Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho máy cắt laser công nghiệp

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU ... 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ... 4

1.1. Tổng quan về laser ... 4

1.1.1. Giới thiệu laser [2] ... 4

1.1.2. Nguyên tắc phát tia laser [2] ... 4

1.1.3. Các loại laser ... 4

1.1.4. Giới thiệu cơ bản về phần mềm điều khiển laser EzCad2... 5

1.1.5. Cách kết nối giữa vi điều khiển và máy laser ... 7

2.2.1. Lựa chọn vật liệu làm khung cơ khí ... 12

2.2.2. Tính tốn thiết kế lơ cuốn ... 12

2.2.3. Tính tốn thiết kế cơ cấu nhả phơi ... 13

2.2.4. Nghiên cứu, thiết kế cơ cấu băng tải ... 14

2.2.4.1. Khái niệm băng tải [3] ... 14

2.2.4.2. Cấu tạo băng tải ... 14

2.2.4.3. Các loại băng tải[3] ... 15

2.2.4.4. Chọn băng tải cho hệ thống ... 15

PHẦN 3: THIẾT KẾ ĐIỆN TỬ ... 17

3.1. Giới thiệu các linh kiện điện, thiết bị sử dụng ... 17

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

3.1.3. Tìm hiểu về Arduino Mega 2560 [1] ... 18

3.1.4. Lựa chọn động cơ [4] ... 19

3.1.4.1. Giới thiệu động cơ bước ... 21

3.1.4.2. Các loại động cơ bước ... 21

3.1.4.3. Động cơ bước Nema-17 0.9º/ xung ... 22

3.1.5. Mạch điều khiển động cơ bước TB6600[5] ... 23

3.1.6. Cảm biến hồng ngoại ... 26

3.1.6.1. Giới thiệu cảm biến hồng ngoại: ... 26

3.1.6.2. Cảm biến hồng ngoại E18 – D80NK ... 26

3.1.7. Nút nhấn ... 26

3.1.8. Nguồn điện ... 27

3.2. Mạch điện và sơ đồ ghép nối ... 28

PHẦN 4: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ... 31

4.1. Sơ đồ thuật toán ... 31

4.1.1. Thuật toán cơ cấu nhả cuộn ... 31

4.1.2. Thuật toán cơ cấu cắt phôi ... 32

4.2. Các phần mềm và thư viện hỗ trợ lập trình ... 33

4.2.1. Phần mềm Arduino IDE ... 33

4.2.2. Phần mềm Visual Studio 2019 ... 34

4.2.3. Thư viện hỗ trợ điều khiển động cơ bước ... 36

4.2.3.1. Thư viện AccelStepper ... 36

4.2.3.2. Thư viện MultiStepper ... 38

4.3. Tính tốn chương trình điều khiển ... 38

4.3.1. Tìm giá trị vi bước và giá trị dòng điện phù hợp cho động cơ ... 38

4.3.2. Truyền dữ liệu cho hệ thống ... 38

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Hình 1.5: Mạch điều khiển máy laser ... 7

Hình 1.6: Cổng Con4 của mạch điều khiển ... 8

Hình 1.7: Cơ cấu nhả phơi dạng cuộn sử dụng một lơ cuốn ... 9

Hình 1.8: Cơ cấu nhả phôi dạng cuộn sử dụng hai lơ cuốn ... 10

Hình 2.1: Băng cuốn bảo ơn ... 11

Hình 2.2: Nhơm định hình 20x20 mm... 12

Hình 2.3: Mặt bích lơ cuốn và ống lơ cuốn ... 13

Hình 2.4: Cơ cấu nhả cuộn sau khi hồn thành ... 14

Hình 3.4: Động cơ bước Nema-17 0.9º/ xung ... 22

Hình 3.5: Kích thước động cơ bước Nema 17 ... 23

Hình 3.6: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600 ... 24

Hình 3.7: Cảm biến hồng ngoại E18 - D80NK ... 26

Hình 3.8: Nút nhấn nhả ... 27

Hình 3.9: Nút dừng khẩn cấp ... 27

Hình 3.10: Switch 3 chế độ ... 27

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Hình 3.12: Nguồn adapter 12V DC-1A ... 28

Hình 3.13: Sơ đồ ghép nối hệ thống ... 28

Hình 3.14: Khối nút nhấn điều khiển ... 29

Hình 4.1: Sơ đồ thuật tốn cho cơ cấu nhả cuộn ... 31

Hình 4.2: Sơ đồ thuật tốn cho cơ cấu cắt phơi ... 32

Hình 4.3: Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE ... 33

Hình 4.4: Phần mềm Visual Studio 2019 ... 34

Hình 4.5: Giao diện của hệ thống ... 35

Hình 4.6: Giao diện màn hình lập trình ... 35

Hình 4.7: Giao diện giao tiếp ... 36

Hình 4.8: Giao diện phần thêm thư viện ... 37

Hình 5.1: Hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho máy laser công nghiêp ... 42

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: So sánh đặc tính kỹ thuật các thiết bị điều khiển ... 17

Bảng 3.2: Bảng lựa chọn số xung mạch điều khiển TB6600 ... 24

Bảng 3.3: Bảng lựa chọn dòng mạch dều khiển TB6600 ... 25

Bảng 4.1: Tìm tốc độ phù hợp cho băng tải... 40

Bảng 4.2: Thử nghiệm năng suất của hệ thống ... 41

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài:

Hiện nay q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa diễn ra rất nhanh, ngày càng có nhiều cơng nghệ mới được đưa vào sử dụng, trong đó có cơng nghệ laser. Cơng nghệ laser khơng cịn q xa lạ trong đời sống, nhờ các tính chất đặc biệt nên laser được ứng dụng rộng rãi, từ những ứng dụng trong thẩm mỹ, làm đẹp đến những ứng dụng trong y học như phẫu thuật, vật lý trị liệu,… Trong công nghiệp, công nghệ laser được sử dụng để gia công, cắt, khắc các chi tiết kỹ thuật như cho những như: chi tiết dạng thanh có hình dạng đường kính khác nhau (trịn,vng,chữ nhật,…), những chi tiết dạng đơn chiếc (nắp chai, ốc vít, điện thoại,…) cho tới những chi tiết dạng cuộn(tấm vải, cuộn thép, cuộn da,…). Những đơn hàng sản xuất, gia công này thường có số lượng rất lớn, thêm nữa tốc độ làm việc của máy laser rất nhanh nên nếu sử dụng phương pháp cấp phơi bằng tay thì để hoàn thành những đơn hàng này tốn rất nhiều công sức, thời gian, không tối ưu được công suất làm việc của máy, có tỉ lệ sai sót xảy ra khi công nhân trực tiếp đưa phôi vào cho máy cắt, điều này làm giảm hiệu suất cơng việc, tốn kém chi phí sản xuất,... Hơn nữa, trong quá trình laser khắc, cắt lên bề mặt kim loại, vật liệu bị bốc bay và tạo ra những hạt bụi kim loại rất nhỏ, các hạt bụi nhỏ này bay lơ lửng trong khơng khí, ảnh hưởng đến sức khỏe của người công nhân nếu như hít phải. Vì vậy, để tiết kiệm thời gian và chi phí cho khâu sản xuất, các máy cấp phôi hoặc những hệ thống cấp phôi tự động là một giải pháp tối ưu. Với máy cấp phôi hoặc hệ thống cấp phôi tự động, nhà sản xuất khơng những hệ thống hóa quy trình sản xuất tốn kém nhân lực mà còn nâng cao chất lượng thành phẩm với độ chính xác cao.

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại máy cấp phơi, hệ thống cấp tự động có xuất xứ từ nhiều nơi khác nhau. Các máy, hệ thống có xuất xứ từ những nước như Đức, Hàn Quốc, Nhật Bản có chất lượng tốt, cơng suất lớn, tuổi thọ cao nhưng cùng với đó là giá thành máy móc cao, chi phí vận hành và bảo dưỡng lớn, u cầu cơng nhân, kỹ sư có trình độ cao, nhiều kinh nghiệm,… Vậy nên nó chỉ phù hợp cho những doanh nghiệp lớn có nguồn tài chính dồi dào, có đầu ra sản phẩm ổn định. Các máy cấp phôi, hệ thống cấp phôi của Trung Quốc có giá thành rẻ hơn, nhưng để làm chủ được công nghệ cũng như tiện cho việc bảo dưỡng sửa chữa thì vẫn cần những chiếc máy, những hệ thống cấp phơi có xuất xứ từ Việt Nam.

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Là một sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Cơ điện tử, tôi muốn dùng những kiến thức đã được học trên giảng đường cũng như tự tìm hiểu để nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một hệ thống cấp phôi cho máy cắt laser công nghiệp, hệ thống này giúp phần giải quyết các vấn đề về tối ưu sản xuất, an toàn lao động cũng như tiết kiệm chi phí sản

xuất. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Ý nghĩa thực tiễn: Xuất phát từ nhu cầu thực tế, đề tài này nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho máy cắt laser cơng nghiệp, góp phần làm giảm chi phí sản xuất, giảm nhân công lao động, tăng năng lực sản xuất.

Ý nghĩa khoa học: Đề tài góp phần đưa khoa học kỹ thuật và công nghệ vào thực tiễn sản xuất, tối ưu hóa q trình sản xuất.

Với kiến thức được trang bị cũng như tìm tịi tham khảo được, việc thiết kế, chế tạo hoàn thiện hệ thống giúp sinh viên được sử dụng những kiến thức đã học, đánh giá khả năng làm việc của bản thân. So sánh sản phẩm với các sản phẩm trên thị trường hiện nay từ đó đưa ra mục tiêu phát triển và cải tiến sản phẩm trong tương lai.

Đối tượng và phương pháp nghiên cứu:

Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho máy cắt laser công nghiệp, các thuật toán điều khiển, giao tiếp nối tiếp.

Phương pháp nghiên cứu: Nghiên cứu thông qua các tài liệu, mạng internet, vận dụng kiến thức đã học xây dựng hệ thống.

Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thành cơng mơ hình hệ thống cấp phơi dạng cuộn cho máy laser công nghiệp, hệ thống hoạt động ổn định, an toàn. Về năng suất, yêu cầu hệ thống có thể cắt được tổng độ dài phơi tối thiểu bằng 2m/phút từ đó làm cơ sở để thiết kế những hệ cấp phôi lớn hơn, công suất lớn hơn.

Nội dung nghiên cứu

Tìm hiểu tổng quan về hệ thống cấp phôi cho máy cắt laser công nghiệp, thiết kế, chế tạo phần cứng cho hệ thống, lập trình cho hệ thống hoạt động với hai chế độ (chế độ tự động và chế độ bằng tay). Với chế độ bằng tay, người dùng có thể điều khiển hệ thống qua các nút nhấn trên bảng điều khiển. Tiến hành xây dựng giao diện giao tiếp

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Thiết kế cơ khí. Chương 3: Thiết kế điện tử.

Chương 4: Thiết kế chương trình điều khiển.

Chương 5: Kết quả thực nghiệm và phương hướng phát triển.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về laser 1.1.1. Giới thiệu laser [2]

Laser được viết tắt từ cụm từ “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” được hiểu là sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích.

Laser là một nguồn ánh sáng nhân tạo. Nhờ vào sự khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ phát ra trong điều kiện kích hoạt cao độ các phần tử của môi trường vật chất mà ta thu được laser.

Hình 1.1: Tia laser 1.1.2. Nguyên tắc phát tia laser [2]

Dưới tác động của hiệu điện thế lớn, các electron của môi trường hoạt chất di chuyển từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao tạo nên trạng thái nghịch đảo mật độ của electron.

Giai đoạn đầu: Ở mức năng lượng cao, một số electron sẽ rơi ngẫu nhiên xuống mức năng lượng thấp, giải phóng ánh sáng gọi là hạt photon.

Giai đoạn thứ hai: Các hạt photon này sẽ toả ra nhiều hướng khác nhau từ một nguyên tử, va phải các nguyên tử khác, kích thích eletron ở các nguyên tử này rơi xuống tiếp, sinh thêm các photon cùng tần số, cùng pha và cùng hướng bay, tạo nên một phản ứng dây chuyền khuếch đại dòng ánh sáng.

Giai đoạn thứ ba: Các hạt photon bị phản xạ qua lại nhiều lần trong vật liệu, nhờ các gương để tăng hiệu suất khuếch đại ánh sáng.

Giai đoạn cuối cùng: Một số photon thốt ra ngồi nhờ có gương bán mạ tại một đầu của vật liệu. Tia sáng đi ra chính là tia laser.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

Có khá nhiều loại laser khác nhau và chúng thường được phân biệt với nhau dựa và nguồn phát, một số loại laser phổ biến như:

 Laser khí: Loại laser trong đó dịng điện được phóng qua trong một mơi trường chất khí được sử dụng làm mơi trường hoạt chất thì được gọi là laser khí. Đây là loại laser được ứng dụng trong trường hợp đòi hỏi ánh sáng laser có độ kết dính và chùm sáng cao.

 Laser bán dẫn:Còn gọi là laser diot và đóng vai trị quan trọng trong cuộc sống như: đọc đĩa Compact, máy in laser, làm bút chỉ bảng, máy chống trộm.  Laser rắn: Hiện nay có khoảng 200 chất rắn có thể làm mơi trường hoạt chất

laser, ví dụ như: vật liệu thủy tinh, thủy tinh thể… Loại laser có ứng dụng cao phổ biến hiện nay và được tìm ra đầu tiên là laser ruby.

 Laser lỏng: Chất lỏng mà được sử dụng làm môi trường hoạt chất được gọi là laser lỏng. Laser bước nhuộm là ví dụ cơ bản cho loại laser này, chúng sử dụng thuốc nhuộm hữu cơ để làm môi trường hoạt chất.

1.1.4. Giới thiệu cơ bản về phần mềm điều khiển laser EzCad2

Hình 1.2: Phần mềm EzCad2

EzCad2 là phần mềm điều khiển laser phổ biến hiện nay. Phần mềm chuyên để sử dụng cho các máy khắc, máy cắt: laser Fiber, laser CO<small>2</small>, laser UV, laser Mopa… Phần mềm hỗ trợ rất nhiều phiên bản cho hệ điều hành Windows, từ Windows XP cho tới Windows 10.

Để sử dụng được phần mềm này với máy Laser thật cần có “USB dongle”, nó là chìa khóa kích hoạt bản quyền cho phần mềm EzCad, nếu khơng có USB dongle thì chương trình chỉ cho phép dùng thử điều này đồng nghĩa với việc không thể điều khiển được máy laser.

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Hình 1.3: USB dongle

Phần mềm có giao diện thân thiện với người dùng, dễ sử dụng với các chức năng chính như:

 Hỗ trợ đọc dữ liệu text qua cổng serial  Hỗ trợ đọ dữ liệu text qua cổng mạng

 Hỗ trợ nhiều font chữ, các mã QRCode, mã vạch một chiều  Hỗ chợ tự động nhảy text khi khắc

 Tính năng Hatch mạnh mẽ  Tính năng focus hệ động

 Hỗ trợ các file dạng vector như ai, dxf, plt…  Hỗ trợ định dạng ảnh như png, bmp, tif…

 Xử lý ảnh (chuyển đổi grayscale, đen/trắng, thay đổi độ tương phản…) Có thể tiến hành chỉnh các thơng số để tìm được các thơng số phù hợp cho từng vật liệu và mục đích sử dụng cụ thể. Một vài thông số hay sử dụng như:

 Loop Count: số vòng lặp của việc khắc laser  Speed (MM/Second): tốc độ quét tia laser  Power (%): công suất laser

 Frequency (KHz): tần số phát laser

 Start TC (US): cài đặt giá trị độ trễ phát laser  Laser off TC: thời gian trễ để tia laser tắt hồn tồn

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Hình 1.4: Bảng chỉnh thông số cắt laser 1.1.5. Cách kết nối giữa vi điều khiển và máy laser

Để hệ thống và máy laser hoạt động được cần phải kết nối giữa chúng. Ở đây hệ thống cần xuất tín hiệu cho laser hoạt động và tương tự laser phải xuất tín hiệu đã khắc xong cho hệ thống để hệ thống đưa ra lệnh điều khiển tương ứng. Như vậy cần phải tạo kết nối giữa Arduino Mega 2560 và mạch điều khiển của laser. Thơng qua tìm hiểu và tự đo đạc thì tín hiệu điều khiển cho laser và tín hiệu trả về của laser đều là tín hiệu TTL, nó tương thích với tín hiệu của Arduino Mega 2560.

Hình 1.5: Mạch điều khiển máy laser

Ở Con4 của mạch điều khiển laser, ta có tín hiệu trả về laser đã khắc xong được xuất ra ở chân số 9, ta cần nối chân này với một chân trong Arduino Mega 2560 và khai báo đó là chân input. Khi laser khắc xong, mạch điều khiển sẽ xuất tín hiệu 5V cho chân số 9, lúc này Arduino Mega 2560 bắt được tín hiệu điện áp thay đổi từ 0V lên 5V và gửi tín hiệu điều khiển tương ứng. Vì tín hiệu khắc cho laser dùng là tín hiệu chập nên ta

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

cần chập cân số 1 với đất ở mạch điều khiển, vì vậy cần dùng relay để chập chân số 9 và GND mỗi khi có tín hiệu từ vi điều khiển. Lưu ý cần nối chung đất giữa mạch điều khiển laser và Arduino Mega 2560 để kết nối giữa chúng.

Hình 1.6: Cổng Con4 của mạch điều khiển 1.2. Tổng quan về hệ thống cấp phôi tự động

1.2.1. Hiệu quả đem lại của hệ thống cấp phôi tự động

Hệ thống cấp phôi tự động đã và đang được ứng dụng rộng rãi, và cung cấp giải pháp cấp phôi tối ưu cho nhiều loại máy móc trong nhiều lĩnh vực từ cơ khí chế tạo, nơng nghiệp, thực phẩm,… Ngày càng có nhiều những hệ thống cấp phơi hiện đại được tích hợp vào dây chuyền sản xuất nhằm mục đích cấp sản phẩm, thiết bị, linh kiện cho dây chuyền lắp ráp, đóng gói và chế tạo. Việc cung cấp hệ thống cấp phôi tự động giúp cho dây chuyền sản xuất tự động hóa được nâng cao, hoàn thiện và linh động hơn, cùng với đó nhờ những hệ thống cấp phơi tự động này mà chi phí sản xuất giảm, điều đó đồng nghĩa với giá sản phẩm rẻ hơn và có lợi cho người tiêu dùng. Ngoài ra hệ thống cấp phơi cịn giúp tối ưu thời gian sản xuất, giảm sức lao động của con người và còn cung cấp số lượng sản phẩm ổn định giúp doanh nghiệp chủ động trong sản xuất và kinh doanh. 1.2.2 . Một số hệ thống cấp phôi tự động

Hệ thống cấp phôi tự động được sử dụng để cấp phôi cho nhều dạng phôi khác nhau, mỗi dạng phơi lại có đặc tính, kích cỡ, hình dạng riêng biệt. Bởi vậy tùy theo yêu cầu của người sử dụng mà sẽ nghiên cứu, thiết kế, đo đạc các thông số và điều chỉnh hệ thống sao cho phù hợp nhất với phôi được cấp liệu được sử dụng. Dựa vào hình dạng phơi, có thể chia các hệ thống cấp phôi thành ba dạng chính đó là:

 Hệ thống cấp phơi dạng cuộn sử dụng cho: vải, lá thép, cuộn da,…

 Hệ thống cấp phôi dạng thanh sử dụng cho các thanh phơi có hình dạng, đường

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

 Hệ thống cấp phôi rời từng chiếc sử dụng cho các chi tiết tải trọng lớn, chi tiết nhỏ hình dáng đơn giản như: ốc vít, nắp chai, linh kiện điện tử,…

1.2.3 . Lựa chọn hệ thống cấp phôi cho máy laser

Hiện nay, ngành gia công may mặc ở nước ta phát triển mạnh mẽ, ngày càng đóng vai trị quan trọng trong tăng trưởng của nền kinh tế nên việc tăng tỉ trọng máy móc trong nhóm ngành này đang diễn ra rất nhanh, vì vậy xuất hiện rất nhiều máy móc hỗ trợ cấp phơi cho vải nói chung hay các phơi dạng cuộn nói riêng xuất hiện. Nhìn chung đa phần các máy móc, hệ thống này có xuất sứ từ nước ngồi như: Nhật Bản, Đức, Hàn Quốc, Trung Quốc,… thường rất ít có những hệ thống xuất sứ từ chính nước ta. Là một sinh viên, công dân Việt Nam, tôi muốn thấy các hệ thống cấp phơi xuất sứ từ chính nước nhà có mặt nhiều hơn và dần thay thế các hệ thống cấp phơi của nước ngồi, điều này góp phần thể hiện trí tuệ, sáng tạo của người Việt Nam. Chính vì vậy tơi muốn nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho các máy công nghiệp, cụ thể ở đây là máy cắt laser công nghiệp.

1.2.4 . Hệ thống cấp phôi dạng cuộn

Hệ thống cấp phôi dạng cuộn dùng cho các vật liệu như cuộn vải, cuộn da, cuộn thép,… Do đặc điểm của phôi dạng cuộn nên cơ cấu nhả phôi của hệ thống thường được chế tạo bằng các lô cuốn quay trịn, cơ cấu này có thể sử dụng một, hai hoặc thậm trí một hệ lơ cuốn.

Hình 1.7: Cơ cấu nhả phơi dạng cuộn sử dụng một lô cuốn

Lô cuốn được gắn với động cơ, gọi là lô cuốn chủ động. Khi động cơ quay thì lơ cuốn cũng quay cùng, lúc này tùy vào cách bố trí cơ cấu mà cuộn phơi sẽ quay theo và phôi được nhả ra.

Sau khi được nhả ra, phôi được đưa đến vùng làm việc của máy laser để gia công và tạo ra thành phẩm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Ưu điểm của hệ thống cấp phơi dạng cuộn là có thể làm việc với nhiều kích thước phơi, tải trọng khác nhau, thiết kế và cơ chế hoạt động không phức tạp, tiếng ồn nhỏ, phôi của hệ thống dễ dàng vận chuyển.

Hình 1.8: Cơ cấu nhả phơi dạng cuộn sử dụng hai lô cuốn

Với thiết kế cơ cấu nhả cuộn hình 1.7, cơ cấu sự dụng một lô cuốn được gắn cùng với động cơ, khi động cơ và lô cuốn quay, phôi được nhả ra theo chiều quay của lơ cuốn. Nhìn chung cơ cấu này khá phức tạp vì cần điều chỉnh vị trí các con trí để có thể giữ chắc phôi, thêm nữa với những phôi nặng, trọng lượng lớn thì hồn tồn có thể xảy ra vấn đề với phần lơ cuốn, ngồi ra việc bảo trì, sữa chữa hệ thống cũng khó khăn vì cơ cấu phức tạp.

Thiết kế nhả cuộn hình 1.8 sử dụng hai lô cuốn, gồm một lô cuốn chủ động được gắn với động cơ, và một lô cuốn bị động có chức năng đỡ và hỗ trợ chuyển động quay cuộn phôi. Khi lô cuốn chủ động quay, phôi và lô cuốn bị động quay theo và từ đó phơi được nhả ra. Thiết kế cơ cấu nhả phơi hình 1.8 nhìn chung đơn giản hơn so với cơ cấu nhả phơi hình 1.7 vì khơng cần dùng cơ cấu giữ phôi phức tạp, việc bảo trì, sửa chữa hệ thống cũng dễ dàng hơn.

Với những ưu điểm của cơ cấu nhả phôi dạng cuốn sử dụng hai lô cuốn, hệ thống cấp phôi tự động cho máy laser công nghiệp sẽ sử dụng cơ cấu nhả cuộn tương tự.

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 2.1. Tổng quan phần cơ khí

2.1.1. Kết cấu phần cơ khí

Hệ thống cấp phôi tự động cho máy cắt laser cơng nghiệp có một vài u cầu sau đây với phần cơ khí: phải hoạt động ổn định, tính di động cao, giá thành rẻ, ít gây tiếng ồn, độ chính xác cao, dễ bảo dưỡng, sửa chữa, sản phẩm sau khi cắt phải đẹp, thời gian hoàn thành 1 sản phẩm phải nhanh.

Để tạo ra một hệ thống chạy tốt, một chiếc máy tốt thì phần cơ khí phải được tốt, chính vì vậy việc xác định được kết cấu cơ khí rất quan trọng. Với đề tài nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho máy cắt laser cơng nghiệp, kết cấu cơ khí được chia làm hai phần:

Phần 1: Cơ cấu nhả phôi Phần 2: Cơ cấu băng tải 2.1.2. Phôi của hệ thống

Phơi dạng cuộn trong cơng nghiệp có thể là những cuộn vải, cuộn thép, cuộn da… nhìn chung kích thước phơi dạng này rất lớn, trọng lượng nặng, một cuộn phơi thậm chí có thể đủ để cấp cho máy laser chạy trong vài ngày. Do đề tài lần này mang tính chất nghiên cứu và thiết kế nên phôi dùng cho hệ thống cần sự nhỏ gọn và vẫn phải đảm bảo hệ thống thử được các tính năng cần thiết, tối ưu các cơ cấu trước khi thực hiện làm các hệ lớn hơn dành cho những vật liệu dạng lớn hơn. Vì vậy, tơi dùng băng cuốn bảo ơn làm phôi cho đề tài này. Việc lựa chọn băng cuốn bảo ôn làm phôi cho đề tài dựa vào một số lí do chính sau đây:

Hình 2.1: Băng cuốn bảo ôn

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

 Dễ mua, giá thành rẻ.  Có thể cắt khắc lên bề mặt.  Độ dày tương đồng với vải.

 Kích thước và trọng lượng phù hợp với đề tài (dài 10000 mm, rộng 85 mm, trọng lượng 300g )

Sau khi lựa chọn được loại phôi, bắt đầu tiến hành chế tạo hệ thống cấp phôi tự động dạng cuộn cho máy cắt Laser trong công nghiệp.

2.2. Thiết kế hệ thống cơ khí

2.2.1. Lựa chọn vật liệu làm khung cơ khí

Do hệ thống yêu cầu hệ cơ khí nhỏ gọn, ổn định, tính di động cao, giá thành rẻ cùng với đó hệ thống phải chắc chắn, dễ ghép nối, tháo lắp, thay thế… Từ những u cầu đó nhơm định hình 20x20mm đã được lựa chọn để làm bộ khung cho hệ thống.

Hình 2.2: Nhơm định hình 20x20 mm

Nhơm định hình là những thanh nhơm đã qua q trình xử lý kim loại nhằm phát huy tối đa các đặc tính vật lý của nhơm, phù hợp cho các thiết kế kỹ thuật. Nhơm định hình ngày càng có nhiều ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, kiến trúc, năng lượng. Nhờ quá trình xử lý đùn ép và xử lý nhiệt nên nhơm định hình rất bền vững, có tính chống ăn mịn cao, nhẹ, dễ gia cơng cơ khí, thêm vào đó nhơm định hình rất dễ lắp ghép.

2.2.2. Tính tốn thiết kế lơ cuốn

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Lơ cuốn có 2 loại: lơ cuốn chủ động và lơ cuốn bị động. Lô cuốn được sử dụng rộng rãi trong băng tải, băng chuyền, cơ cấu lăn, cơ cấu dệt vải… Cấu tạo của lô cuốn khá đơn giản gồm:

 Trục lô cuốn: Tùy theo lực mà lô cuốn phải chịu mà chọn cơ cấu trục lô cuốn khác nhau

 Ống cho lô cuốn: Tùy vào yêu cầu thiết kế của đề bài, ống lơ cuốncó thể làm bằng thép, nhựa, inox với độ dày khác nhau

 Mặt bích: Là miếng hình trịn thường làm bằng kim loại có đường kính phụ thuộc vào ống rullo.

Để chế tạo lô cuốn ta phải xác định được độ dài trục rullo, độ dài ống rullo, đường kính mặt bít. Với đề tài này, lơ cuốn được dùng để kéo băng tải cũng như làm cơ cấu nhả phơi vì thế nên việc lựa chọn vật liệu làm ống lô cuốn rất quan trọng. Vật liệu làm ống lô cuốn phải đảm bảo độ bền, chịu được lực từ băng tải và từ trọng lượng của phôi. Qua tham khảo và thử nghiệm, trục lô cuốn được chọn là trục inox có đường kính d = 6mm, đặc ruột. Ống lơ cuốn có đường kính ngồi d<small>1</small> = 25mm, đường kính trong d<small>2 </small>= 24mm.

Hình 2.3: Mặt bích lơ cuốn và ống lơ cuốn

Mặt bít lơ cuốn được ghép từ hai miếng Mica đen độ dày 3mm, có đường kính lần lượt là 23.9mm và 26mm được khớp với nhau. Nhờ sử dụng cơng nghệ cắt Laser nên đường kính mặt bit được đảm bảo có độ sai số cực kỳ nhỏ.

2.2.3. Tính tốn thiết kế cơ cấu nhả phôi

Do bề rộng của phôi là 85mm nên lô cuốn phải được thiết kế độ dài lớn hơn 85 mm. Chọn độ dài lô cuốn là 106mm.

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Hình 2.4: Cơ cấu nhả cuộn sau khi hồn thành

Chọn khoảng cách giữa hai lơ cuốn của cơ cấu là 4mm. Hai lô cuốn được cố định bằng nhựa Mica độ dày 5mm và động cơ được nối với lô cuốn chủ động bằng khớp nối mềm trục 6mm.

Ưu điểm của hệ thống này là khả năng chịu tải lớn do có hai lô cuốn cùng chịu lực, dễ thiết kế, dễ làm, hiệu quả cao.

2.2.4. Nghiên cứu, thiết kế cơ cấu băng tải 2.2.4.1. Khái niệm băng tải [3]

Hình 2.5: Băng tải

Băng tải là một hệ thống ứng dụng trong sản xuất với nhiều tiện ích với chức năng là vận chuyển đồ từ một điểm này đến một điểm nào đó mà khơng phải tốn sức, giúp tiết kiệm thời gian, sức lao động, nhân cơng và tăng tiện ích. Vì thế nên băng tải là một bộ phận quan trọng trong các dây truyền thuộc nhà máy, xí nghiệp hay những hệ thống cấp phôi tự động.

2.2.4.2. Cấu tạo băng tải

Băng tải thường có cấu tạo như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

 Khung băng tải: có nhiệm vụ chịu lực chính và định hình băng tải có thể được làm bằng nhơm định hình, inox, thép mạ kẽm.

 Dây băng tải: tùy vào tải trọng và yêu cầu của sản phẩm mà dây băng tải sẽ được làm từ những chất liệu và độ dày khác nhau: dây PVC, dây PU, dây cao su…

 Lô cuốn: một băng tải có ít nhất hai lơ cuốn gồm lơ cuốn chủ động được gắn trực tiếp với động cơ hoặc gián tiếp qua các cơ cấu dây đai, lô cuốn bị động hỗ trợ chuyển động quay cho dây băng tải.

 Động cơ băng tải: truyền động cho băng tải.

 Bộ truyền động: với truyền động trực tiếp động cơ thường được gắn trực tiếp với lô cuốn chủ động thông qua các khớp nối mềm, truyền động gián tiếp động cơ truyền động vào lô cuốn chủ động thông qua bộ truyền xích hoặc dây đai.  Bộ điều khiển tốc độ: có thể dùng biến tần, sensor, PLC, Arduino…

2.2.4.3. Các loại băng tải[3]

Có rất nhiều loại băng tải với các hình dáng, kích thước khác nhau, dưới đây là 1 vài loại băng tải thông dụng hiện nay:

 Băng tải cao su: chịu nhiệt và sức tải lớn

 Băng tải xích: khá tốt trong các ứng dụng tải dạng chai, sản phẩm cần độ vững chắc

 Băng tải lô cuốn: băng tải lô cuốn nhựa, băng tải lô cuốn nhựa PVC, băng tải lô cuốn thép mạ kẽm, băng tải lô cuốn truyền động bằng motor

 Băng tải đứng: vận chuyển hàng hóa đi lên thẳng đứng

 Băng tải PVC: tải nhẹ, linh hoạt, được sử dụng nhiều trong các hệ lắp ráp  Băng tải góc cong: chuyển hướng sản phẩm

 Băng tải mini: Được sử dụng nhiều trong các mơ hình hệ thống cấp phơi tự động, dễ làm, chi phí thấp.

2.2.4.4. Chọn băng tải cho hệ thống

Sau khi tìm hiều các loại băng tải ở trên thì với đề tài hệ thống cấp phơi tự động cho máy cắt Laser công nghiệp này, u cầu nghiên cứu thiết tạo ra mơ hình cấp phơi

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

gọn nhẹ, chính vì vậy việc chế tạo cơ cấu băng tải cũng cần hết sức gọn nhẹ và cơ cấu băng tải mini thực sự phù hợp.

Cấu tạo băng tải:

 Khung băng tải được ghép từ các thanh nhôm định hình 20x20mm có độ dài 115mm và 365mm được ghép lại bằng ke nhôm. Khung băng tải cao 135mm, rộng 155mm và dài 365mm.

 Cơ cấu dẫn động gồm có lơ cuốn chủ động và lơ cuốn bị động, chiều dài lô cuốn 106mm, đường kính ngồi d<small>1</small>= 25mm, được làm bằng nhựa.

 Mặt phẳng băng tải: mặt băng tải được làm từ gỗ kích thước 155×360mm.  Mặt băng tải được làm từ da cơng nghiệp, kích thước 100×915mm.

 Cơ cấu đỡ lô cuốn và làm căng dây băng tải được làm từ nhựa mica.

 Động cơ bước và trục quay của lô cuốn được nối với nhau bằng khớp nối mềm trục 6 mm

Hình 2.6: Cơ cấu băng tải sau hồn thành

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Chương 3: THIẾT KẾ ĐIỆN TỬ

3.1. Giới thiệu các linh kiện điện, thiết bị sử dụng 3.1.1. Thiết bị điều khiển

Thiết bị điều khiển là thiết bị quan trọng trong các hệ thống tự động. Thiết bị điều khiển là trung tâm xử lý của cả hệ thống, nhận các tín hiệu đầu vào sau đó xử lý chúng và cuối cùng là gửi lệnh đầu ra cho cơ cấu chấp hành hoạt động theo một chu trình đã được cài đặt sẵn. Thiết bị điều khiển có thể là bộ điều khiển PLC, Arduino, máy tính, thậm trí là Relay.

3.1.2. So sánh đặc tính kỹ thuật các thiết bị

Bảng 3.1: So sánh đặc tính kỹ thuật các thiết bị điều khiển

<small>Khả năng điều khiển chức </small>

<small>Khả năng thay đổi điều </small>

Qua bảng so sánh trên, có thể thấy Arduino có rất nhiều ưu điểm trong điều khiển: giá thành thấp, kích thước nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi khả năng điều khiển, tốc độ điều khiển cũng như khả năng chống nhiễu tốt, dễ dàng trong sử dụng. Vì thế, Arduino là một lựa chọn phù hợp với hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho máy laser công nghiệp.

Arduino có nhiều chủng loại, từ những Arduino nhỏ gọn như Arduino Nano đến thông dụng nhưArduino Uno R3… Vì đề tài lần này sử dụng khá nhiều các chân I/O cũng như cần tốc độ xử lý nhanh chóng thế nên cần sử dụng loại Arduino có cấu hình mạnh mẽ, số chân I/O lớn. Do đó, Arduino Mega 2560 - một trong những phiên bản mới

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

nhất của Arduino là lựa chọn phù hợp nhất cho đề tài hiện tại cũng như các bước cải tiến, mở rộng hệ thống sau này.

3.1.3. Tìm hiểu về Arduino Mega 2560 [1]

Arduino Mega 2560 là phiên bản nâng cấp của Arduino Mega hay còn gọi là Arduino Mega 1280. Sự khác biệt lớn nhất với Arduino Mega 1280 chính là chip nhân. Ở Arduino Mega 1280 sử dụng chip ATmega1280 với flash memory 128KB, SRAM 8KB và EEPROM 4 KB.

Điểm khác biệt của Arduino Mega2560 với tất cả các vi xử lý trước giờ nằm ở việc nó sử dụng ATmega16U2 lập trình như là một cơng cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB thay vì dùng FTDI chip điều khiển chuyển tín hiệu từ USB.

Cịn Arduino Mega 2560 là phiên bản hiện đang được sử dụng rộng rãi và ứng dụng nhiều hơn. Arduino Mega 2560 được trang bị chip ATmega2560 có bộ nhớ flash memory 256 KB, 8KB cho bộ nhớ SRAM, 4 KB cho bộ nhớ EEPROM. Nhờ có Arduino nên việc viết những chương trình phức tạp điều khiển các hệ thống lớn trở nên dễ dàng

 6 ngắt ngoài: chân 2 (interrupt 0), chân 3 (interrupt 1), chân 18 (interrupt 5), chân 19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3), and chân 21 (interrupt 2).

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

 4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng:  1 thạch anh với tần số dao động 16 MHz.  1 cổng kết nối USB.

 1 jack cắm điện.  1 đầu ICSP.  1 nút reset.

Đặc biệt với các ứng dụng liên quan đến Matlab thì Arduino Mega 2560 cũng là một sự chọn lựa tuyệt vời. Nó cịn được tích hợp sẵn thư viện dành cho Matlab.

Arduino Mega 2560 có thể sử dụng hầu hết các shiled dành cho các mạch Arduino Uno hay hoặc các mạch trước đây như Duemilanove hay Diecimila với cách cài đặt và nối chân tương tự như Arduino Uno.

Hình 3.2: Sơ đồ chân Arduino Mega 2560 3.1.4. Lựa chọn động cơ [4]

Động cơ điện đóng vai trị quan trọng trong việc chuyển đổi năng lượng dạng điện năng thành năng lượng dạng cơ năng để phục vụ các hoạt động sản xuất, chính vì lí do này nên việc lựa chọn động cơ hết sức quan trọng. Nếu động cơ không phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất của hệ thống cũng như ảnh hưởng đến đến hiệu quả sản xuất. Nếu động cơ có năng suất thấp mà phải kéo trọng tải nặng thì động cơ sẽ nhanh bị nóng lên và nhanh hỏng hơn, ngược lại nếu không sử dụng hết năng suất của động cơ

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

thì lại gây ra lãng phí. Có rất nhiều loại động cơ khác nhau nên việc lựa chọn động cơ phù hợp rất khó khăn. Dưới đây là ưu điểm và nhược điểm của một vài loại động cơ có thể sử dụng cho hệ thống:

 Động cơ DC có chổi than: Ưu điểm là khả năng điều chỉnh tốc độ tốt, dễ dàng điều khiển vì tốc độ động cơ tỉ lệ với điện áp đầu vào. Nhược điểm của động cơ DC có chổi than là cần bảo trì thường xuyên cũng như tuổi thọ của động cơ không cao do phần chổi than bị mài mòn khi sử dụng đặc biệt với cường độ làm việc cao, khó khăn trong việc điều khiển chính xác vị trí.

 Động cơ DC không chổi than: Ưu điểm là vận hành ít phát ra tiếng ồn, có khả năng tăng và giảm tốc trong khoảng thời gian ngắn, nhỏ gọn, tốc độ lớn, điều khiển tốc độ dựa vào giá trị điện áp đầu vào. Nhược điểm động cơ có giá thành cao, khó khăn trong điều khiển chính xác vị trí.

 Động cơ Servo: điều khiển dạng vịng kín nên kiểm sốt được tốc độ, vị trí, vận hành ổn định, độ chính xác cao. Nhược điểm của Servo là khi hoạt động gây tiếng ồn, nhiệt độ cao khi vận hành, có quán tính lớn khi giảm tốc độ, yêu cầu bảo trì, bảo dưỡng cao và giá thành cao, mạch điều khiển phức tạp, rung lắc khi ở vị trí dừng.

 Động cơ bước: dễ dàng điều khiển vị trí chính xác mà khơng cần mạch phức tạp vì góc quay của động cơ tỉ lệ với số lượng bước, mô men xoắn cực đại khi ở vị trí dừng, tuổi thọ cao nhược điểm của động cơ bước là có thể bị trượt bước, tốc độ thấp, sử dụng liên tục khiến động cơ nóng.

Với đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho máy cắt laser công nghiệp”, mục tiêu đặt ra ở đây là cắt chính xác độ dài phơi quy định vì thế nên hệ thống cần sự ổn định và chính xác cao của động cơ. Ngồi ra, động cơ cũng phải khỏe để chịu tải của phôi cũng như làm quay cơ cấu. Với động cơ DC mặc dù có giá thành rẻ và những đặc tính kỹ thuật tốt nhưng lại gặp phải vấn đề về độ chính xác khá thấp, khơng đảm bảo an tồn khi rung lắc, khó khăn trong điều khiển chính xác vị trí, dễ xảy ra cháy nổ. Cịn với động cơ Servo thì giá thành cao, kích thước lớn ngồi ra độ ổn định khơng cao, khi không hoạt động động cơ bị rung mạnh gây nguy cơ làm lệch phôi. Với ưu điểm nhỏ gọn, giá thành rẻ, độ ổn định, tính chính xác cao, dễ dàng sử dụng, động cơ bước thực sự là lựa chọn hợp lý về mặt chi phí cũng như kỹ thuật cho đề tài này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

3.1.4.1. Giới thiệu động cơ bước

Động cơ bước (hay còn gọi là Step Motor) là động cơ chạy bằng điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường. Có thể nói động cơ bước là một động cơ đồng bộ, chúng biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của roto có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết. Nói chung động cơ bước là một loại động cơ mà có thể quy định được góc quay của nó. Với động cơ bước nói chung thì cần càng nhiều bước để đi hết một vịng thì động cơ di chuyển càng mịn, độ chính xác càng cao. Ví dụ với một động cơ bước 1.8º/xung, nếu quay hết một vịng 360° thì cần cấp 200 xung, nếu nửa vịng quay tức là 180º thì cần cấp 100 xung, còn với động cơ bước 0.9º/xung, để quay hết một vịng thì cần cấp 400 xung.

Hình 3.3: Động cơ bước 3.1.4.2. Các loại động cơ bước

Có một vài cách để phân loại động cơ bước, dưới đây là 1 số cách: Cách 1: Phân loại theo số pha của động cơ:

 Động cơ bước 2 pha: là loại động cơ bước có 4 dây, 6 dây hoặc 8 dây với góc quay thường là 1.8º/xung ứng với 200 xung/vòng.

 Động cơ bước 3 pha: là loại động cơ bước có 3 dây hoặc 4 dây, góc quay thường là 1.2º/xung ứng với 300 xung/vòng.

 Động cơ bước 5 pha: là loại động cơ bước có 5 dây, góc quay thường là 0.72º/ xung ứng với 500 xung/vòng

Cách 2: Phân loại theo roto:

 Động cơ có lõi là nam châm vĩnh cửu: là động cơ hoạt động dựa trên lực hút, đẩy của nam châm vĩnh cửu PM trong rotor và nam châm điện stator.

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

 Động cơ bước biến đổi điện trở: có một rotor sắt trơn và hoạt động dựa trên nguyên tắc miễn cưỡng tối thiểu xảy ra với khe hở tối thiểu, do đó các điểm rotor bị hút về phía cực nam châm của stator.

 Động cơ bước đồng bộ lai: là sự kết hợp giữa động cơ bước nam châm vĩnh cửu và động cơ bước biến đổi điện trở, loại này có cơng suất tốt và kích thước nhỏ hơn.

Cách 3: Phân loại theo cực của động cơ

 Động cơ cực đơn: dịng điện qua động cơ ln chạy qua 1 cuộn dây theo 1 hướng nhất định điều này giúp động cơ dễ dàng điều khiển hơn động cơ lưỡng cực.

 Động cơ lưỡng cực: khác với động cơ đơn cực, ở động lưỡng cực dịng điện có thể chạy qua cuộn dây theo 1 trong 2 hướng điều này giúp mô men xoắn tạo ra lớn hơn động cơ đơn cực.

3.1.4.3. Động cơ bước Nema-17 0.9º/ xung

Mục tiêu của đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống cấp phôi dạng cuộn cho máy cắt laser cơng nghiệp” là cắt chính xác độ dài phơi quy định.

Hình 3.4: Động cơ bước Nema-17 0.9º/ xung Thông số kỹ thuật động cơ bước Nema-17 0.9º/ xung:

 Sai số góc bước: 5% (đủ bước, không tải)  Giới hạn hoạt động: -10ºC – 50ºC

 Điện áp khuyên dùng: 12V-DC  Dòng điện: 2,3 A

 Số dây: 4 dây

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

 Số bước cho 1 vịng: 400 bước  Kích thước: 42.3mm * 42.3 mm  Moment xoắn: 480Nm

Hình 3.5: Kích thước động cơ bước Nema 17 3.1.5. Mạch điều khiển động cơ bước TB6600[5]

Động cơ bước thông thường sẽ di chuyển 1.8º/ xung hoặc như động cơ bước lai Nema -17 như trên di chuyển 0.9º/ xung. Với những chuyển động cần sự chính xác thấp thì việc di chuyển những bước như này khơng tạo ra sai số q lớn, thường là có thể chấp nhận được nhưng đối với những chuyển động cần sự chính xác cao thì đó là một vấn đề đáng quan ngại. Và các mạch điều khiển động cơ chính là giải pháp khắc phục vấn đề này. Mạch điều khiển làm tăng số bước trên một vịng của động cơ.

đủ để ni động cơ bước.

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

 Bảo vệ quá nhiệt, quá dòng và ngắn mạch.

 Lớp vỏ bằng nhơm giúp tăng khản năng tản nhiệt.

Hình 3.6: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600

Để thay đổi vi bước cũng như dòng điện cho động cơ bước, TB6600 có 6 nút gạt tương ứng với các SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 và SW6. Để thay đổi vi bước chúng ta cần thay đổi giá trị của SW1, SW2, SW3, tương tự thì các SW4, SW5 và SW6 dùng để thay đổi cường độ dòng điện cho động cơ. Để động cơ hoạt động ổn định và chính xác nhất cần tìm ra một cặp thơng số vi xung và dịng điện phù hợp. Giá trị của vi xung và dòng điện được tính theo bảng sau:

Bảng 3.2: Bảng lựa chọn số xung mạch điều khiển TB6600

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

16 3200 OFF OFF ON

Với động cơ bước 1,8º/xung, giả sử chọn SW1 = OFF, SW2 = ON, SW3 = ON ứng với chế độ 4 của mạch điều khiển TB6600, khi này chúng ta cần 800 xung để chạy hết một vòng của một động cơ, hay một xung sẽ ứng với 360º/800 = 0,45º. Còn đối với động cơ bước lai Nema-17 ở trên thì khi này một xung sẽ ứng với 360º/1600 = 0.225º. Điều này làm giảm đáng kể sai số cũng như tăng độ chính xác cho động cơ.

Tương tự với các SW4, SW5, SW6, thay đổi dòng điện giúp động cơ mạnh mẽ hơn, giảm rung, giảm nhiệt, tăng tuổi thọ động cơ cũng như giảm độ ồn khi hoạt động.

Bảng 3.3: Bảng lựa chọn dòng mạch dều khiển TB6600 Current (A ) PK Current (A) SW4 SW5 SW6

</div>