Tải bản đầy đủ

Thiết kế, chế tạo mô hình máy khuấy trộn

1
MỤC LỤC


2
DANH MỤC HÌNH ẢNH


3

DANH MỤC BẢNG


4

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................

.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Nguyễn Văn Quyết


5
PHẦN A. MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Từ thời xa xưa con người đã biết khuấy trộn nguyên liệu để phục vụ
cho sinh hoạt cũng như phục vụ cho buôn bán, sinh hoạt. Nhưng những công
đoạn khuấy trộn này còn thô sơ và dùng sức người là chính. Khi nền kinh tế
phát triển cùng với khoa học kỹ thuật luôn phát triển trong tất cả các lĩnh
vực, nhất là các ngành sản xuất. Việc đòi hỏi cải tiến và nâng cấp hệ thống
sản xuất luôn là ưu tiên hàng đầu. Một trong những hệ thống đó là hệ thống
khuấy trộn nguyên liệu tự động[1]. Hệ thống này giúp cho sản xuất linh hoạt
hơn, tiết kiệm thời gian và nhân lực, tăng sản lượng, đem lại lợi ích kinh tế
cao và hiệu quả. Tuy nhiên với điều kiện ở Việt Nam, chi phí cho các hệ
thống khuấy trộn nguyên liệu tự động khá lớn nên chỉ được áp dụng cho các
hệ thống có yêu cầu khuấy trộn phức tạp, còn một lượng lớn các doanh
nghiệp vẫn sử dụng trực tiếp sức lực con người để làm việc.
Ưu điểm vượt trội của phương pháp khuấy trộn tự động so với việc khuấy
trộn thủ công là thời gian khuấy nhanh và độ chính xác cao. Cho đến nay đã
có rất nhiều các công trình nghiên cứu về công nghệ và phương pháp khuấy
trộn.
Một số tài liệu về công nghệ khuấy trộn:
[1]. Nguyễn Minh Tuyển (2006), Quá trình và thiết bị khuấy trộn trong công
nghệ, Nhà xuất bản Xây Dựng.
[2]. Nguyễn Quang Minh (2014), Các lọai máy khuấy trộn, < Arduino,
http://arduino.cc>.
[3]. Nguyễn Tăng Cường (2016), Máy khuấy trộn nông sản thực phẩm,



Mục đích chung của các công trình nghiên cứu này là tạo ra sản phẩm
ứng dụng nhằm tự động hóa nâng cao năng suất lao động và hiệu quả trong
sản xuất.


6
Arduino là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với
các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ hoặc các thiết bị điện khác.
Phần cứng của thiết bị đã tích hợp nhiều chức năng cơ bản và là mã nguồn
mở. Ngôn ngữ lập trình trên nền Java lại vô cùng dễ sử dụng tương thích với
ngôn ngữ C và hệ thống thư viện vô cùng phong phú được chia sẻ miễn phí
trên Internet. Chính vì thế mà Arduino đã và đang dần phổ biến và được phát
triển ngày càng mạnh mẽ trên toàn thế giới[4].
Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực
kỳ dễ sử dụng, với ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay
cả với những người ít am hiểu về điện tử và lập trình, ngoài ra còn những lợi
ích sau:
 Làm việc chắc chắn, liên tục, tuổi thọ cao, chịu được môi trường khắc
nghiệt.
 Có thể làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau.
 Sử dụng đơn giản, giá thành rẻ[4].
Xuất phát từ tình hình thực tế tự động hóa tại các phân xưởng, nhà kho
và các khu vực điều hành quản lý vẫn đang tiếp tục được nâng cao cùng với
kiến thức đã được học trong trường, Em đã nghiên cứu và thực hiện đề tài “
Thiết kế, chế tạo mô hình máy khuấy trộn ”. Đây chỉ là một phần nhỏ trong quy
trình sản xuất, tuy vậy em mong rằng với đề tài này em sẽ củng cố được kiến
thức đã được học trong trường và ứng dụng một phần nhỏ trong sản xuất.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế, chế tạo thành công mô hình máy khuấy trộn.
3. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Tìm hiểu được công nghệ khấy trộn trong công nghiệp: cấu tạo,
nguyên lý làm việc của hệ thống khuấy trộn.
- Tìm hiểu được cách lắp đặt, kết nối, lập trình trong hệ thống khuấy
trộn.
4. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài


7
Đã thiết kế, chế tạo thành công mô hình máy khuấy trộn và có thể phát
triển để ứng dụng trong thực tế sản xuất. Đề tài giúp em trải nghiệm thực tế thi
công hệ thống và làm quen dần với việc áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế,
cũng như các thiết bị kỹ thuật.


8
PHẦN B. NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.Tổng quan về các phương pháp khuấy trộn
Khuấy trộn là một quá trình cơ học được dùng rất nhiều trong các quá
trình sản xuất thực phẩm nhằm tăng cường các quá trình truyền nhiệt hoặc để
thu được một hỗn hợp đồng nhất từ nhiều cấu tử trộn lại. Ngoài ra khuấy trộn
còn được dùng nhiều để làm tan nhanh chất rắn trong lỏng hoặc tăng cường
các phản ứng hóa học trong hỗn hợp[1].
Quá trình khuấy hệ lỏng rất thường gặp trong công nghiệp: công nghiệp
hóa chất, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật
liệu xây dựng.
Quá trình khuấy có thể được thực hiện trong các ống có chất lỏng chảy
qua, trong các bơm vận chuyển, trên đĩa của các tháp tinh luyện cũng như
trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng lượng cơ học đưa vào qua cơ cấu
khuấy hoạt động nhờ năng lượng của khí nén[1].
Có thể chia phương pháp khuấy trộn ra làm hai loại:
- Khuấy trộn thủ công là quá trình mà con người trực tiếp tham gia vào công
đoạn khuấy trộn.
- Khuấy trộn tự động là quá trình mà các thiết bị điều khiển tự động đóng vai
trò chủ đạo. Trong quá trình khuấy tự động được chia ra thành nhiều phương
pháp khác nhau.
- Các phương pháp điều khiển khuấy trộn tự động:
+ Điều khiển sử dụng PLC.
+ Điều khiển sử dụng vi điều khiển.
+ Điều khiển sử dụng Arduino.
• Một số hệ thống khuấy trộn trong công nghiệp:
Theo nguyên lý làm việc, hệ thống khuấy được chia làm hai loại: liên tục và
gián đoạn.
Loại làm việc liên tục gồm các loại sau:


9
- Máy trộn vít tải nằm ngang một trục, hai trục.
- Máy trộn ly tâm.
Loại làm việc gián đoạn gồm các loại sau:
- Máy khuấy thùng quay hình trụ nằm ngang, thẳng đứng, trục chéo, hình lục
giác nằm ngang, chữ V.
- Máy khuấy nằm ngang một trục, hai trục.
- Máy khuấy vít tải thẳng đứng.
- Máy khuấy lớp sôi có cánh đảo.
1.2.Nhiệm vụ, phân loại của máy khuấy trộn.
a. Nhiệm vụ:
- Khuấy trộn các thành phần nguyên liệu đã được định sẵn thành 1 hỗn hợp
đồng đều.
- Tăng cường các quá trình hóa sinh học trong quá trình chế biến thực phẩm.
- Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt khi chế biến thực phẩm.
- Hòa tan chất này vào chất khác (hoà tan muối, đường với các chất khác)
Ba loại quá trình điển hình này thực hiện với các loại đồng thể và dị thể
khác nhau như hệ lỏng-lỏng, lỏng-khí, lỏng-rắn.
b. Phân loại
Có nhiều cách để phân loại máy khuấy trộn như phân loại theo nguyên
lý cấu tạo, theo bố trí bộ phận trộn, theo số bộ phận trộn, theo cách làm việc,
theo tính chất của sản phẩm đầu ra…v.v
Phân loại theo nguyên lý cấu tạo:
- Máy trộn có bộ phận trộn quay:
+ Máy trộn kiểu vít
+ Máy trộn kiểu cánh quạt
+ Máy trộn kiểu hành tinh
+ Máy trộn kiểu cánh gạt
- Máy trộn thùng quay:
+ Máy trộn kiểu trống
+ Máy trộn kiểu côn
- Máy trộn - định mức phối hợp


10
Phân loại theo cách bố trí bộ phận trộn:
- Máy trộn kiểu vít hay cánh gạt ngang
- Máy trộn kiểu vít hay cánh gạt đứng
- Máy trộn kiểu vít nghiêng
Phân loại theo số bộ phận trộn:
- Máy trộn kiểu đơn, kép
- Máy trộn kiểu thùng, đơn, kép
Phân loại theo cách làm việc:
- Máy trộn liên tục
- Máy trộn gián đoạn
Phân loại theo tính chất sản phẩm:
- Máy trộn khô
- Máy trộn nước
- Máy trộn ướt
1.4.Yêu cầu kỹ thuật đối với máy khuấy trộn
- Đảm bảo chất lượng trộn cao (đặc trưng là độ đồng đều), nhất là khi trộn
hỗn hợp có những thành phần với tỉ lệ rất ít. Độ trộn đồng đều có 1 ý nghĩa rất
lớn trong việc bảo đảm phẩm chất, giá trị của sản phẩm đầu ra.
- Có khả năng trộn được các hỗn hợp lỏng.
- Có năng suất cao và chi phí năng lượng dùng thấp.
1.5.Các loại máy khuấy hiện nay
a. Khuấy trộn bằng cơ khí
Các cánh khuấy có hình dạng khác nhau, được lắp đặt trong máy. Khi
máy hoạt động cánh khuấy tạo ra sự xáo trộn dòng chất lỏng. Cánh khuấy
thường được sử dụng trong các bể khuấy trộn như một phương tiện để trộn
chất lỏng và huyền phù. Cánh khuấy thông thường sử dụng một thiết kế mở
và được gắn với một trục trung tâm được đặt ở trung tâm của bể[3].


11

Hình 1.1. Bể khuấy trộn với một cánh khuấy đặt ở chính giữa
• Các loại cánh khuấy
Cánh khuấy mái chèo: thường dùng để hoà tan chất rắn có khối lượng
riêng không lớn, việc khuấy trộn tạo ra thuỷ động lực học cao. Tốc độ khuấy
chậm, bề mặt cánh khuấy lớn hơn, sử dụng phổ biến trong bể tạo bông. Các
lưỡi dao được làm bằng thép tấm, hàn hoặc cố định bằng bu lông trên các ổ
trục và thường là 2, 3 hoặc 4 mảnh. Nó có hai loại, lưỡi bằng phẳng, thẳng và
lưỡi gấp. Cánh khuấy gấp tiêu thụ ít điện năng hơn so với cánh khuấy bằng
phẳng và thẳng. Cánh khuấy mái chèo cũng có thể được sử dụng để khuấy
chất lỏng có độ nhớt cao, thúc đẩy sự trao đổi lên xuống của chất lỏng. Tốc
độ quay của cánh khuấy là 20~100 vòng/phút, độ nhớt cao nhất là 20 Pa.s[3].
Đặc điểm kỹ thuật:
- Số lượng cánh khuấy tuỳ theo yêu cầu, có thể có 2, 3 cánh.
- Khuấy cho bể keo tụ.
- Trục khuấy liên kết trục động cơ bằng ống nối đồng trục.
- Ống nối bằng inox 304.


12
- Trục, cánh khuấy bằng inox 304.
- Đường kính cánh khuấy: 800 – 1200 mm.
- Tốc độ: 20 – 100 vòng/phút.

Hình 1.2. Cánh khuấy mái chèo
Cánh khuấy chân vịt (chong chóng): điều chế dung dịch huyền phù,
nhũ tương, không thể dung cánh khuấy chân vịt để khuấy chất lỏng có độ
nhớt cao hoặc khuấy chất lỏng trong đó có các hạt rắn có khối lượng riêng
lớn, chủ yếu được sử dụng trong chất lỏng có độ nhớt thấp. Hiệu quả khuấy
thuỷ động lực học cao. Cánh khuấy tiêu chuẩn gồm có 3 mảnh. Mức độ biến
động của chất lỏng là không cao khi cánh khuấy đang làm việc. Đường kính
của cánh quạt khuấy nhỏ, d/D = 1/4~1/3, tốc độ đầu thường là 7~10 m/s, tốc
độ tối đa có thể được 15m/s[3].
Đặc điểm kỹ thuật:
- Số lượng cánh khuấy: 2 hoặc 3 cánh.
- Tốc độ khuấy chậm: 70 – 130 vòng/phút.
- Trục khuấy liên kết với trục bằng ống nối inox 304.
- Trục và cánh khuấy làm bằng inox 304, 316.
Ứng dụng:
- Khuấy bể phản ứng tạo bông keo tụ.


13
- Khuấy bể điều chỉnh PH.
- Khuấy bểcân bằng bểkhử
- Nito, khử Photpho.

Hình 1.3. Cánh khuấy chân vịt
Cánh khuấy tuabin: để điều chế huyền phù mịn, để hoà tan các chất rắn
nhanh hoặc để khuấy trộn các hạt rắn đã lắng cặn có nồng độ pha rắn đến
60%. Turbine khuấy thuộc về khuấy chất lỏng độ nhớt thấp, nó có hiệu quả có
thể hoàn thành tất cả các hoạt động trộn và xử lý với nhiều độ nhớt của dung
dịch sét. Khuấy tua bin được chia thành loại mở và loại đĩa. Loại mở bao gồm
cánh quạt thẳng và phẳng, cánh quạt xiên, cánh quạt cong; Loại đĩa bao gồm
đĩa cánh quạt phẳng và thẳng, đĩa cánh quạt xiên, đĩa cánh quạt cong, v.v…
Cánh khuấy tuabin mở loại thường là 2 hoặc 4 miếng; loại đĩa là phổ biến
nhất đã 6 miếng. Lực cắt lớn, có thể làm cho các hạt chất lỏng phân tán rất tốt,
phù hợp với độ nhớt thấp đến trung bình của chất lỏng (chất lỏng phân tán,
chất huyền phù). Cánh khuấy uốn cong theo hướng dòng chảy chất lỏng, có
thể giảm tiêu thụ điện năng và phù hợp với khuấy chất lỏng có chứa hạt rắn
giòn[3].
Đặc điểm kỹ thuật:
- Cánh khuấy tuabin 4 cánh, góc nghiêng 450.


14
- Tốc độ khuấy chậm, kiểu trục khuấy đồng trục động cơ.
- Trục khuấy liên kết đồng tâm với hộp giảm tốc bằng ống nối trục.
- Ống nối trục được sơn phủ chống ăn mòn cao.
- Trục và cánh khuấy bằng inox 304, 316 với kích thước có thể thay đổi.
- Ống nối trục bằng inox 304.
- Tốc độ khuấy: 100-200 rpm.
- Đường kính cánh khuấy từ: 200-800mm.
- Trục và cánh khuấy được lắp đặt rời nhau.
Ứng dụng:
- Cánh khuấy được dùng cho các thể tích bể từ 0,1 – 180 m3.
- Khuấy trộn bể phẩn ứng keo tụ.
- Khuấy trộn bồn pha hoá chất.
- Khuấy trộn hệ thống sản xuất thực phẩm.
- Khuấy trộn bể chống lắng bùn cặn.

Hình 1.4. Cánh khuấy tubin
b. Máy khuấy chìm


15
Các máy khuấy phải đặt trong lòng chất lỏng với một tốc độ quy định
để đảm bảo thời gian thích hợp của quá trình. Từ quan điểm công nghệ pha
trộn của xem, khối lượng bơm qua đường kính bên ngoài của máy trộn là
không quan trọng; quan trọng là khối lượng đặt trong chuyển động với tốc độ
quy định.
Các máy khuấy chìm có thể hoạt động trong chất lỏng ở nhiệt độ tối đa
40ºC và ngập sâu đến 10 m. Khi lắp đặt máy trộn chìm phải chú ý đến vị trí
của nó. Đặc biệt là sự cân bằng trong bể tại nơi mà các hoạt động xảy ra liên
tục khi áp lực của máy khuấy bằng các áp lực bên ngoài tác động đến chiều
xoay của cánh quạt. Vì vậy, các áp lực bên ngoài phải được tính toán. Ngoài
ra lượng nước đưa vào bể (ví dụ như từ sự tuần hoàn) phải được tính toán.
Không chỉ các giá trị lưu lượng dòng chảy mà còn sự điều hướng của chúng
cũng rất quan trọng.

Hình 1.5. Cánh khuấy chìm
Theo các nghiên cứu, trục hướng tâm của đà quay chuyền cho các chất
lỏng bằng cách khuấy là quan trọng. Nó tương đương với lực tải cánh quạt
hướng trục. Vì vậy, lực hướng trục là thông số quan trọng nhất của máy khuấy
và nó được quy định tại danh mục sản phẩm. Lực hướng trục có thể dễ dàng


16
chuyển đổi thành hiệu quả dòng khối lượng chất lỏng (tức công suất) đưa vào
chuyển động với tốc độ v quy định. Khi nước thải được khuấy trộn, các yêu
cầu tốc độ nước ít nhất là v = 0,3 m/s. Vì vậy, công suất thực tế cho v = 0,3
m/s được xác lập. Máy khuấy có thể chuyển động trong lượng nước này với
tốc độ tối thiểu v = 0,3 m/s.[3]
Lực trục: F (kN);
Hiệu quả đầu ra: v = 0,3 (m/s); Q = 0,3 (m3/s);
Công suất đầu vào động cơ: P1 (kW);
Công suất đầu ra động cơ (ở trục động cơ): P2 (kW).
c. Khuấy trộn bằng khí nén
Dùng để khuấy chất lỏng có độ nhớt thấp. khí nén thường là không khí
được nén qua một ống các lỗ nhỏ, ống này đặt ở tận đáy thiết bị. không khí
chui qua lỗ tạo thành những bọt nhỏ, rồi qua lớp chất lỏng làm cho chất lỏng
bị khuấy. Để khuấy được đều người ta làm đường ống khí thành vòng, hoặc
xoắn ốc, đôi khi làm một dãy ống thẳng đặt song song nhau[3].
Hình 1.6. Bể khuấy trộn bằng khí nén


17
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG
PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
- Công nghệ khuấy trộn.
- Bo mạch Arduino và ngôn ngữ lập trình.
- Các thiết bị dùng điều khiển và lấy tín hiệu.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu thiết kế, điều khiển máy khuấy trộn 2 chất lỏng có màu khác nhau
sử dụng bộ điều khiển Arduino Uno R3.
2.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Cơ sở thiết kế mô hình trình khuấy trộn.
Nội dung 2: Thiết kế mô hình máy khuấy trộn.
Nội dung 3: Chế tạo mô hình máy khuấy trộn.
Nôi dung 4: Chạy thử và đánh giá kết quả hoạt động của mô hình.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Tiến trình thực hiện nghiên cứu
Tiến trình nghiên cứu gồm có 4 bước:
- Bước 1: Đưa ra các thông số cần đạt được của hệ thống khấy trộn thiết kế:
số lượng dung dịch khấy, công suất của động cơ khấy….
- Bước 2: Thiết kế mô hình máy khuấy trộn.
- Bước 3: Thi công mô hình
+ Thi công phần cứng của mô hình.
+ Lập trình điều khiển của mô hình
Bước 4: Chạy thử và đánh giá sự ổn định của mô hình.
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu nội dung 1:
a. Mức độ khuấy trộn
Là sự phân bố tương hỗ của hai hay nhiều chất sau khi trộn. Nó là chỉ tiêu
để đánh giá hiệu quả khuấy và có thể sử dụng để đánh giá cường độ khuấy.


18
Theo công thức Hixon-Tenry thì mức độ khuấy là
I=

n

Xi =

i

n

: số mẫu thử

Xi

Xi =

∑X

: nồng độ mẫu thử lần i và được xác định
φi
φi0

nếu

1− φ i
1− φ i 0

Trong đó

nếu

φi φi0

,

φ i < φ i0

φi > φi0

là phần thể tích của cấu tử i trong mẫu thử và trong tồn bộ

thiết bị.
b. Cường độ khuấy
Người ta thường dùng một trong các đại lượng sau đây biểu thị cường độ
khuấy:
- Số vòng quay n của cánh khuấy.
- Vận tốc vòng V của đầu cánh khuấy.
- Công suất khuấy riêng: nghĩa là công suất chi phí để khuấy một đơn vị thể
tích
Nv =

Trong đó:

N
V

N: số vòng quay của cánh khuấy
V: vận tốc động cơ khuấy

c. Hiệu quả khuấy
Hiệu quả khuấy được xác định bằng năng lượng tiêu hao để đạt được
hiệu ứng công nghệ cần thiết. Thiết bị khuấy có hiệu quả cao nếu nó đạt được
yêu cầu đề ra và tốn ít năng lượng nhất và ngược lại.


19
2.3.3. Phương pháp nghiên cứu nội dung 2:
Từ kết quả quá trình nghiên cứu chỉ tiêu đánh quá trình khuấy trộn, em
đã chọn loại máy khuấy cơ khí để sử dụng cho khóa luận. Hệ thống cơ khí của
máy khuấy đã được lên kế hoạch thiết kế và thi công, để thực hiện được nội
dung là thiết kế, em sử dụng các công cụ hỗ trợ thiết kế như phần mềm thiết
kế SolidWord thiết kế cơ khí.

Hình 2.1. Thiết kế bể khuấy


20
Hình 2.2. Giá đỡ bộ điều khiển
Giá đỡ bộ điều khiển được thiết kế có dạng hình vuông, chất liệu được
làm bằng gỗ, có kích thước 25x25x1,3 cm. Bên trong có khoan lỗ để đặt động
cơ khuấy và cảm biến siêu âm.
Arduino

Nguồn tổ ong

Động cơ

Relay

Cảm biến

Hình 2.3. Vị trí các linh kiện được đặt trong giá bộ điều khiển
• Tính chọn linh kiện, thiết bị:
a. Bo mạch Arduino UNO R3

Hình 2.4. Bo mạch Arduino Uno R3
Năng lượng


21
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc
cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V.
Thường thì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu bạn không có sẵn
nguồn từ cổng USB. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ
làm hỏng Arduino UNO.
Các chân năng lượng:
-

GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO.
5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
Vin (Voltage Input): cung cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực

dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
- IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được
đo ở chân này.
- RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương
với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
Lưu ý:
Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra

-

cho các thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn
sai vị trí có thể làm hỏng board. Điều này không được nhà sản xuất khuyến
khích.
-

Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp
dưới 6V có thể làm hỏng board.

-

Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi
điều khiển ATmega328.

-

Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của
Arduino UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.

-

Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino
UNO sẽ làm hỏng vi điều khiển.

-

Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của
Arduino UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu không
dùng để truyền nhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng.


22


23
Bảng 2.1. Thông số cơ bản cuả Arduino Uno
Vi điều khiển
Điện áp hoạt động
Tần số hoạt động

ATmega328 họ 8bit
5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
16 MHz

Dòng tiêu thụ
Điện áp vào khuyên dùng
Điện áp vào giới hạn
Số chân Digital I/O
Số chân Analog

khoảng 30mA
7-12V DC
6-20V DC
14 (6 chân hardware PWM)
6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân 30 mA
I/O
Dòng ra tối đa (5V)
500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V)
50 mA
Bộ nhớ flash
32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi
bootloader
SRAM
2 KB (ATmega328)
EEPROM
1 KB (ATmega328)
Vi điều khiển
Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,
ATmega168, ATmega328.

Hình 2.5. Vi điều khiển Atmega dạng chân dán và dạng chân cắm
Vi điều khiển AVR do hãng Atmel sản xuất được giới thiệu lần đầu năm
1996. Vi điều khiển Atmega AVR có công suất cao, tiêu thụ năng lượng thấp,


24
cấu trúc RISC tiến với 130 lệnh với chu kỳ thực hiện đơn xung lớn nhất, 32
thanh ghi đa mục đích 8 bít, 16 MIPS tại tần số đặt 16 MHz, bộ nhân 2 chu kỳ
On-chip, Power-on Reset và Brown-out Detection có thể lập trình, bộ dao
động RC bên trong có thể lập trình các mức, 5 Mode ngủ (Idle, ADC Noise
Reduction, Power-save, Power-down và Standby), có khả năng Reset khi bật
nguồn, khả năng dò lỗi Brown out lập trình được, có nguồn ngắt trong và ngắt
ngoài.
Thông số kỹ thuật:
- Thuộc dòng AVR® ATmega
- Vi điều khiển: 8-Bit
- Tốc độ tối đa: 16MHz
- Giao tiếp: I²C, SPI, UART/6 USART
- Ngoại vi: Brown-out Detect/Reset, POR, PWM, WDT
- Số chân vào/ra: 23
- Bộ nhớ chương trình: 32KB
- EEPROM: 512 x 8
- RAM Size 1K x 8
- Nguồn: (Vcc/Vdd) 2.7 V ~ 5.5 V
- Chức nắng analog to digital: A/D 8x10b
- Có thạch anh nội. 1-8Mhz
- Operating Temperature -40°C ~ 85°C
- Dạng đế cấm: 28-DIP
Bộ nhớ
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng: 8K byte
Flash trên chíp có thể lập trình với các khả năng đọc trong khi ghi (ReadWhile-Write), 512 byte EEPROM, 1K byte SRAM, 23 đường vào ra đa mục
đích, 32 thanh ghi đa mục đích, 3 Timer/Counter rất linh hoạt với các
compare mode, các ngắt trong và ngắt ngoài, một bộ USART nối tiếp có thể
lập trình được, ghép nối nối tiếp 2 dây định hướng byte, 6 kênh ADC( 8 kênh


25
với loại TQFP và MLF packages) trong đó 4 (hoặc 6) kênh có độ chính xác
10-bit và 2 kênh có độ chính xác 8-bit, Watchdog Timer có thể lập trình được
với bộ dao động bên trong, một cổng nối tiếp SPI và 5 mode tiết kiệm năng
lượng có thể lựa chọn mềm.
Idle mode dừng CPU trong khi vẫn cho phép SRAM, Timer/Counters,
cổng SPI, và hệ thống ngắt tiếp tục chức năng của chúng.
Power- down mode tiết kiệm nội dung thanh ghi, nhưng hạn định bộ
dao động, không cho phép tất cả các chức năng khác của chíp được hoạt động
cho đến khi ngắt tiếp theo hoặc Reset phần cứng xuất hiện.
Trong Power-save mode, timer không đồng bộ tiếp tục chạy, cho phép
sử dụng để duy trì thời gian nền, trong khi các phần còn lại của thiết bị được
ngủ.
ADC Noise Reduction mode dừng CPU và tất các module I/O ngoại trừ
timer không đồng bộ và ADC để tối thiểu hóa nhiễu mạch trong suốt quá trình
ADC trong chuyển đổi.
Trong Standby mode, bộ dao động thạch anh/ resonator được phép chạy
trong khi các phần còn lại của thiết bị được ngủ. Điều này cho phép start-up
rất nhanh cùng với hiệu quả tiêu thụ ít năng lượng.
Thiết bị được sản suất áp dụng công nghệ tích hợp bộ nhớ non-volatile
cao của Atmel. Bộ nhớ chương trình Flash này có thể lập trình thông qua ghép
nối tiếp SPI bằng chương trình lập trình bộ nhớ non- volatile riêng, hoặc bằng
một chương trình boot on- chip, chạy trong AVR core. Chương trình boot có
thể sử dụng bất kỳ một ghép nối nào để download chương trình ứng dụng
trong bộ nhớ Flash. Phần mềm trong Boot Flash sẽ tiếp tục chạy trong khi các
phần sử dụng Flash vẫn được update, hỗ trợ cho hoạt động đọc trong khi ghi
(Read- While-Write).
Bằng việc kết hợp với một CPU 8-bit RISC với bộ nhớ Flash tự lập
trình trong hệ thống trên một chíp, Atmel ATmega8 là một vi điều khiển cực


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×