đồ án truyền động điện đề tài thiết kế hệ thống truyền động cho cửa tự động

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

--- ---- -

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

1.3 Nguồn tư liệu...1

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu...1

1.5 Sơ bộ tìm hiểu về cửa tự động...1

1.5.2. Tìm hiểu chi tiết về cấu tạo của cửa tự động...2

1.5.3. Nguyên lí hoạt động của cửa tự động...2

1.5.4. . Một số loại cửa tự động hiện nay...3

2.1. u cầu của mơ hình...4

2.1.1. u cầu về chương trình chung...4

2.1.2. u cầu về cơ khí...4

2.2. Mục đích của việc chế tạo mơ hình...5

CHƯƠNG 2 : CHỌN HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÀ TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ...6

2.1. Yêu cầu bài toán...6

2.9. Máy biến áp...11

2.9.1. Yêu cầu của máy biến áp...11

<b>CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ LINK KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI...12</b>

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

<b>LỜI MỞ ĐẦU</b>

Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật , điện tửmà trong đó tự động hố đóng vai trị hết sức quan trọng . Nắm bắt và vận dụngtự động hoá là điều tất yếu .

Truyền động điện là một trong các môn học cơ sở kỹ thuật của các chuyênngành điện công nghiệp, tự động hóa, cơ điện… Nhằm cung cấp cho người họcnhững kiến thức cơ bản về các phương pháp điều khiển tốc độ của hệ truyềnđộng điện, tính chọn được động cơ điện cho các hệ truyền động, phân tích đượccấu tạo, nguyên lý của một số thiết bị điển hình như: inverter, các bộ biến đổi,cũng như lựa chọn được các bộ biến đổi phù hợp với yêu cầu hệ truyền động.

Sau khi tìm hiểu và nghiên cứu về các đề tài cũng như mơ hình trước đây

<b>nhóm đã quyết định chọn đề tài “ Mơ Hình Thiết Kế Hệ Thống Truyền ĐộngCho Cửa Tự Động” . Với đề tài nhóm hy vọng sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho</b>

những ứng dụng hay mở rộng sau này .

Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế có hạn nênkhơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong cơ đóng góp ý kiến để tài nhóm emhồn thiện hơn.

Cụ thể đồ án của em gồm các chương sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài cửa đóng mở tự động.Chương 2: Chọn hệ truyền động và tính chọn động cơ.

Chương 3: Giới thiệu về công nghệ sử dụng trong đề tài.Chương 4 : Mô phỏng và mạch thật

Chương 5 : Kết luận và đánh giá.

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

<b>LỜI CẢM ƠN</b>

<b>Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Th.s Đỗ Hoàng Ngân Mi, trên cương</b>

vị là giảng viên hướng dẫn đề tài đã nhiệt tình chỉ bảo, giảng giải tận tình vềcác vướng mắc trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài.

<i> Bước đầu làm quen với bộ mơn “Truyền động điện”, tìm hiểu về lĩnh vực</i>

sáng tạo, kiến thức của em còn hạn chế và cịn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy, khơngtránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ýkiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thứccủa em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

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

<b>CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀTÀI CỬA ĐÓNG MỞ TỰ ĐỘNG.</b>

1.1 Lý do lựa chọn đề tài

- Như chúng ta đã biết, ngày nay nước ta đang trong thời đại cơng nghiệphóa hiện đại hóa đất nước, nên ngành cơng nghiệp có một vai trị rất quan trọnggóp phần thúc đẩy vào sự phát triển của cả nền kinh tế. Vì thế việc ứng dụngcơng nghệ mới vào sản xuất là một điều tất yếu của xu thế phát triển hiệntại .Vì thế điều khiển tự động là một hệ thống được áp dụng rất nhiều, trongcác nhà máy, công ty sản xuất. Bởi vậy mà động cơ điện ngày càng được ứngdụng rất rộng rãi.

<b>- Từ thế kỷ 20, cửa kính tự động đã được sử dụng ở châu Âu. Nhưng từ</b>

năm 1960 trở đi, cửa tự động mới được sử dụng phổ biến ở các cơng trình cơngcộng như trung tâm thương mại, khách sạn, ngân hàng,... Trải qua quá trình cậpnhật cải tiến công nghệ liên tục trong thập niên 70 và 80, đến thập niên 90, cửatự động cuối cùng đã được tích hợp với cảm biến hồng ngoại để mang lại sựtiện lợi ưu việt cho người sử dụng. Công nghệ hồng ngoại này vẫn được sửdụng đến ngày nay.

- Hiện nay, cửa tự động dần trở nên quen thuộc hơn với mọi người, chúng taln có thể nhìn thấy cửa tự động ở mọi nơi như cửa hàng tiện lợi, siêu thị,bệnh viện, nhà hàng, shop thời trang, quán cafe,... Cho nên là đề tài “ Thiết kếhệ thống truyền động cho cửa tự động “ là một đề tài bổ ích và hứng thú chosinh viên chúng em lựa chọn.

1.2 Giới hạn đề tài

- Trong phạm vi đồ án này, nhóm em xin trình bày sơ lược về cấu tạo cũngnhư ngun lý hoạt động của mơ hình và kết cấu và phương pháp hoạt độngcủa cửa tự động

1.3 Nguồn tư liệu

- Dựa vào mục đích tìm hiểu, phạm vi giới hạn và đối tượng nghiên cứu;trong quá trình thực hiện, đề tài sử dụng nguồn tư liệu như sau:

* Các tài liệu kỹ thuật về cấu trúc, nguyên lý hoạt động.* Các tài liệu về trang thiết bị điện tử.

* Tài liệu về lập trình Arduino.* Mơ phỏng proteus.

1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Mục đích nghiên cứu thơng qua đề tài là tìm hiểu về ứng dụng và nguyên lýhoạt động của cử tự động nên nhiệm vụ nghiên cứu gồm :

* Tìm hiểu cơ chế hoạt động * Phân tích sơ đồ nguyên lý

* Nâng cao kỹ năng lập trình vi điều khiển, làm sản phẩm điện tử * Phát triển khả năng tứ duy cho sinh viên trong quá trình nghiên cứu.

1.5 Sơ bộ tìm hiểu về cửa tự động.

<small>1.5.1. Cửa tự động là gì ?</small>

Hiểu theo cách đơn giản nhất, cửa tự động là loại cửa được tích hợp thêm cácthiết bị cảm biến và hệ thống điện để cửa có thể tự động đóng mở. Hoạt động đóng - mở tự động này được thiết lập dựa trên chuyển động ra vào của con

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

o Động cơ điện (motor)

o Dây đai truyền động (Timing belt)o Pulley không tải (Idler Pulley)o Bộ tai treo bánh xe

o Cảm biến (Sensor)

o Con chặn cửa (Door Stopper)

o Biến thế nguồn ( tùy theo hãng sản xuất).

Hình 1.1 : Các bộ phận cấu tạo của cửa tự động1.5.3. Nguyên lí hoạt động của cửa tự động.

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

Cửa tự động hồng ngoại cảm biến mắt thần: Cửa sẽ mở ra khi mắt thần cảmnhận được tia hồng ngoại từ nguồn nhiệt đang di chuyển đến gần (chỉ cần làngười hoặc con vật đều là nguồn nhiệt)

Hình 1.2 : Nguyên lý hoạt động của cửa tự động.

1.5.4. . Một số loại cửa tự động hiện nay.

Hiện nay có rất nhiều loại cửa tự động: cửa kéo, cửa đẩy, cửa cuốn, cửatrượt…

Nhưng chúng thường được sản xuất ở nước ngoài và bán tại Việt Nam với giáthành rất cao. Vì thế chúng không được sử dụng rộng rãi. Nhu cầu cửa tự độngở Việt Nam rất là lớn về số lượng và chủng loại.

1.5.4.1. Cửa cuốn.

Hình 1.3: Cửa cuốn.

Loại cửa này có ưu điểm là gọn nhẹ tiện dụng và dễ sử dụng, lại chỉ cầnđộng cơ công suất rất nhỏ. Loại cử này thường được sử dụng cho gara oto. Nócó tính tinh tế khá cao vì khơng mấy khó khan khi làm được loại cử này.

Nhưng có nhược điểm là cửa không chắc chắn và rất dễ vị hỏng hơn là các loạicử khác.

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

2.1. Yêu cầu của mơ hình.- Kích thước gọn gang.- Hệ thống cơ hoạt động tốt.

- Hệ thống điện tốt, hoạt động đúng theo thiết kế.- Hệ thống cửa đáp ứng mọi yêu cầu đặt ra .2.1.1. Yêu cầu về chương trình chung.

- Cửa phải tự động mở khi có người ra vào, và phải tự động đóng khikhơng có người đi lại.

- Cửa thiết kế để có thể đóng mở một cách thơng minh.

- Khi cửa đang đóng lại, nếu lại có tín hiệu người thì cửa lại lập tức mở ra.- Dùng kỹ thuật vi điều khiển để viết chương trình hoạt động cho cửa.2.1.2. Yêu cầu về cơ khí.

Yêu cầu của mơ hình là phải giống với cửa thật cả về hình thức và chấtlượng hoạt động, phải chắc chắn và gọn gàng . Do đó, việc thiết kế kết cấu cơkhí cho mơ hình cũng phải đảm bảo những yêu cầu kỹ thuật như đối với cửathật: Khung cửa, cánh cửa, rãnh trượt, xích, bánh răng , trục quay... Ngồi ra,cịn có các kết cấu phụ để tạo ra mơ hình cửa tự động thật hồn chỉnh như cửathật. Động cơ ở đây là loại động cơ 1 chiều được cấp nguồn bởi bộ chỉnh lưucầu một chiều, kết hợp với bộ đảo chiều động cơ có thể quay thuận hoặc quaynghịch.

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

2.2. Mục đích của việc chế tạo mơ hình.

Nghiên cứu, chế tạo ra mơ hình cửa tự động này sinh viên cũng phải thamkhảo thực tế nhiều lĩnh vực và tham khảo bằng nhiều tài liệu khác nhau. Điềuđó mang lại sự hiểu biết sâu sắc hơn cho sinh viên không chỉ trong một

lĩnh vực tự

Việc chế tạo ra mơ hình hoạt động tốt sẽ tạo điêu kiện cho sinh viên có cơhội học tập và nghiên cứu môn học một cách thực tế, là một cơ hội rất tốt giúpsinh viên khỏi bỡ ngỡ khi làm việc thực tế.

Tạo ra một mô hình cửa đóng mở tự động có thể hoạt động tốt, từ đó có thểchế tạo được cửa tự động phục vụ thực tế .

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

<b>CHƯƠNG 2 : CHỌN HỆ TRUYỀN ĐỘNG VÀTÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ.</b>

2.1. Yêu cầu bài toán.

Thiết kế hệ thống truyền động cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập điều khiển hệ thống cửa tự động với số liệu ban đầu như sau :

- Nguồn điện xoay chiều 3 pha 220/380V.- Tốc độ mở cửa là 0,5m/s.

Hình 2.1: Sơ đồ cơng nghệ hệ thốngVới J<small>M</small> là momen quán tính của động cơ.

M<small>em</small> là Momen điện từ của động cơ.

<i>ω_m</i> là tốc độ quay của động cơ.M là khối lượng của vật.

<i>f_L</i> là lực ma sát của vật.v là tốc độ dài của vật.r là bán kính của rịng rọc.

Tải M chịu tác động của lực <i>f_L</i>, P trọng lực, N phản lực. Chịu 1 lực thêm từbên ngồi giúp nó duy chuyển cới tốc độ v = <i>^{d x}_{d t}</i> ta thấy lực <i>f_L</i> và <i>f_M</i> nhỏ nên tabỏ quá. Từ đây có thể có được cơng thức Momen điện từ M<small>em</small>:

M<small>em</small> = <i>r</i><small>2</small><i>. Mⅆ ω_m</i>

<i>dt</i> với v = <i>ω. r</i>

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

Hình 2.2. Đồ thị tốc độ mong muốn của tảia) Yêu cầu bài toán

- Thông số của cửa :

 Loại cửa : Cửa mở cánh.

 Kích thước của cửa: cao : 2m , dài 3m. Trọng lượng của cửa : 50kg.

 Vật liệu cửa : sắt .

 Tốc độ mong muốn của cửa 0.5m/s.

 Loại động cơ : động cơ điện một chiều kích từ độc lập theo u cầu tốcđộ như hình 2.9.

 Nguồn điện sử dụng : 220/380V, do đó cần sử dụng bộ biến đổi phùhợp.

 Hệ thống hoạt động ổn định, bám càng sát với đồ thị tốc độ mongmuốn thì càng tốt.

 Sai số nằm trong khoảng cho phép.

 Điều chỉnh động cơ dễ dàng, điều khiển động cơ có đảo chiều quay.

<b>- Tải di chuyển như sau :</b>

+ Vận tốc mong muốn của cửa là 0.5m/s. Mà cửa dài 3m, nên là cần 6sđể mở hết cánh cửa.

+ 0 – 1s: cửa chuyển động nhanh dần đều với tốc độ ổn định 0,5m/s.+ 1 - 6s : cửa duy trì với vận tốc 0,5m/s.

+ 6-7s : cửa bắt đầu giảm tốc từ 0,5m/s xuống 0m/s.+ 7 – 12s: cửa duy trì đợi.

+ 12 – 13s : cửa chuyển động nhanh dần đều với tốc độ ổn định 0,5m/stheo hướng ngược lại.

+ 13- 18s cửa duy trì vận tốc 0,5m/s.

+ 18 – 19s cửa chuyển động chậm dần và dừng lại

+ Q trình lặp lại khi có tác động của cảm biến vật cản hoặc rfid.

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

Hình 2.2 : Đồ thị tốc độ tải mong muốn.b) Đặc tính cơ của tải:

Đặc tính cơ của máy sản xuất là quan hệ giữa tốc độ quay vàmomen cản của máy sản xuất :Mc=f(<i>ω</i>) hay Mc = f(n).

Trong đó: <i>ω</i> – Tốc độ góc (rad/s) n – Tốc độ quay(vịng/phút)

Mc – Momen cản (N.m)Phương trình đặc tính của tải :

<i>Mc=Mco+( Mđm−Mco) .</i>

(

<i>ω^ω<small>đm</small></i>

)

<i>^α</i>

Trong đó : Mc – Momen ứng với tốc độ <i>ω</i>

Mco – Momen ứng với tốc độ <i>ω=0.</i>

Mđm – Momen ứng với tốc độ <i>ωdm</i>

2.2. Tính chọn cơng suất của động cơ

Nguồn động lực trong một hệ thống truyền động điện là động cơ điện. Cácyêu cầu kỹ thuật, độ tin cậy trong quá trình làm việc và tính kinh tế của hệthống truyền động điện phụ thuộc chính vào sự lựa chọn đúng động cơ điện vàphương pháp điều khiển động cơ.

Chọn một động cơ điện cho một hệ thống truyền động điện bao gồm nhiềutiêu chuẩn phải đáp ứng:

<b>- Động cơ phải có đủ công suất kéo.</b>

<b>- Tốc độ phù hợp và đáp ứng được phạm vi điều chỉnh tốc độ với một</b>

phương pháp điều chỉnh thích hợp.

<b>- Thõa mãn các yêu cầu mở máy và hãm điền.</b>

<b>- Phù hợp với nguồn điện điện năng sử dụng( loại dịng điện, điện áp..)- Thích hợp với điều kiện làm việc( điều kiện thơng thống, nhiệt độ, độ</b>

ẩm, khí độc hại, bụi bặm, ngồi trời hay trong nhà…)

Việc chọn đúng cơng suất động cơ có ý nghĩa rất lớn đối với hệ truyềnđộng điện. Nếu nâng cao công suất động cơ chọn so với phụ tải thì động cơsẽ kéo dễ dàng nhưng giá thành đầu tư tăng cao, hiệu suất kém và làm tụthệ số công suất cos của lưới điện do động cơ chạy non tải. Ngược lại nếuchọn công suất động cơ nhỏ hơn cơng suất tải u cầu thì động cơ hoặckhông kéo nổi tải hay kéo tải một cách nặng nề, dẫn tới các cuộn dây bịphát nóng quá mức, làm giảm tuổi thọ động cơ hoặc làm động cơ bị cháyhỏng nhanh chóng.

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

Để tính chọn cơng suất động cơ trong hệ thống có điều chỉnh tốc độ cầnphải biết những yêu cầu cơ bản sau:

<b>- Đặc tính phụ tải </b><i>P_yc(ω ), M_yc(ω)</i> và đồ thị phụ tải: <i>P_c(t ) , M_c(t )</i>

<i>ω (t)</i>.

<b>- Phạm vi điều chỉnh tốc độ:</b> <i>ω_max, ω_min</i>.

<b>- Loại động cơ( một chiều hoặc xoay chiều) dự định chọn.</b>

<b>- Phương pháp điều chỉnh và bộ biến đổi trong hệ thống truyền</b>

động cần phải định hướng xác định trước.2.3. Tính tốn và lựa chọn động cơ.

2.3.1. Tải trọng tối đa.M<small>tải </small>= M<small>cửa</small> = 50kg.

Bảng 2.3. Datasheet của dây đai muốn chọn.Mật độ đơn vị là 0,7Kg/ m<small>2</small>

Hệ số ma sát : 0,2.

Tổng khối lượng của dây đai kéo cửa : 5 (Kg)

Tổng khối lượng của cửa và dây đai : Mcửa + Mdây = 50 + 5 = 55(Kg)2.3.2. Tốc độ góc mong muốn

Chọn bán kính trục : r = 25mm = 0,025m

Từ đồ thị tốc độ mong muốn, ta tính được tốc độ góc tương ứng theo từngmốc thời gian:

Ta có cơng thức <i>v=r . ω_M</i>¿><i>ω_M</i>=<i>Vr</i> (1.0)- Tại t = 0s: <i>ω_m</i>= <i>^u_r</i> = _{0, 025}⁰ = 0 (rad/s)- Tại t = 1s: <i>ω_m</i>= <i>^u_r</i> = _{0, 025}<i>^{0 ,5}</i> = 20 (rad/s)- Tại t = 6s: <i>ω_m</i>= <i>^u_r</i> = _{0, 025}<i>^{0 ,5}</i> = 20 (rad/s)- Tại t = 7s: <i>ω_m</i>= <i>^u_r</i> = _{0, 025}⁰ = 0 (rad/s)- Tại t = 12s: <i>ω_m</i>= <i>^u_r</i> = _{0, 025}⁰ = 0 (rad/s)- Tại t = 13s: <i>ω_m</i>= <i>^u_r</i> = _{0, 025}^{−0 ,5} = -20 (rad/s)- Tại t = 18s: <i>ω_m</i>= <i>^u_r</i> = _{0, 025}^{−0 ,5} = -20 (rad/s)- Tại t = 19s: <i>ω_m</i>= <i>^u_r</i> = _{0, 025}⁰ = 0 (rad/s)

Từ thơng số sau ta có đồ thị tốc độ góc như sau :

<small>MaterialFriction CoefficientThinknessmm</small>

<small>Unit massKg/m2</small>

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

Hình 2.3. Đồ thị tốc độ góc.2.3.3. Momen điện từ của động cơ

Dựa vào đồ thị tốc độ mong muốn của tải và các thơng số đã cho, ta tính được momon mong muốn của tải tại từng thời điểm:

Tỉ số truyền <i>i=^ω^{d c}ω_{t ải}</i>⁼⁵

Vì tải của mình là cửa hình khối “ tấm bản đồng chất”dài 3m, cao 2m và cókhối lượng m=50kg. Nên ta có cơng thức tính momen tải là

<i>Jt=</i> ¹

+<i>b</i>²

)

=12<i>^{.55 .}</i>

⁽

²

+3²

)

=357,5(N . m)

Chọn Jdc = 0,5<i>Kg . m</i>² (momen quán tính của động cơ )1. Tính momen quán tính của tải quy đổi về trục động cơ.Ta có <i>J_{t qd}</i>=<i>J t</i>

<i>i</i>² Trong đó Jt là momen của tải.i là tỉ số truyền . <i>J_{t qd}</i>=<i>J t</i>

<i>i</i><small>2</small> =357,5

5<small>2</small> =14,3(kg m²)

2. Momen quán tính tổng trên trục động cơ.

Ta có <i>J_Σ</i>=<i>J_dc</i>+<i>J_{t qd}</i> Trong đó <i>J_dc</i>là momen của động cơ : chọn 0.5. <i>J_Σ</i>=<i>J_dc</i>+<i>J_{t qd}</i>=0,5+14,3=14,8

(

<i>kg . m</i>²

)

<i>.</i>

3. Momen của tải quy đổi về trục động cơ.Ta có :<i>M_{t qd}</i>=<i>^M<small>tải</small></i>

Đầu tiên, ta phải xác định được các lực tác dụng lên cửa:F=m.g = 50.9,81= 490,5N

Sau đó, ta phải xác định khoảng các từ trục quay đến điểm tác dụng lực:

<b>- Chiều dài cửa 3m.- Chiều cao cửa 2m.</b>

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

<b>- Khoảng các từ tục quay đến điểm tác dụng lực: r = 3/2 =1,5m.</b>

Cuối cùng, ta có Momen tải :

<i>M_{t ải}</i>= <i>F . r</i> với F là lực tác dụng lên cửa và r là khoảng cách đến điểm tác dụng lực.

<i>dt</i> = 147,5 + 14,8^{0−2 0}₇₋₆ = -148,85(N.m)-Từ 7–12s:<i>M_em</i>=<i>M_{t qd}</i>+<i>J_{Σ .dω}</i>

<i>dt</i> ^{=147,15+14,8.}

12−7= 147,15(N.m)- Từ 12–13s:<i>M_em</i>=<i>M_{t qd}</i>+<i>J_{Σ .dω}</i>

<i>dt</i> = 147,15+14,8.^{−2 0−0}

13−12= -148,85 (N.m)-Từ 13–18s:<i>M_em</i>=<i>M_{t qd}</i>+<i>J_{Σ .dω}</i>

<i>dt</i> ⁼^¿ 147,15 + 14,8.^{−2 0+2 0}₁₈₋₁₃ = 147,15 (N.m)- Từ 18– 19s:<i>M_em</i> = <i>M_{t qd}</i>+<i>J_{Σ .dω}</i>

<i>dt</i> ⁼^¿ 147,15+ 14,8.₁₉₋₁₈^{0+2 0} = 443,15 (N.m)

Hình 2.5 : Đồ thị momen điện từ.2.3.4. Cơng suất làm việc của hệ thống.

- Ta có cơng suất của hệ thống là :

P = F.V trong đó <i>F=μ . N</i> và N = m.g-> P = 0,2.55.9,81.0,5 = 53,95W = 0,073HP.- Chọn hệ số an toàn : SOF(Safety Of Factor) : 1,5.

-> Pcấp = SOF.P = 1,5.0,073=0,11 HP.- Tốc độ góc :

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

Momen xoắn của hệ thống :M<small>xoắn </small>= <i>^P</i>

❑ = ^3,66_8,89 = 0,41 (Nm)Momen kéo cửa : M<small>kéo </small>= <i>^{P . d}</i>₂ =<i>P . r=53,95.0,025=1,35 (N .m)</i>

<i>M qt=M . r</i><small>2</small>=55. 0,025<small>2</small>

=0,035(kg.m<small>2</small>)2.3.5. Lập biểu đồ phụ tải sơ bộ.

Quy đổi sang công suất động cơ theo thời gian :Ta có : <i>P_em</i> = <i>M_em</i>.<i>ω_M</i> 

Trong đó : P là cơng suất động cơ

<i><small>jn</small></i>

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

7 Dòng điện cực đại (A) 67

Ta thấy Pdc>Pdt nên động cơ thõa mãn điều khiện phát nóng Cho nên động cơ phù hợp với yêu cầu.

Tính chọn hộp số:

n = 1500 vòng/phút -> <i>n_C</i>=238 vòng/phút.

 Cần sử dụng hộp số giảm tốc có tỉ lệ <i>n=ⁿn_C</i>⁼

1500238 ^=6.3

2.9.1. Yêu cầu của máy biến áp.

Do sử dụng nhiều mức điện áp có thể cung cấp cho các thiết bị hoạt độngnên ta cần phải sử dụng máy biến áp. Cụ thể cho các mức điện áp quy đổi nhưsau:

12V 1 chiều cho động cơ điện.

5V 1 chiều cho các vi xử lý, mạch báo đèn , led, loa…

Từ yêu cầu của việc thiết kế, ta chọn máy biến áp có thơng số sau:Điện áp cuộn sơ cấp: 220V

Các cuộn thứ cấp có mức điện áp là 12V,5V.

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

<b>CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ LINK KIỆN SỬ DỤNGTRONG ĐỀ TÀI.</b>

3.1 Arduino UNO R33.1.1 Chức năng

<b>- </b>Aruino Uno R3 được sử dụng phổ biến trong việc tự thiết kế ra các mạchđiện tử như điều khiển led, gửi dữ liệu lên lcd, điều khiển motor,... hay đượcgắn thêm các Shield để kết nối nhiều module cảm biến khác để thực hiện thêmnhiều chức năng mở rộng như gửi dữ liệu qua wifi.

3.1.2 Thơng số kỹ thuật

- Arduino UNO có 14 số chân đầu vào / đầu ra, 6 đầu vào analog, 16 MHzcộng hưởng gốm, kết nối USB, một jack cắm điện, một tiêu đề ICSP, và mộtnút reset. Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển; chỉ cầnkết nối nó với máy tính bằng cáp USB hoặc cấp điện cho nó để bắt đầu.

<b>Một vài thông số của Arduino UNO R3</b>

* <b>32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ</b>

nhớ Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽđược dùng cho bootloader nhưng hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này.

<b>* 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai</b>

báo khi lập trình sẽ lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộnhớ RAM. Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thànhthứ mà ta phải bận tâm. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.

<b>* 1KB cho EPROM (Electrically Eraseble Programmable Read OnlyMemory): đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi có thể đọc và ghi dữ liệu</b>

vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM.

<b>- Các chân năng lượng:</b>

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

<b>* GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi dùng</b>

các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải đượcnối với nhau.

<b>* 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): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực</b>

dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.

<b>* IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể</b>

được đo ở chân này và luôn là 5V. Tuy nhiên, không được lấy nguồn 5V từchân này để sử dụng vì chức năng của nó khơng phải là cấp nguồn.

<b>* RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương</b>

đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.

* <b>Các chân Input/Output: Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc</b>

hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V - Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

* <b>2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận</b>

(receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bịkhác thông qua 2 chân này.

<b>* Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM</b>

với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàmanalogWrite(). Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ởchân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như nhữngchân khác.

<b>* Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi</b>

các chức năng thơng thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằnggiao thức SPI với các thiết bị khác.

<b>* LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi</b>

bấm nút Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối vớichân số 13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.

2.1.3 Hình ảnh

Hình 3.1: Arduino UNO R3

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

3.2 Màn hình LCD3.2.1 Chức năng

- Màn hình LCD (Liquid Crystal Display) hay cịn gọi là màn hình tinh thểlỏng hoạt động dựa vào việc sử dụng đèn nền phát quang đến các hạt tinh thểlỏng có khả năng phát sáng gián tiếp, một loại vật chất phản xạ ánh sáng khiđiện thế thay đổi (thay đổi màu sắc dựa trên đèn nền).

- Dùng để hiển thị loại và số lượng sản phẩm đếm được của hệ thống.

3.2.2 Thông số kỹ thuật

* Điện áp MAX : 7V.* Điện áp MIN : - 0,3V.

* Hoạt động ổn định : 2.7-5.5V.* Điện áp ra mức cao : > 2.4.* Điện áp ra mức thấp : <0.4V.

* Dòng điện cấp nguồn : 350uA - 600uA.* Nhiệt độ hoạt động : - 30 - 75 độ C.* Kích thước: 98 x 60 x 13.5 mm

3.2.3 Hình ảnh

Hình 3.2: Màn hình LCD

3.3 Motor Servo3.3.1 Chức năng

<b>- </b>Động cơ servo là một thiết bị điện từ sử dụng cơ chế phản hồi âm đểchuyển đổi tín hiệu điện thành chuyển động có kiểm sốt. Về cơ bản, các độngcơ servo hoạt động giống như các bộ truyền động cung cấp khả năng kiểm sốtchính xác về vận tốc, gia tốc và vị trí tuyến tính hoặc góc.

</div>