giới thiệu về mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến trong cn

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (475.2 KB, 24 trang )

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

LỜI CẢM ƠN

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn tới Thầy Bùi Thanh Tùng đã trực tiếp

hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian nghiên cức và hoàn thành đồ án.

Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô, cán bộ thuộc Khoa Điện – Điện tửTrường sư phạm kĩ thuật Hưng Yên đã trang bị kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi choem trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.

Cảm ơn gia đình , bạn bè đã quan tâm, động viên giúp đỡ em về tinh thần và vậtchất trong quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Hưng Yên, ngày...tháng...năm...

Tác giả

PHẠM VĂN PHƯỚCĐỖ HOÀNG SƠN

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

Mục lục

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

GIỚI THIỆU CHUNG

1. Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay là thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, các nhà máy xí nghiệp sản xuất

sản phẩm của mình trên các băng chuyền hiện đại, sản phẩm xuất ra rất nhanh và nhiều vìvậy việc đếm xem có bao nhiêu sản phẩm đã hoàn tất xuất ra từ băng chuyền cuối cùngthì người công nhân khó có thể thực hiện chính xác được. Vì vậy mạch đếm sản phẩm sẽgiúp ta kiểm soát được sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền.

2. Mục đích, yêu cầu

Mục dích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sảnphẩm của máy tạo ra mợt cách đơn giản, chính xác mà không tốn nhiều công sức laođộng của công nhân.

Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là phải chạy mợt cách chính xác, ổn định, gọnnhẹ, dêc lắp đặt, dễ sửa chữa và giá thành rẻ.

3. Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linhkiện, các IC và áp dụng những kiến thức dã học cùng với sự hướng dẫn của giảng viênphụ trách để xây dựng nên một mạch chức năng đếm sản phẩm hoạt động tốt và đúng vớiyêu cầu của đề tài.

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

Chương 1: Giới thiệu về mạch đếm sản phẩm sử dụng cảm biến trong CN1.1Mạch đếm sản phẩm

-Định nghĩa

Mạch đếm sản phẩm dùng cảm biến trong công nghiệp là một hệ thống tự động được thiết kế để đếm số lượng sản phẩm hoặc vật phẩm đi qua một điểm nhất định trên dây chuyền sản xuất hoặc trong quy trình sản xuất. Mạch này sử dụng cảm biến để phát hiện sự hiện diện của sản phẩm và sau đó tự đợng ghi nhận sớ lượng sản phẩm đó. Các cảm biến thường được sử dụng có thể là cảm biến ánh sáng, cảmbiến hờng ngoại, cảm biến siêu âm, hoặc các loại cảm biến khác phù hợp với tính chất của sản phẩm cụ thể và môi trường làm việc. Mạch đếm sản phẩm này có thể tích hợp vào hệ thớng tự đợng hóa lớn hơn để kiểm soát sản xuất và quản lý lượng hàng hóa được sản xuất.

-Cấu tạo

Cảm biến: Là thiết bị chính để phát hiện sự hiện diện của sản phẩm. Cảm biến có

thể là cảm biến ánh sáng, cảm biến hồng ngoại, cảm biến siêu âm, hoặc các loại cảm biến khác phù hợp với tính chất của sản phẩm và môi trường làm việc.

Bộ sử lý: Mạch sẽ có mợt bợ xử lý để xử lý dữ liệu từ cảm biến và thực hiện các

chức năng đếm và kiểm soát. Bợ xử lý này có thể là một vi điều khiển nhúng hoặc một vi xử lý thông thường.

Mạch điều khiển và giao tiếp: Mạch này có thể điều khiển các hoạt đợng của hệ

thớng và cung cấp giao tiếp với các thiết bị khác như màn hình hiển thị, máy tính điều khiển, hoặc hệ thớng tự đợng hóa khác.

Bộ nhớ: Để lưu trữ dữ liệu đếm sản phẩm hoặc cài đặt khác như ngưỡng đếm, cài

đặt định kỳ v.v.

Nguồn điện: Mạch cần ng̀n điện phù hợp để hoạt đợng. Điều này có thể là

nguồn điện AC hoặc DC tùy thuộc vào yêu cầu của hệ thống.

Các linh kiện khác: Bao gồm các linh kiện như điện trở, tụ, và linh kiện bảo vệ

khác để bảo vệ mạch và tăng hiệu suất hoạt động.

-Ứng dụng

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

Sản xuất và lắp ráp: Trong quy trình sản xuất và lắp ráp, mạch đếm sản phẩm có

thể được sử dụng để đếm số lượng linh kiện, bộ phận hoặc sản phẩm cuối cùng đi qua dây chuyền sản xuất. Điều này giúp quản lý lượng hàng hoá được sản xuất, kiểm soát chất lượng và theo dõi hiệu suất sản xuất.

Đóng gói và đóng thùng: Trong quy trình đóng gói, mạch đếm sản phẩm có thể được sử dụng để đếm sớ lượng sản phẩm được đóng gói vào từng thùng hoặc bao bì. Điều này giúp đảm bảo rằng mỗi đóng gói đều chứa đúng sớ lượng sản phẩm mong muốn.

Kiểm tra chất lượng: Trong các quy trình kiểm tra chất lượng, mạch đếm sản

phẩm có thể được sử dụng để đếm số lượng sản phẩm vượt qua điểm kiểm tra. Điều này giúp xác định tỷ lệ sản phẩm lỗi và theo dõi hiệu suất quá trình kiểm tra chất lượng.

Đóng gói đơn hàng và vận chuyển: Trong quy trình đóng gói đơn hàng và vận

chuyển, mạch đếm sản phẩm có thể được sử dụng để đếm sớ lượng sản phẩm được đóng gói vào từng đơn hàng hoặc thùng hàng. Điều này giúp đảm bảo rằng mỗi đơn hàng được gửi đi đều chứa đúng số lượng sản phẩm được yêu cầu.

1.2: Cảm biến hồng ngoại-Cấu tạo

Đèn led hồng ngoại: Đây là thiết bị được phát ra từ nguồn sáng hồng ngoại.Máy dò hồng ngoại: Là thiết bị nhận tín hiệu và phát hiện ra bức xạ hồng ngoại phản xạ trở lại.

Điện trở: Là thiết bị có tác dụng đi cường đợ dòng điện quá lớn chạy quá đèn led làm cho hệ thống chập cháy.

Dây điện: Tác dụng chính là kết nới các chi tiết để tạo nên cảm biến hoạt động ổn định.

-Nguyên lý làm việc

Khi một người hoặc là vật thể lạ đi ngang qua thiết bị cảm biến thì sẽ xuất hiện nay1 tín hiệu. Và tín hiệu này sẽ được cảm biến thu vào và để cho mạch xử lý tạo tác dụng để điều khiển hoặc sẽ báo động khi cần thiết.

-Ứng dụng

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

Bật tắt đèn tự động: Cảm biến hồng ngoại sẽ kết nội với đèn để bật tắt tự động khi phát hiện ra chuyển đợng hoặc các tia sóng hờng ngoại phát ra từ con người. Như thế này sẽ rất tiện lợi và tiết kiệm được điện năng.

Mở cửa tự động: Nếu như đi những trung tâm thương mại thì cảm biến hờng ngoại sẽ đặt ở phía trên để phát hiện ra những chuyển động ra vào của các vật thể, lúc đó sẽ tự đợng đóng mở sao cho phù hợp. Và nó được áp dụng nhiều ở các trung tâm hay văn phòng, vừa tiện lợi vừa thông minh.

Truyền lệnh điều khiển: Phần tia hồng ngoại đã được sử dụng vào các remote tivi, máy lạnh để có thể điều khiển từ xa. Tuy nhiên hiện nay với việc tích hợp thêm cảm biến hờng ngoại trên những thiết bị, điện thoại có thể phát ra tia hờng ngoại thìbạn có thể sử dụng điện thoại thơng minh để điều khiển những vật dụng.

-Kết luận

Là một công cụ quan trọng giúp tự đợng hóa quy trình sản xuất và quản lý lượng hàng hoá được sản xuất. Với sự kết hợp giữa cảm biến và các thành phần điện tử khác, mạch đếm sản phẩm có khả năng chính xác và hiệu quả trong việc đếm sớ lượng sản phẩm đi qua điểm nhất định trên dây chuyền sản xuất.

Mạch đếm sản phẩm dùng cảm biến là một công cụ quan trọng trong công nghiệp hiện đại, giúp cải thiện hiệu suất sản xuất, quản lý tồn kho và kiểm soát chất lượng sản phẩm.

Chương 2: Thiết kế, chế tạo mạch đếm cocaocla trong dây chuyền đóng thùng2.1: Phân tích yêu cầu

Chế tạo được máy đếm được số lượng sản phẩm cocacola của máy tạo ra một cách đơngiản, chính xác mà khơng tớn nhiều cơng sức lao động của công nhân.

2.1.1: IC 4518

Giới thiệu IC đếm 4518: Là IC được đóng gói theo dạng DIP 16, 4518 là ICcó chức năng đếm theo sớ trạng thái xung tại ngõ vào xung clock. IC4518 gồm cảhai bộ đếm mã số nhị phân, chân 16 lên nguồn, chân 8 nối mass, các chân1,2,3,4,5,6,7 thuộc một bộ đếm và 9,10,11,12,13,14,15 thuộc bộ đếm thứ hai, haibộ đếm này có chức năng như nhau.

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

Hình 1.0: Hình dạng IC 4518

Hình 1.1: Sơ đồ khối IC 4518

Dựa vào sơ đồ khối của 4518 ta thấy hai bợ đếm tách biệt nhau, ta phân tích bợđếm phía trên gờm có chân 1 nhận xung clock, chân 2 là ngõ vào cho phép, nhìn vàobảng sự thật ta sẽ nhận biết trạng thái của hai chan này. Nếu chân 1 nhận xung từ mứcthấp lên cao ( 0v – 5v ), chân 2 ở 5v hoặc chân 1 ở 0v và chân 2 chuyển trạng thái từ caoxuống thấp ( 5v – 0v) thì IC đếm lên một đơn vị. Các chân 3, 4, 5, 6, ứng với Q0, Q1, Q2,Q3 thể hiện mã số BCD ở ngõ ra, chân số 7 Reset nếu ở mức cao sẽ thiết lập lại trạng tháiban đầu của bộ đếm.

-Nguyên lý hoạt động của IC4518:

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

Với giản đồ xung và bảng chân trị của IC4518 ta thiết kế mạch đếm sảnphẩm với chân 1 clock nối mass, chân nhận xung clock là chân 2 enable, vì vậy khixung cạnh xuống ( 5v – 0v ) thì IC đếm một đơn vị. Với cách này khi đếm sảnphẩm thì khi sản phẩm đi qua che tín hiệu hờng ngoại đến led thu, điện áp tại anodled thu mức cao, dẫn đến tụ C1 nạp điện catod tụ mức áp tăng cao, tụ nạp đầy thìmức áp thấp, qua cổng NOT có áp cao led sáng. Khi sản phẩm đi qua, led thu nhậnđược tín hiệu hờng ngoại và dẫn điện lúc này tụ điện xả, áp tại catod tụ tăng cao vàngõ ra tại cổng NOT là mức thấp. Tại thời điểm này, tín hiệu xung từ mức caox́ng thấp cấp cho chân 2 enable và IC4518 thực hiện đếm một đơn vị. Ngõ racủa IC là Q0, Q1, Q2, Q3 hoạt động như giãn đồ xung biểu diển, các chân này sẽđược nối vào các chân D1, D2, D3, D4 để IC4511 tiếp tục nhiệm vụ của mình làgiải mã từ hệ số BCD và điều khiển led 7 đoạn hiển thị số thập phân.

Hình 1.2: Giảm đồ xung IC 4518

2.1.2: IC 4511

Giới thiệu IC giải mã 4511: là IC đóng gói dạng DIP 16, IC4511 có chức năng là nhận tín hiệu với hệ sớ BCD từ các ngõ vào là D1, D2, D3, D4 để thực hiện giải mã sang hệ số thập phân ở ngõ ra là Qa, Qb, Qc, Qd, Qe, Qf, Qg điều khiển led 7 đoạn hiển thị số thập phân.

Chân 4 BI có chức năng kiểm tra mạch, tích cực mức thấp, khi nối mass thìcác ngõ ra từ Qa đến Qg có mức áp là Ov, led 7 đoạn khơng sáng.

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

Hình 1.3: Hình dạng IC 4511

Chân 3 LT có chức năng chạy thử mạch, tích cực mức thấp, khi nối massthì các ngõ ra từ Qa đến Qg đều ở mức cao Vcc, led 7 đoạn hiển thị số 8.

Chân 5 LE là ngõ vào cho phép mạch hoạt đợng, tích cực mức thấp, khinới mass thì, các chân LT và BI nối Vcc thì IC 4511 mới có chức năng giải mã.

Các chân 7, 1, 2, 6 tương ứng với các ngõ vào của tín hiệu BCD là D1, D2,D3, D4 nhận tín hiệu từ Q0, Q1, Q2, Q3 từ IC 4518 để thực hiện việc giải mã từ hệsố BCD sang hệ số thập phân.

Các chân 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 tương ứng các ngõ ra là Qa đến Qg, cácngõ ra này cấp cho các chân a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn loại catod chung hiểnthị số thập phân.

Chân 8 GND nối mass.

Chân 16 Vcc nối nguồn dương.

Hình 1.4: Sơ đồ chức năng IC 4511

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

-Nguyên lý hoạt động của IC 4511

Chức năng của IC 4511 trong mạch đếm sản phẩm là nhận tín hiệu tḥc hệsớ BCD từ IC 4518 của bợ đếm từ các chân ngõ vào D1, D2, D3, D4 sau đó thựchiện giải mã và điều khiển led 7 đoạn thực hiện hiển thị số thập phân.

Theo bảng sự thật của IC 4511, ta thấy với các tín hiệu BCD từ IC 4518 saukhi thực hiện đếm sẽ cấp cho ngõ vào của IC 4511, các số nhị phân BCD sẽ đượcIC4511 giải mã thành hệ số thập phân và điều khiển led 7 đoạn hiển thị các số thậpphân từ 0 đến 9.

2.1.3: IC 7408

Hình 1.5: IC 7408

IC 7408 (IC 74LS08) được biết đến là một vi mạch tích hợp với 4 cổng AND haiđầu vào 8 bit. 7408 là dòng IC thuộc họ IC 74XXYY. Cổng AND là mợt mạch tín hiệuđược sử dụng để có thể chuyển đổi các trạng thái logic. Trong cổng AND sẽ có 2 dạng tínhiệu logic được sử dụng.

Đầu tiên, dạng tín hiệu mức cao, có điện áp trong khoảng từ 3-5V và dạng thứ 2là dạng tín hiệu ở mức thấp tương đương với mức điện áp 0 – 2,6V. Một cổng AND cầnsử dụng 2 chân đầu vào và 1 chân cho đầu ra.

Đầu ra cũng sẽ hoạt động ở 2 trạng thái mức cao và mức thấp, nhưng để đầu ra ởmức cao thì buộc cả 2 trạng thái đầu vào cũng phải ở mức cao.

IC 7408 được cấu tạo với 4 cổng AND, các cơng có thể được sử dụng riêng biệtmà không gây ảnh hưởng tới các cổng khác.

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

74LS08 chỉ cần sử dụng 1 nguồn duy nhất, đầu ra của IC luôn tương thích với các thiết bị TTL và các bợ vi điều khiển khác.

IC 7408 với kích thước nhỏ gọn và tớc đợ xử lý nhanh nên có đợ tin cậy khá cao.Một số các cổng logic khác cùng dòng như: 74LS73, 74LS00, 74LS02, 74LS04,74LS138.

Thông số kỹ thuật của Ic 7408:

+ Dải điện áp hoạt động 4,75 – 5,25V. Điện áp được khuyến nghị cho IC là5V nhưng có thể lên tới đa là 7V.

+ IC cho phép dòng điện lớn 8mA ở đầu ra.+ Thời gian tăng giảm điển hình: 18ns.+ Nhiệt độ hoạt động: 0 ° C đến 70 ° C+ Nhiệt độ bảo quản: -65 ° C đến 150 ° C+ Tiêu thụ ít điện năng.

Hình 1.6: Sơ đồ chân IC 7408

A1Chân 1Chân 1 là chân đầu vào đầu tiên cho cổng AND đầu tiên trong IC 74LS08.

B1Chân 2Chân 2 là chân đầu vào thứ hai cho cổng AND đầu tiên trong IC 74LS08.

Y1Chân 3Đầu ra của cổng AND đầu tiên

A2Chân 4Chân 4 là chân đầu vào đầu tiên của cổng AND thứ hai trong IC 74LS08

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

B2Chân 5Chân 5 là đầu vào thứ hai của cổng AND thứ hai trong IC 74LS08.Y2Chân 6Chân là đầu ra của cổng AND thứ hai.

GNDChân 7Chân 7 là chân nỗi đắt.

Y3Chân 8Chân 8 là đầu ra của cổng AND thứ ba

A3Chân 9Chân 9 là đầu vào đầu tiên cho cổng AND thứ ba của vi mạch.B3Chân 10 Chân 10 là đầu vào thứ hai cho cổng AND thứ ba.

Y4Chân 11 Chân 11 là đầu ra của cổng AND thứ tư.

A4Chân 12 Chân 12 là chặn đầu vào đầu tiên của cổng AND thứ tư.B4Chân 13 Chân 13 là chân đầu vào thứ hai của cổng AND thứ tư.VCC Chân 14 Chân cấp nguồn.

2.1.4: Cảm biến hồng ngoại

Cảm biến vật cản hồng ngoại OMDHON E3F-DS30C4 Adjustable IRInfrared Proximity Sensor sử dụng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản phíatrước cảm biến, cảm biến phát ra tia hồng ngoại với dải tần số chuyên biệt cho khảnăng chống nhiễu tốt kể cả ở điều khiện ánh sáng ngoài trời.

Cảm biến vật cản hồng ngoại OMDHON E3F-DS30C4 Adjustable IRInfrared Proximity Sensor có thể chỉnh khoảng cách phát hiện vật cản mong muốnthông qua biển trở trên cảm biến, cảm biển có ngõ ra tín hiệu là cấu trúc cực thu hởTransistor NPN - Open Collector nên sẽ cần phải có trở kéo (khoảng 1–10K) lênchân ng̀n dương VCC để tạo thành tín hiệu mức cao (High).

Thơng số kĩ thuật:

- Model: OMDHON E3F-DS30C4

- Sớ dây tín hiệu: 3 dây (2 dây cấp ng̀n và 1 dây tín hiệu).

- Chân tín hiệu ngõ ra: cấu trúc cực thu hở Transistor NPN - Open Collectornên sẽ cần phải có trở kéo (khoảng 1~10K) lên chân ng̀n dương VCC để tạothành tín hiệu mức cao (High).

- Nguồn điện cung cấp: 6 – 36VDC

- Khoảng điều chỉnh phát hiện vật cản của cảm biến: 5-30cm (điều chỉnhbằng biến trở trên cảm biến).

- Góc kh́ch tán (góc chiếu): 3-5 đợ- Dòng kích ngõ ra: < 300mA.

- Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ.

- Chất liệu sản phẩm: vỏ ngoài nhựa ABS, phía trong đỗ keo chống nước,chống va đập.

</div>