
sự ăn khớp giữa các răng trên bánh răng.
Theo vị trí tương đối giữa các trục, phân truyền động bánh răng thành các loại sau:
 Truyền động giữa các trục song song: bộ truyền bánh răng trụ tròn răng thẳng
(hình1.2a), răng nghiêng răng chữ V
 Truyền động giữa 2 trục giao nhau: bộ truyền bánh răng nón răng thẳng, răng
nghiêng răng cung tròn.
 Truyền động giữa 2 trục chéo nhau: Bộ truyền bánh răng trụ chéo (hinh 1.2d), bộ
truyền bánh răng nón chéo
Theo kiểu ăn khớp có thể phân thành: bộ truyền bánh răng ăn khớp trong hoặc ăn
khớp ngoài. Ngoài ra còn nhiều cách phân loại khác.
Trong đồ án này em chỉ sử dụng bộ truyền bánh răng trụ tròn răng thẳng
và răng nghiêng ăn khớp ngoài.
 Ưu điểm
 Khả năng tải lớn, kích thước nhỏ gọn
 Tỉ số truyền không thay đổi
 Hiệu suất cao, có thể đạt tới 0,97 - 0,98 trong 1 cấp
 Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy
 Có thể truyền công suất từ nhỏ đến rất lớn(hàng chục ngàn KW), vận

tiêu chu
(3)

(2)

(1)

O1

O2

Hình 1.9 Xích ống con lăn
+ Ưu điểm của bộ truyền xích:
So với bộ truyền đai thì bộ truyền xích có kích thước nhỏ gọn hơn, khi làm việc không
có trượt, hiệu suất khá cao khi chăm sóc tốt, lực tác dụng lên trục nhỏ do không cần lực
căng ban đầu. Có thể truyền momen xoắn và chuyển động đến 1 số trục cách nhau
tương đối xa, lợi dụng đặc điểm này khi cơ cấu trượt cần hành trình tương đối dài.

SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

Trang 11


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH



ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

η=
Với:

Ta có:

η 12.



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

3

η2 . η3 . η

η 1 = 0,98 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ

( tra bảng 2-1, TLTKCTM )

η2 = 0,99 hiệu suất của 1 cặp ổ lăn

( tra bảng 2-1, TLTKCTM )

η3 = 1 hiệu suất của khớp nối

( tra bảng 2-1, TLTKCTM )

Nt: tốc độ quay của tang (v/p)
V = 0,5 m/s: vận tốc của tang.
D = 300 mm: đường kính tang
 Tính sơ bộ số vòng quay của động cơ
Chọn sơ bộ tỉ số truyền của các bộ truyền:
ihgt = 12 – tỉ số truyền của hộp giảm tốc
ix = 4 – tỉ số truyền của bộ truyền xích
Số vòng quay của động cơ là:
ndc = nt . ihgt. ix = 31,84 *12*4 = 1528 (v/p)

(TLTKCTM)

 Chọn động cơ (Tra bảng 2p - TLTKCTM ):
 Công suất định mức: Pđm = 1,5 kw
 Tốc độ quay: ndc = 1500 (v/p)

2.2.1 Tính chọn tấm băng.
SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

Trang 13


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH


SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

Trang 14




ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

Chọn sử dụng tang trụ có:
Đường kính cần thiết của tang truyền động:
Dt ≥ a.i = 125.4 = 500(mm)

(TLTKCTM)

- Trong đó :
a - hệ số tỉ lệ. Lấy a = 125 theo bảng 6.5 (TKCTM) với vải làm màng cốt, dây băng
Б-820.

là

i - số lớp màng cốt của dây băng. i = 4
Theo tiêu chuẩn của ГOCT10624-63 chọn Dt = 500 mm .
- Đường kính tang cuối và tang căng băng bằng Dt = 0,8*500 = 400mm.
- Chiều dài của tang lấy hơn chiều rộng băng từ 100-200:
B +100 = 500 +100 = 600 mm

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

850

270

600

1140

650

185

Khối
lượng
(kg)
96

Bảng 2.2: Thông số của tang bị dẫn
SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT


(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

400

800

160

600

850

210

65

Khối
lượng
(kg)
96


l1

H

H1

H2

102

720

760

195

20

190

205

260

SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

(kg)


L1

l1

H

H1

B1

102

720

760

600

14

154

205

100

lăn
П50-B


Trang 17


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

(2)

(3)

(1)
O1

O2

Hình 2.5:Bộ truyền xích

+ Ưu điểm của bộ truyền xích: So với bộ truyền đai thì bộ truyền xích có kích
thước nhỏ gọn hơn, khi làm việc không có trượt, hiệu suất khá cao khi chăm sóc
tốt, lực tác dụng lên trục nhỏ do không cần lực căng ban đầu. Có thể truyền
momen xoắn và chuyển động đến 1 số trục cách nhau tương đối xa, lợi dụng đặc
điểm này khi cơ cấu trượt cần hành trình tương đối dài.
-Chọn loại xích
Do vận tốc làm việc bé hơn 10 m/s và không có yêu cầu làm việc êm, không ồn
nên ta
chọn loại xích ống con lăn.


5
6
7

1
2
3
4
5
6
7
8
X1
X2

19
18

5VDC

31
9
rst

VCC

P0.0/AD0
P0.1/AD1
P0.2/AD2
P0.3/AD3

14
15
16
17

P3.0/RXD
P3.1/TXD
P3.2/INT0
P3.3/INT1
P3.4/T0
P3.5/T1
P3.6/WR
P3.7/RD

XTAL1
XTAL2

dco_gat1_ra
dco_gat1_v e
dco_gat2_ra
dco_gat2_v e
CTHTTRONG1
CTHTNGOAI1
CTHTTRONG2
CTHTNGOAI2

21
22
23
24

20

led7
led7
led7
led7
led7
led7
led7

1
2
3
4
5
6

40

U18

2
3
4
5
6
7
8
9


C3
1n

rst

4
SW3

D8
LED

SW PUSHBUTTON-SPST-2
2
3

R1
10K
R12
330

KHOI RESET

3.1.2Khối nguồn

SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

Trang 19



CON2

C4
10UF-50V

2

1
2

3

GND

~
J1

OUT 5V

VIN

C2
104

R1
290

5V-2
1

Q.TRO
3
VR1

280

R3
3.3K

+

cambienphoi1

1

LM358
4

R2

2

U1A

100K

R1

D4


kich led7 2
kich led7 1
5VDC

R7

5VDC

R8

5VDC

R9

Q1
A1015

R10

Q2
A1015
4.7K

5VDC

R11

Q3

Q5

led7 2
led7 3
led7 4
led7 5
led7 6
led7 7

7
6
4
2
1
9
10
5

A
B
C
D
E
F
G
H

7
6
4
2
1


7
6
4
2
1
9
10
5

A
B
C
D
E
F
G
H

7
6
4
2
1
9
10
5

A
B

8

3

D5

R6
270

A2

LED2

A1

8

3

D4

R5
270

A2

LED2

A1



R2
270

A2

A1

D1

3

R1
270

A
B
C
D
E
F
G
H

KHOI DIEM SAN PHAM

3.1.5 Khối điều khiển động cơ.
Nguyên lý hoạt động :
Khối điều khiển động cơ có nhiệm vụ đóng ngắt,đảo chiều quay động cơ.



DIODE

DCO_GAT1

3

3

1
2

6
7

D2

1
2

CON2

RELAY SPDT
DIODE

RELAY DPDT

12VDC
L1
4


DCO_GAT2

3

1

5VDC
330

RL4_4C

4

1
2

3

L3

5

dco_gat2_ra

5
8

4


7
8

LED

OPTP22
OPTO 817B

R4

IN1
IN2
IN3
IN4
IN5
IN6
IN7
IN8

OUT1
OUT2
OUT3
OUT4
OUT5
OUT6
OUT7
OUT8

COM


RELAY DPDT

9

4

2

10

4

ULN2803
12VDC

3

1

5VDC

RL7_4C
330
5

DCO_BT1

3

L5


2

R5
330
L6
dco_bt2
OPT32
OPTO 817B

LED
5VDC

3

12VDC
1

R6

RL8_4C
330

5

DCO_BT2

3
4
D13


Begin

Khai báo ban đầu
IE
#87H
IP
#05H
TMOD
01H

Buộc ngắt bộ
định thời 0

Reset hệ thống

Start=0

N

Y
Y

Bật động cơ
BT1,BT2

CB phôi
một =1

N


Trang 23




ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

1

Dừng đ/c gạt 1

1
Cảm biến
phôi2=1

N

Y
Cảm biến
khay 3=0

Động cơ gạt 2 ra

N

Y
CTHT

Cảm biến
khay2=0

N

N

Y
Dừng hệ thống

Y
Đ/c gạt 2 về

SVTH: Nguyễn Thế Anh
–Lớp:10CDTLT
Dương Hoàng Dũng –Lớp:10CDTLT

Chờ
Start

Trang 24


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: ĐẶNG PHƯỚC VINH

1