Tải bản đầy đủ

đồ án hệ thống cơ điện tử hay

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................................................2
CHƯƠNG I:GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG DÁN NHÃN CHAI TỰ ĐỘNG............................................3
1.1.YÊU CẦU VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG:........................................................................................3
1.2.PHÂN LOẠI MÁY DÁN NHÃN CHAI TỰ ĐỘNG......................................................................4
1.2.1. Máy dán nhãn dùng con lăn di động:.......................................................................................4
1.2.2. Dùng cơ cấu kẹp thủy lực:........................................................................................................5
1.2.3. Dùng cơ cấu ma sát...................................................................................................................6
1.2.3.1. Loại 1:....................................................................................................................................6
1.2.3.2. Loại 2:....................................................................................................................................7
1.3KẾT LUẬN:.......................................................................................................................................7

CHƯƠNG 2:XÁC ĐỊNH NGUYÊN LÍ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG.................................................8
2.1.SƠ ĐỒ CHUNG VÀ NGUYÊN LÍ HỆ THỐNG:...........................................................................8
2.1.2 Sơ đồ chung:..............................................................................................................................8
2.2.THIẾT KẾ HỆ THỐNG:..................................................................................................................9

2.2.1. Băng tải.....................................................................................................................................9
2.2.1.2.Khái niệm................................................................................................................................9
2.2.1.2. Cấu tạo:..................................................................................................................................9
2.2.1.3.Nguyên lí hoạt động của băng tải:........................................................................................10
2.2.2. Cơ cấu cấp nhãn..........................................................................................................................10
2.2.3 Cảm biến quang...........................................................................................................................11
2.2.2.1. Các chế độ hoạt động cơ bản của cám biến quang:............................................................12
2.2.2.Cần gạt.....................................................................................................................................14
2.2.4.Động cơ....................................................................................................................................15
2.2.5 Xy lanh khí nén........................................................................................................................15
2.2.6. Hình dạng chai:.......................................................................................................................16
CHƯƠNG 3:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỦA HỆ THỐNG.....................................................18
3.1.CÁC THÀNH PHẦN CÓ TRONG HỆ THỐNG:.........................................................................18
3.2 TÍNH TOÁN CÁC THÀNH PHẦN CÓ TRONG HỆ THỐNG...................................................18
3.2.1:Băng tải....................................................................................................................................18
3.2.2:Phân loại lựa chọn băng tải.....................................................................................................18
3.3. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BĂNG TẢI................................................19

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang1


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

3.3.1. Băng tải...................................................................................................................................19
3.3.2.Băng ma sát:.............................................................................................................................20
3.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘNG CHO BĂNG TẢI.....................................................................................20
3.3.4. Tính toán động lực học cho băng tải:.....................................................................................21
3.2.1..5.Tính toán công suất và chọn động cơ cho băng tải:............................................................23
CHƯƠNG 4:THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN.....................................................................................................26
4.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ ĐIỀU KHIỂN..............................................................................26
4.1.1.Điều khiển bằng PLC..............................................................................................................26
4.1.2.Cấu trúc của PLC.....................................................................................................................26
4.1.3 Ưu nhược điểm PLC................................................................................................................27
4.2.VI ĐIỀU KHIỂN............................................................................................................................28
4.2.1Cấu trúc vi điều khiển(8051)........................................................................................................28
4.2.2Ưu nhược điểm vi điều khiển.......................................................................................................29


4.2 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG...........................................................................29
4.2.1 Hoạt động của hệ thống...........................................................................................................29
4.2.2.Arduino uno r3.........................................................................................................................30
4.2.3. Sơ đồ các linh kiện của arduino.............................................................................................31
4.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG.........................................................................32
4.3.1 Sơ đồ khối................................................................................................................................33
4.3.2 Code chương trình của hệ thống:............................................................................................34
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................36

LỜI NÓI ĐẦU
Khoa học kỹ thuật ngày cần phát triển giúp tiện ích trong sinh hoạt, linh hoạt trong sản
xuất.Do đó, hầu hết các nhà máy công nghiệp đều ứng dụng khoa học nhằm tăng năng
xuất,chất lượng sản phẩm đảm bảo.Muốn làm điều đó không thể thực hiện tự động
hóa , vì tự động hóa là phương án duy nhất nâng cao năng xuất ,chất lượng sản phẩm.
Từ thật tế đó, bộ môn tự động hóa ra đời cùng môn đồ án hệ thống cơ điện tử nhằm
nâng cao nhận thức và kiến thức sinh viên tạo những hành trang vững chắc để bước
vào đời.

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang2


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Từ yêu cầu thực tế về việc đóng chai ,đóng gói đề tài ‘dán nhãn chai tự động’ ra
đời ,đưa sinh viên tới gần hơn sản xuất thực tế.
Đồ án hoàn thành dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy cô bộ môn nói chung, cùng sự
hướng dẫn của thầy Nguyễn Thế Tranh nói riêng. Em xin chân thành cảm ơn những
tình cảm , những kiến thức quý báo thầy cô dành cho em trong suốt quá trình làm đồ
án.
Em xin chân thành cám ơn

Sinh viên thực hiện
Trần Thiện – Lê Trọng Anh Tích

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang3


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG DÁN NHÃN CHAI TỰ ĐỘNG
1.1.YÊU CẦU VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG:
Với sự phát triển của công nghiệp sản xuất hàng hóa hiện nay, rất nhiều sản phẩm
dạng chai tròn ra đời với các chức năng, cách sử dụng giống nhau thì việc làm sao để
cho sản phẩm của mình ấn tượng, khác biệt hơn so với các dòng cùng loại cũng là bài
toán khó cho các đơn vị nhằm ghi dấu ấn vào tâm trí khách hàng.
Dán nhãn chai tròn tự động có tầm quan trọng trong việc quyết định tính thẩm mỹ,
thông qua đó nói lên chất lượng sản phẩm . Dán nhãn chai tự động được sử dung phổ
biến trong các ngành sản xuất thực phẩm (chai bia, chai rượu, chai sirô, chai nước
chấm ...) và y tế ( chai, lọ chứa thuốc...) . Do đặt thù của nghành phục vụ mà yêu cầu
nêu ra đối với máy dán nhãn tự động chủ yếu là đảm bảo được vị trí nhãn dán trên chai
là đều, đẹp, không bị lệch, nhãn không bị tróc, tự động loại bỏ những sản phẩm không
đạt yêu cầu.
Máy được sản xuất trên dây chuyền hiện đại tạo hiệu suất cũng như chất lượng sản
phẩm tốt nhất. Những vỏ bao bì được dán nhãn không bị nếp gấp, nhăn nhúm hay
bong bóng tạo được thẩm mỹ cao cho vỏ chai,vỏ hộp, lọ. Các loại máy móc được ứng
dụng đã giúp cho doanh nghiệp giảm thiểu các chi phí như nhân công, thời gian và
tăng hiệu suất lên đáng kể.
Nhãn được dán ở đây là loại băng một mặt, được cung cấp sẵn ở dạng cuộn .
Ngoài ra máy dán nhãn có sử dụng màn hình điều khiển LCD làm cho công việc được
thuận lợi và dễ dàng hơn.
- Thích hợp cho ngành dược phẩm, thực phẩm, đồ uống, mỹ phẩm, thuốc trừ sâu, nông
hóa chất...
- Máy dán nhãn sử dụng cho cả chai có khía, rãnh và chai có cổ.
- Bảng điều khiển của máy dán nhãn nhỏ gọn tiện lợi khi thao tác.
- Tiết kiệm lượng keo tiêu thụ nhờ sử dụng hệ thống dán theo dải.
- Sử dụng Thép không gỉ 304.
- Tiết kiệm chi phí nhân công
- Dán chính xác, dễ vận hành
- Máy nhỏ gọn, di chuyển dễ dàng

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang4


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Một sản phẩm đã có trên thị trường:

Hình 1.1
Đặc tính:
Máy dán nhãn chai tròn thích hợp dùng để dán nhãn chai tròn, các vật trụ tròn.
Đầu dán nhãn sử dụng motor servo tinh độ cao để điều khiển xuất nhãn.
Sử dụng lập trình điều khiển PLC, màn hình cảm ứng, giao diện thao tác Trung-Anh
Kết cấu máy đơn giản, chặt chẽ, bảo hành bảo trì tiện lợi.
Thiết bị phân chai thông dụng, khi thay đổi qui cách chai không cần thanh linh kiện,
chỉ cần điều chỉnh.
 Nguyên lý hoạt động :
Chai được cấp tới băng tải sẽ đi qua khe hở của con lăn di động và con lăn cố định.
Khi phát hiện chai bởi cảm biến thì động cơ bước quay cấp nhãn khi 1 nữa dẫn động
bằng cặp ma sát . Nhãn được bóc ra do băng dán nhãn bị gấp khúc đột ngột , chai từ
băng tải tới nhãn dán dính vào chai sau đó được dán chặt ma băng ma sát nếu có 1 chai
do dán nhãn không chính xác sẽ được nhận biết do cảm biến quang , chai được đưa ra
ngoài do cơ cấu gạt trong đó chai và nhãn dán được nhận biết nhờ các bộ phận cám
biến quang và cảm biến màu.

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang5


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Dưới tác dụng kéo của băng tải, lực ép của lò xo ,các con lăn di động thì nhãn sẽ được
dán lên chai.
1.2.PHÂN LOẠI MÁY DÁN NHÃN CHAI TỰ ĐỘNG
Trên thực tế hiện nay có nhiều loại dán nhãn sau:dùng băng ma sát (nhiều loại), dùng
con lăn di động, dùng cơ cấu kẹp thủy lực .....
1.2.1. Máy dán nhãn dùng con lăn di động:

Hình 1.2
 Cơ cấu này gồm :
 Mâm cặp cấp chai 1
 Băng tải 2
 Con lăn cố định 3
 Cuộn nhãn ra 6
 Lò xo7
 Con lăn di động 4
 Con lăn dẫn hướng 5
 Cuộn nhãn vào 8
 Đôi bánh ma sát 9

 Nguyên lý hoạt động:

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang6


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Chai được cấp vào thông qua mâm cấp chai 1 , qua băng tải 2 sẽ đi qua khe hở giữa
con lăn di động và con lăn cố định. Nhãn được cấp liên tục , dẫn động bằng cặp ma sát
9 . Dưới tác động của băng tải , lực kéo của lò xo 7, các con lăn di động thì nhãn được
dán lên chai.
 Ưu điểm. Cơ cấu đơn giản , năng suất cao.
 Nhược điểm: Khả năng dán chính xác thấp , dễ bung ra sau khi dán , yêu cầu
nhãn dán phải có keo 2 mặt điều này dẫn đến giá thành tăng , gây rất nhiều khó
khăn cho việc giữ vệ sinh sau khi dán , nhìn chung phương án này không khả
thi.
1.2.2. Dùng cơ cấu kẹp thủy lực:

Hình 1.3

 Nguyên lý hoạt động:
Nhờ cơ cấu kẹp bằng thủy lực được dẫn hướng bằng hai rảnh, hai xylanh thủy lực
được điều khiển do tín hiệu phát ra từ cảm biến màu , khi chai cách nhãn 1 khoảng
cách cố định , cảm biến màu nhận ra chai sẽ điều khiển 2 thanh kẹp kẹp chai lại đồng
thời dán nhãn lên chai.
 Ưu điểm: Độ chính xác cao , năng suất lớn.
 Nhược điểm :Máy móc phức tạp , khó chế tạo, yêu cầu băng keo 2 mặt nên giá
thành cao, gây rất nhiều khó khăn cho việc giữ vệ sinh sau khi dán hoặc cộng
thêm công đoạn dán lớp nilong vào mặt ngoài làm cho giá thành cao.
1.2.3. Dùng cơ cấu ma sát

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang7


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

1.2.3.1. Loại 1:

Hình 1.3

 Nguyên lý hoạt động
Chai di chuyển trên băng tải đồng thời được quay tròn nhờ cơ cấu ma sát , trên băng
ma sát được căng cuộn băng keo 2 mặt , khi chai lăn không trượt sẽ cuốn theo nhãn
chai , nhãn chai sẽ được dán cứng nhờ được lăn ép trên băng ma sát .
 Ưu điểm : độ chính sát cao, ít phế phẩm.
 Nhược điểm : cũng như nhưng cái ở trên cũng phải nhãn dán có băng keo 2
mặt nên giá thành cao và vấn đề vệ sinh sau khi dán nhãn.
1.2.3.2. Loại 2:

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang8


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Hình 1.4
 Nguyên lý hoạt động:
Nhãn được bóc ra do băng dán nhãn bị gấp khúc đột ngột , chai từ băng tải tới nhãn
dán dính vào chai sau đó được dán chặt ma băng ma sát nếu có 1 chai do dán nhãn
không chính xác sẽ được nhận biết do cảm biến quang , chai được đưa ra ngoài do cơ
cấu gạt trong đó chai và nhãn dán được nhận biết nhờ các bộ phận cám biến quang và
cảm biến màu.
 Ưu điểm: Năng xuất cao, độ chính xác lớn, cơ cấu đơn giản.
 Nhược điểm : Chi phí ban đầu cao do yêu cầu các cơ cấu phải chính xác
1.3KẾT LUẬN:
Qua các ưu điểm , nhược điểm của các loại máy dán nhãn trên , ta chọn máy dán
nhãn chai tự động dùng băng ma sát loại 2

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang9


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

CHƯƠNG 2
XÁC ĐỊNH NGUYÊN LÍ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.1.Nhiệm vụ thiết kế
2.1.2 Sơ đồ chung:

Hình 2.1
 Cơ cấu này gồm :
 1 Cuộn nhãn ra
 2 Cuộn chứa nhãn
 3 Thanh dẫn hướng
 4 Băng ma sát
 5 Piston khí nén
 6 Thanh ép chai
 7 Cảm biến
 Nguyên lý hoạt động:
Chai được cấp tới băng tải sẽ đi qua khe hở của con lăn di động và con lăn cố định.
Khi phát hiện chai bởi cảm biến thì động cơ bước quay cấp nhãn khi 1 nữa dẫn động

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang10


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

bằng cặp ma sát .Dưới tác dụng kéo của băng tải, lực ép của lò xo ,các con lăn di động
thì nhãn sẽ được dán lên chai.
 Ưu điểm: cơ cấu đơn giản , năng xuất cao.
 Nhược điểm: khả năng dán chính xác thấp , dễ bung ra sau khi dán , yêu cầu
nhãn dán phải có keo 2 mặt điều này dẫn đến giá thành cao , gây rất nhiều khó
khăn cho việc vệ sinh sau khi dán.
2.2.CÁC BỘ PHẬN TRONG THIẾT KẾ
2.2.1. Băng tải
2.2.1.2.Khái niệm
Băng tải là một thiết bị xử lý vật liệu cơ khí di chuyển hàng hóa, vật tư từ nơi này đến
nơi khác trong một đường dẫn xác định trước . Băng tải đặc biệt hữu ích trong các ứng
dụng liên quan đến việc vận chuyển vật liệu nặng hoặc cồng kềnh. Hệ thống băng tải
cho phép vận chuyển nhanh chóng và hiệu quả đối với nhiều loại vật liệu. Bên cạnh đó
là sản xuất, băng chuyền giảm nguy cơ chấn thương lưng, đầu gối, vai và chấn thương
chỉnh hình khác.
- Việc sử dụng băng tải công nghiệp khác nhau tùy theo vị trí, loại sản phẩm đang
được di chuyển, khoảng cách mà đối tượng sẽ được di chuyển. Tiêu chuẩn cho băng tải
được đo lường và xác định bởi tải trọng tối đa, trọng lượng của sản phẩm, số lượng các
mảnh trên một đơn vị thời gian, tải trọng, tốc độ và dòng chảy của vật liệu.
- Có hai loại chính của băng tải trong sản xuất hiện nay. Băng tải cao su là loại phổ
biến nhất. Một băng tải cao su thường là một vành đai vô tận làm của một số loại vải
hay cao su. Các vòng cao su di chuyển giữa các ròng rọc với hỗ trợ tại các điểm trung
gian dọc theo chu vi vành đai. Băng tải cao su có thể mang theo nhiều loại vật liệu
khác nhau. Các vật liệu có thể là những tảng đá có kích thước như quặng hoặc bột
nguyên chất. Tốc độ sẽ khác nhau tùy theo nhu cầu của các thiết bị sản phẩm và chế
biến.
2.2.1.2. Cấu tạo:






Khung băng tải
Rulo chủ đông, rulo bị động
Cơ cấu dẫn hướng
Cơ cấu tăng đơ, dây băng tải
Động cơ và bộ giảm tốc

2.2.1.3.Nguyên lí hoạt động của băng tải:

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang11


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Khi rulô chủ động quay làm cho dây băng tải chuyển động nhờ lực ma sát giữa rulô và
dây băng băng tải . Để tạo ra lực ma sát giữa rulô và dây băng tải khi dây băng tải gầu
bị trùng thì ta điều chỉnh rulô bị động để dây băng tải căng ra tạo lực ma sát giữa dây
băng tải và rulô chủ động lực ma sát giữa dây băng tải và Rulô sẽ làm cho băng tải
chuyển động tịnh tiến. Khi các vật liệu rơi xuống trên bề mặt dây băng tải, nó sẽ được
di chuyển nhờ vào chuyển động của băng tải. Để tránh băng tải bị võng, người ta dùng
các Con lăn đặt ở phía dưới bề mặt băng tải, điều này cũng làm giảm đi lực ma sát trên
đường đi của băng tng wuoc61ải. Băng tải cao su được bao bọc bởi chất liệu cao su
chất lượng cao, bên trong làm bằng chất liệu Polyester, một loại sợi tổng hợp và sợi
Poliamit, có đặc tính rất bền, chịu được nước, chịu được thời tiết ẩm, Dây băng tải đòi
hỏi phải bền, chắc, chịu mài mòn và ma sát cao. Một yếu tố rất quan trọng là hệ số
giãn dây băng tải phải rất thấp , vận chuyển được nhiều, có thể chuyển được vật liệu ở
khoảng cách vừa và xa với tốc độ cao.

Hình 2.2
2.2.2. Cơ cấu cấp nhãn
Là nơi chứa cuộn nhãn dán, thực hiện việc cấp nhãn dán cho chai khi nhận được
lệnh điều khiển.

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang12


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Hình 2.3
 Các thành phần chính:
 1 Cuộn nhãn ra
 2 Động cơ
 3 Cuộn chứa nhãn
 4 Thanh dẫn hướng
 5 Miếng kẹp nhãn
 6 Nhãn
 Cấu tạo nhãn dán:
Nhãn được dán vào một miếng giấy trơn để nhãn dễ bung ra khi chạy đến thanh dẫn
hướng
 Nguyên lí hoạt động
Nhãn thì cuộn nhãn theo thanh dẫn hướng qua 2 vị trí kẹp và được quấn vào cuộn
nhãn ra . Khi cảm biến nhận ra nhãn chai thì động cơ sẽ quay quấn nhãn vào .
2.2.3 Cảm biến quang
Cảm biến Quang điện (Photoelectric Sensor, PES) nói một cách nôm na, thực chất
chúng là do các linh kiện quang điện tạo thành. Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào
bề mặt của cảm biến quang, chúng sẽ thay đổi tính chất. Tín hiệu quang được biến đổi
thành tín hiệu điện nhờ hiện tượng phát xạ điện tử ở cực catot (Cathode) khi có một
lượng ánh sáng chiếu vào.

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang13


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Hình 2.5
2.2.2.1. Các chế độ hoạt động cơ bản của cám biến quang:
 Chế độ thu phát
 Chế độ phản xạ (gương)
 Chế độ phản xạ khuếch tán
 Chế độ chống ảnh hưởng của nền
Ta sẽ tìm hiểu kỹ hơn về 4 chế độ này: các ưu việt, nhược điểm cũng như một số ví dụ
ứng dụng.
2.2.2.2 Thu phát
Cảm biến dạng thu phát có bộ phát và thu sáng tách riêng. Bộ phát truyền ánh sáng đi
và bộ thu nhận ánh sáng. Nếu có vật thể chắn nguồn sáng giữa hai phần này thì sẽ có
tín hiệu ra của cảm biến.
 Ưu điểm:
 Khoảng cách phát hiện xa (ví dụ E3Z-T82 được tới 30m), phát hiện tốt trong
môi trường nhiều bụi.
 Khả năng xác định vị trí chính xác của vật thể.
 Độ tin cậy cao, phát hiện được mọi loại vật thể (trừ loại trong suốt)
 Nhược điểm:
 Mất nhiều thời gian để chỉnh vị trí lắp đặt.
 Mất nhiều thời gian nối dây vì có 2 dây riêng biệt
 Giá thành sản phẩm cao

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang14


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ



GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Ví dụ ứng dụng:

1. Kiểm soát cổng ra vào: Thông thường cổng ra vào có kính mờ / tối che ngoài. Bởi
vậy cần loại thu phát có cường độ sáng cao để xuyên qua lớp kính. Omron đi đầu trên
thế giới về loại cảm biến quang sử dụng trong các ứng dụng này.
2. Môi trường khắc nghiệt: ví dụ trạm rửa xe, hoặc môi trường nhiều bụi, cần có cảm
biến cường độ sáng cao.
3. Các ứng dụng rộng rãi khác trong tự động hóa công nghiệp, đặc biệt trong trường
hợp cần xác định vị trí của vật thể.
2.2.2.3.Phản xạ gương
Bộ phát truyền ánh sáng tới một gương phản chiếu lăng kính đặc biệt, và phản xạ lại
tới bộ thu sáng của cảm biến. Nếu vật thể xen vào luồng sáng, cảm biến sẽ phát tín
hiệu ra.
 Ưu điểm:
 Giá thành thấp hơn loại thu phát
 Lắp đặt dễ hơn loại thu phát
 Chỉnh định dễ dàng
 Với vật thể có bề mặt sáng bóng có thể làm cảm biến không phát hiện được, có
thể dùng kính lọc phân cực.
 Nhược điểm:
 Khoảng cách phát hiện ngắn hơn loại thu phát (E3Z-R: chỉ được 4-5m).
 Vẫn cần 2 điểm lắp đặt cho cảm biến và gương
 Cảm biến phản xạ gương loại 2 thấu kính thường không phát hiện được vật ở
một số khoảng cách ngắn nhất định.
Phản xạ gương là dạng cảm biến quang phổ biến nhất trong công nghiệp. Loại này có
sự kết hợp tốt các yếu tố như phát hiện tin cậy, khoảng cách vừa đủ và giá thành hợp
lý.
Ví dụ ứng dụng:
 Phát hiện vật trên băng chuyền
 Các ứng dụng phổ cập trong nhà máy
 Phát hiện chai nhựa trong (khi dùng loại thích hợp)
 Kiểm soát cửa / cổng ra vào trong các tòa nhà
2.2.2.4.Phản xạ khuếch tán
Cảm biến dạng này truyền ánh sáng từ bộ phát tới vật thể. Vật này sẽ phản xạ lại một

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang15


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

phần ánh sáng (phản xạ khuếch tán) ngược trở lại bộ thu của cảm biến, kích hoạt tín
hiệu ra.
Ưu điểm:
 Lắp đặt đơn giản, dễ dàng
 Chỉ cần 1 điểm lắp đặt duy nhất.
Nhược điểm:
 Khoảng cách phát hiện ngắn (do chỉ phát hiện được một phần ánh sáng phản
xạ). Ví dụ loại E3Z-D: có khoảng cách phát hiện tối đa 1m.
 Tỉ lệ lỗi đen / trắng cao; khoảng cách phát hiện phụ thuộc nhiều vào màu sắc,
kích thước, tính chất bề mặt của vật thể.
 Bởi vậy việc phát hiện vật có thể khó khăn nếu có nền màu đen sau vật.
 Độ nhạy và độ tin cậy kém hơn loại Thu phát và Phản xạ gương.
Thông thường, nếu không cần độ chính xác cao, hoặc khó khăn trong việc lắp đặt
gương, người ta sẽ dùng loại phản xạ khuếch tán.
Ví dụ ứng dụng:
 Các ứng dụng phổ cập trong nhà máy: như phát hiện vật trên băng chuyền
 Công nghiệp chế tạo gạch men (dùng loại nguồn sáng rộng)
Tín hiệu ra của cảm biến sẽ có khi bộ thu không nhận được ánh sáng.
Cảm biến thu phát và phản xạ gương thường hoạt động ở chế độ D-On này. Vật thể
ngăn tia sáng và kích hoạt tín hiệu ra.
2.2.2.Cần gạt

Hình 2.7 Động cơ servo
 Sử dụng động cơ servo kết nối với vi điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biên
để gạt sản phẩm không đạt chất lượng , không có nhãn chai.

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang16


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

 Động cơ servo có ưu điểm nhỏ gọn ,dễ điều khiển, dễ sử dụng dòng điện
nhỏ để hoạt động ,và hoạt động chính xác.

2.2.4.Động cơ

Hình 2.8 Động cơ giảm tốc








Điện áp hoạt động: 12V DC
Công suất: 9W
Tốc độ: 116 vòng / phút
Trọng lượng: 208g
Số lượng vòng quay phụ thuộc vào điện áp đầu vào
Với các thông số băng tải thì động cơ trên là phù hợp
Động cơ nhỏ gọn, nhưng vẫn đáp ứng đủ các yêu cầu của hệ thống

2.2.5 Xy lanh khí nén

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang17


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Hình 2.9. pit tông khí nén
 Xy lanh khí nén là gì?
Xy lanh khí nén (đôi khi được gọi là xi lanh khí) là các thiết bị cơ được chạy bằng khí
nén (thường là không khí).
Để thực hiện chức năng của nó, xi lanh khí nén truyền động một lực lượng bằng cách
chuyển đổi năng lượng tiềm năng của khí nén thành động năng. Điều này được thực
hiện bằng khí nén có khả năng mở rộng, không phụ thuộc vào năng lượng bên ngoài,
mà tự nó xảy ra do sự chênh áp được thiết lập bởi khí nén được ở áp suất lớn hơn áp
suất khí quyển. Sự giãn nở không khí tác động đến một piston di chuyển theo hướng
mong muốn.
Hoạt động chung: Khi được kích thích, không khí nén vào thành ống với một đầu của
piston và do đó sẽ chiếm không gian trong xy lanh. Lượng khí này lớn dần sẽ làm
piston di chuyển, khi piston di chuyển sẽ sinh ra công và làm thiết bị bên ngoài hoạt
động.
Chức năng đặc biệt: Tùy thuộc vào thiết kế của hệ thống, xi lanh khí nén có thể hoạt
động trong nhiều cách khác nhau. Ví dụ như có khả năng thực hiện nhiều nét mà
không cần sự can thiệp trung gian, để thực hiện một cú đánh đầy đủ với điểm dừng
trung gian, phải được điều chỉnh để kiểm soát lượng mở rộng và / hoặc co rút của
thanh piston lần actuated.
Phân loại: Mặc dù xi lanh khí nén sẽ khác nhau về hình dạng, kích thước và chức
năng, nhưng chúng ta có thể phân loại chúng thường rơi vào một trong các loại cụ thể

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang18


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

dưới đây. Tuy nhiên cũng có rất nhiều các loại xi lanh khí nén có sẵn, rất nhiều trong
số đó được thiết kế để thực hiện các chức năng cụ thể và chuyên ngành.
 Xi lanh tác động đơn: là loại xy lanh mà sử dụng khí nén của không khí để
dịch chuyển xy lanh theo một hướng nhất định
 Xi lanh tác động kép: Double Acting xi lanh (DAC) sử dụng lực lượng của
không khí di chuyển trong cả hai mở rộng và rút lại đột quỵ. Họ có hai cổng để
cho phép không khí trong, một cho outstroke và một cho instroke.

2.2.6. Hình dạng chai:
Tất cả các loại chai tròn Ø 6cm

Hình 2.9.1

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang19


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH CỦA HỆ THỐNG
3.1.CÁC THÀNH PHẦN CÓ TRONG HỆ THỐNG:
Băng tải – Băng ma sát- Xy lanh – Động cơ
3.2 TÍNH TOÁN CÁC THÀNH PHẦN CÓ TRONG HỆ THỐNG
3.2.1:Băng tải
3.2.2:Phân loại lựa chọn băng tải
Băng tải có nhiều loại mỗi loại dùng để tải những vật liệu khác nhau . Tùy vào mục
đích sử dụng và vật cần tải mà ta chọn băng tải phù hợp.
 Băng tải cao su: lắp đặt dễ dàng
 Băng tải xích: dùng để vận chuyển các vật liệu nặng
 Băng tải con lăn gồm: băng tải con lăn nhựa, băng tải con lăn nhựa PVC, băng
tải con lăn thép mạ kẽm, băng tải con lăn truyền động bằng motor.
 Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa ở những độ cao khác nhau.
 Băng tải xoắn ốc
 Băng tải linh hoạt
 Băng tải rung
Hệ thống băng tải được sử dụng nhiều trong các nhà máy sản xuất- chế biến – lắp ráp
linh kiện các khu công nghiệp mỏ khai khoáng nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất công
nghiệp cũng như vận chuyển vật liệu nặng mà sức người không thể đáp ứng kịp thời.
 Ưu điểm :
 Băng tải cấu tạo đơn giản, có độ bền cao
 Có khả năng vận chuyển vật liệu theo hướng nằm ngang, nằm nghiêng hoặc kết
hợp được cả hai với khoảng các lớn.
 Không gây tiếng ồn cho xung quanh, năng suất tiêu hao nhỏ
 Vận chuyển được hàng rời như cát, đá răm, than, than đá từ nơi này đến nơi
khác.
 Nhược điểm:
 Để tăng được tuổi thọ sử dụng của băng tải, khi sử dụng bạn nên chạy với tốc
độ trung bình – không cao

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang20


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

 Độ nghiêng băng tải nhỏ hơn 24 độ
 Không vận chuyển theo hướng đường cong cần bố trí thêm động cơ và khung
băng để đổi hướng
 Đặc điểm làm việc của băng tải
 Thường xuyên kiểm tra bảo dưỡng con lăn vì thiết bị vận động liên tục và luôn
bị tì đè lên con lăn.
 Nhờ lực ma sát giữa bề mặt đai và đường dẫn - con lăn nên băng tải được hoạt
động một cách dễ dàng
 Tùy thuộc vào từng điều kiện sản xuất để lựa chọn việc sử dụng băng tải hay tổ
hợp nhiều băng tải cùng với thiết bị băng chuyền khác và thiết bị tự động hóa
trong sản xuất để nâng cao năng suất và giải phóng sức lao động cho con người.
 Mặt khác chi phí băng tải được thiết kế đơn giản, chi phí đầu tư chế tạo thiết bị
băng chuyền thấp tạo điều kiện cho tất cả các doanh nghiệp lớn nhỏ trong thị
trường hiện nay.

Hình 3.2 Băng tải đai
3.3. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BĂNG TẢI
3.3.1. Băng tải
Băng tải là băng chuyền chính, để vận chuyển chai tiếp đến khâu làm việc tiếp theo.
Các thông số đầu vào:
-Chiều dài băng tải:75cm
-Chiều rộng băng tải:16cm

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang21


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

-Vận tốc băng tải: 10m / phút
-Đường kính tang băng tải :27 mm
-Khối lượng sản phẩm: m=0.3 kg
3.3.2.Băng ma sát:
Băng ma sát đặt trên băng tải chính ,dùng để tạo lực ép, xoay chai để có thể nhãn dán
cứng vào phần thân chai.
Phần con lăn có cấu tạo hơi đặc biệt một chút (một con lăn nhỏ và con lăn to) mục
đích chính là tạo một phần lợi thế để chai đi vào dễ dàng sau đó được siết cứng nhờ
con lăn to giúp nhãn chai bám chắc hơn và đẹp hơn.

Hình 3.2
Các thành phần cơ bản:
 1 Con lăn nhỏ
 2 Con lăn to
 3 Chai
 4 Thanh ép cố định
 5 Băng ma sát
3.3.3 TÍNH TOÁN ĐỘNG CHO BĂNG TẢI
Băng tải

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang22


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Băng tải được tính toán và thiết kế như sau:
Chọn đường kính các bánh dẫn và bị dẫn:D = D1 = D2= 25 cm
Chọn tốc độ di chuyển trên băng tải v = 0.03 m/s
Tốc độ quay trên trục ntr =
=

=19 (v/p)
Chọn động cơ ndc = 57 (v/p)
 i== = = 3

 Chọn bộ truyền đai
3.3.4. Tính toán động lực học cho băng tải:
 Chức năng của bộ truyền là truyền chuyển động cho động cơ sang băng tải.
 Các loại bộ truyền có khí thường gặp như:
 Bộ truyền bánh răng
 Bộ truyền trục vít- bánh vít
 Bộ truyền vít me đai ốc
 Bộ truyền xích
 Bộ truyền đai
Với yêu cầu của đề tài và dựa vào khoảng cách hai trục của băng tải, ta chọn bộ truyền
bánh đai để truyền chuyển động băng tải 2.
Chức năng của bộ truyền đai là dùng để truyền chuyển động và tải trọng giữa 2 trục xa
nhau có thể là cơ cấu an toàn bảo vệ cho động cơ.
Kết cấu của bộ truyền đai gồm:
 Bánh đai dẫn
 Bánh đai bị dẫn
 Dây đai
 Bộ phận căng đai

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang23


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Nguyên lý làm việc của bộ truyền đai là truyền chuyển động bằng ma sát .
Phân loại bộ truyền đai:






Bộ truyền đai dẹt phẳng
Bộ truyền đai thang
Bộ truyền đai răng
Bộ truyền đai răng lược
Bộ truyền đai tròn

Từ thực tế và ứng dụng vào mô hình chúng ta chọn bộ truyền đai răng để làm bộ
truyền dẫn cho mô hình vì bộ truyền đai răng có những đặc điểm sau.
 Ưu điểm:
 Có thể truyền động giữa các trục xa cách nhau.
 Làm việc êm không gây ồn nhờ vào độ dẻo của đai nên có thể chuyền động với
vận tốc lớn
 Nhờ vào tính chức đàn hồi của đai nên tránh được giao động sinh ra do tải trọng
thay đổi tác dụng lên cơ cấu.
 Kết cấu và vận hành đơn giản
 Truyền chuyển động bằng ma sát và ăn khớp khả nang tải cao hơn so với các
loại đai khác.
Nhược điểm:
Giá thành cao nên rất ít được sử dụng.
3.2.1..5.Tính toán công suất và chọn động cơ cho băng tải:

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang24


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

GVHD: NGUYỄN THẾ TRANH

Do là mô hình thu nhỏ nên băng chuyền dẫn động bằng động cơ điện DC. Ta có thể
lựa chọn các phương pháp sau:
Băng tải dẫn động bằng động cơ điện DC. Ta có thể lựa chọn các phương án sau:
 Động cơ DC.

Hình 3.8: Động cơ DC
 Ưu điểm: Gía thành rẽ , dễ điều khiển moment xoắn lớn, tốc độ nhanh , động cơ
xoay vòng liên tục,
 Nhược điểm:Đáp ứng chậm trong khi mạch điều khiển phức tạp . phải có mạch
phản hồi mới nâng cao độ chính xác.
Động cơ servo:

SVTH: TRẦN THIỆN – LÊ TRỌNG ANH TÍCH

Trang25


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×