Báo cáo nghiên cứu Thiết kế và thi công giường đa chức năng

MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Lịch sử nghiên cứu . 2
1.3 Mục tiêu chọn đề tài. 4
1.4 Nội dung nghiên cứu . 4
1.5 Giới hạn đề tài . 4
1.6 Ý nghĩa thực tiễn . 5
Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết 6
2.1 Động cơ điện một chiều 6
2.2 Tính toán lựa chọn động cơ điện 9
2.3 Các loại nút nhấn 12
2.4 Đèn báo 13
2.5 Công tắc hành trình 14
2.6 Ắc quy 14
2.7 Hệ truyền động 17
2.8 Vitme 18
2.9Vi xử lý AVR 19
Chương 3: Thiết Kế Và Thi Công 22
3.1 Thiết kế cơ khí 22
3.1.1 Khung giường 22
3.1.2 Vật liệu làm khung 23
3.2 Thiết kế khung 23
3.2.1 Phần lưng tựa 24
3.2.2 Phần chỗ ngồi 24
3.2.3 Phần để chân. 25
3.2.4 Thi công hoàn thiện 25
3.3 Thiết kế cơ khí nâng hạ 26
3.4 Tính toán lựa chọn công suất động cơ 27

3.4.1 Tính toán lựa chọn công suất 2 động cơ chính 27


3.4.2 Tính toán lựa chọn 2 động cơ nâng phần để tay 29
3.4.2 Tính toán lựa chọn 2 động cơ nâng phần chống phía trước 29
3.5 Tính toán lựa chọn dung lượng ắc quy 30
3.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 30
3.7 Phần điện. 32
3.7.1Bộ điều khiển trung tâm 32
3.7.2 Bộ điều khiển đảo chiều 32
3.8 Các chức năng của giường. 33
3.8.1 Chức năng chuông gọi người 33
3.8.2 Chức năng massage 33
3.8.2 Chức năng Radio thư giãn 33
Chương 4: Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Đề Tài 35
4.1 Kết luận 35
4.2 Tính mới 35
4.3 Tính sáng tạo 35
4.4 Khả năng áp dụng 35
4.5 Tính hiệu quả 35
4.6 Mức độ triển khai 35
4.7 Hướng phát triển của đề tài 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO 36




DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Khảo sát trong bệnh viện 1
Hình 1.2 Ông Phương (bên trái ) với chiếc giường đa năng của mình. 2

Hình 1.3 Giường bệnh DCN-09 3
Hình 1.4 Ông Hà Trọng Dũng và sản phẩm ghế giường đa năng 3
Hình 2.1 Động cơ DC 6
Hình 2.2 Cấu tạo cơ bản động cơ DC 6
Hình 2.3 Nắp động cơ 7
Hình 2.4 Bạc đạn 7
Hình 2.5 Cực từ 8
Hình 2.6 Phần ứng 8
Hình 2.7 Chổi than và vành góp 9
Hình 2.8 Các loại nút nhấn 13
Hình 2.9 Các loại đèn báo 13
Hình 2.10 Công tắc hành trình 14
Hình 2.11 Cấu tạo bình ắc quy 15
Hình 2.12 Bánh răng 18
Hình 2.13 Vitme 18
Hình 2.14 Vi điều khiển AVR 19
Hình 2.15 Sơ đồ chân Atmega64 20
Hình 3.1 Chiếc giường 22
Hình 3.2 Chiếc xe lăn 22
Hình 3.3 Nguyên liệu inox 22
Hình 3.4 Lưng tựa 24
Hình 3.5 Chỗ ngồi 24
Hình 3.6 Chỗ để chân 25
Hình 3.7 Khung xe lăn 25
Hình 3.8 Khung chiếc giường 25


Hình 3.9 Động cơ vitme 27
Hình 3.10 Cánh tay đòn 27
Hình 3.11 Đo lực phần để tay 22

Hình 3.12 Đo lực phần chống phía trước 22
Hình 3.13 Sơ đồ khối điều khiển hệ thống 22
Hình 3.14 Tay game điều khiển 31
Hình 3.15 Bo chủ AVR 32
Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý 22
Hình 3.17 Bo đảo chiều 32
Hình 3.18 Chuông báo động 33
Hình 3.19 Nệm massage 33
Hình 3.20 Radio thư giãn 34
Hình 3.21 Sản phẩm khi hoàn thiện 34




DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ 10
Bảng 2.2 Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ 11
Bảng 2.3 Tham khảo công suất một số thiết bị thông dụng trong gia đình và
văn phòng. 17
1

Chương 1
GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Trong những lần khảo sát trong bệnh viện, việc chăm sóc bệnh nhân ngày
càng vất vả, những bệnh nhân bị tai biến mạch máu não, gãy chân, phụ sản sau khi
sanh, nhất là sanh mổ…, họ không thể tự đi lại được.

Hình 1.1 Khảo sát trong bệnh viện
Việc di chuyển bệnh nhân từ giường cố định sang giường di động để đưa họ
sang từng khu khám bệnh gặp nhiều khó khăn. Vì những bệnh nhân này không thể
tự mình di chuyển từ giường cố định sang giường di động, mà cần phải có người
nhà giúp đỡ. Và trong khi nhấc người lên để di chuyển thì làm cho người bệnh rất
đau đớn nhất là những phụ sản vừa mới sinh mổ xong. Khi phải tự nhấc người di
chuyển thì động tới vết thương hoặc vết mổ. Chính vì thế, nhóm nghiên cứu đã nảy
ra một ý định là thiết kế một chiếc giường đa năng với đầy đủ tiện nghi. Bình
thường nó sẽ là một chiếc giường, nhưng khi cần nó sẽ chuyển thành một chiếc xe
2

lăn chỉ thông qua một nút nhấn. Với tính năng như vậy sẽ giúp cho bệnh nhân giảm
bớt đau khi không cần phải di chuyển từ giường cố định sang giường di động hoặc
từ giường cố định sang xe lăn. Với kích thước nhỏ gọn, nó sẽ dễ dàng di chuyển
trong bệnh viện.
1.2 Lịch sử nghiên cứu
Hiện nay ở nước ta có khá nhiều người nghiên cứu về chiếc giường đa chức
năng. Điển hình như ông Lê Văn Phương [5] (thôn Mậu Lâm, phường Khai Quang,
thị xã Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc) là một trong những người chế tạo ra chiếc giường
đa năng này.

Hình 1.2 Ông Phương (bên trái) với chiếc giường đa năng của mình
Chiếc giường này giống như chiếc ghế tựa cỡ lớn, rộng 1.2m, có thể di
chuyển trên các bánh xe, cuối giường có đặt tấm gỗ ngang tạo thành bàn ăn khá tiện
lợi. Bình thường nhìn nó là một chiếc ghế tựa, khi cần ta ra phía sau gạt phanh hãm,
phần tựa lưng từ từ ngã xuống, phần đế chân cũng nâng dần lên thành chiếc giường
dài gần 2m.
Chiếc giường này đảm bảo đầy đủ các tính năng nhưng vẫn còn có
khuyết điểm: bề rộng của chiếc giường đến 1m2 nên việc di chuyển qua các cánh
cửa hẹp rất khó khăn, cơ cấu nâng hạ không êm có thể gây cảm giác khó chịu cho
người bệnh …
Ngoài ra Công Ty TNHH TM & SX Ngân Hoàng 6 [6] cũng đã chế tạo ra
nhiều chiếc giường đa chức năng phục vụ cho người bệnh.
Ví dụ như là “ Giường điện đa chức năng DCN-09”.

3








Hình 1.3 Giường bệnh DCN-09
Chiếc giường DCN-09 này trông khá là đẹp mắt, bình thường nó là một
chiếc giường thông thường nhưng khi cần nó có thể dựng thẳng thành ghế ngồi với
nhiều chức năng tựa khác nhau, biến giường thành bàn ăn, hoặc giúp bệnh nhân tựa

lưng đọc sách ở nhiều vị trí thoải mái. Với những tính năng vượt trội như trên, thì
chiếc giường DCN-09 vẫn có một số khuyết điểm nhất định đó là: việc di chuyển
bệnh nhân từ giường qua xe lăn gặp nhiều khó khăn, với kích thước như vậy, thì
việc di chuyển chiếc giường đi ra cũng gặp nhiều bất tiện.
Với quan niệm chìa khóa cuộc sống không phải tiền nhiều hay ít, mà là khả
năng tự vận động để tạo ra sự sống, một kỹ sư cao tuổi [7] ở Hà Nội đã tạo ra chiếc
ghế-giường giúp người già chống chọi bệnh tật.







Hình 1.4 Ông Hà Trọng Dũng và sản phẩm ghế giường đa năng
Năm 2005, kỹ sư Hà Trọng Dũng mới bắt đầu thực hiện ý tưởng tạo sản
phẩm chiếc ghế giường đa năng hỗ trợ cho đối tượng ưu tiên là người già bị liệt do
tai biến mạch máu não, đột quỵ, liệt nửa người, người khó khăn trong sinh hoạt.
4

Thiết bị còn hỗ trợ khả năng luyện tập phục hồi các khớp. Với những tính năng
vượt trội nói trên thì chiếc giường này vẫn còn có một số hạn chế: là bệnh nhân
không thể tự mình nâng hạ phần tựa lưng và phần chân, mà cần phải có người hỗ
trợ.
Ở nước ngoài hiện nay cũng có khá nhiều nước nghiên cứu về vấn đề này,
một số nước đã chế tạo được những chiếc giường như mong đợi. Tại Nhật Bản đã
chế tạo thành công chiếc giường đa năng có tên là “The Panasonic Robobed” điều
khiển bằng giọng nói. Điều hạn chế ở đây là chi phí của chiếc giường này khá cao,
giá bán của nó có thể lên đến hàng nghìn đô la.
1.3 Mục tiêu chọn đề tài

Dựa trên những tìm hiểu và những phân tích ưu, nhược điểm về những sản
phẩm của những nhóm nghiên cứu trước, nhóm nghiên cứu quyết định thiết kế một
chiếc giường đảm bảo các tính năng giúp người bệnh được thoải mái, người chăm
sóc đỡ vất vả hơn. Nhóm em đặt ra mục tiêu khi nghiên cứu như sau:
• Thiết kế và thi công chiếc giường với 2 chức năng chính là giường và xe lăn.
• Cơ cấu nâng hạ nhẹ nhàng.
• Kích thước gọn gàng, thẩm mỹ.
• An toàn và tiện nghi cho người sử dụng.
• Giá thành phù hợp với người Việt Nam.
1.4 Nội dung nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu những vấn đề sau:
• Cơ cấu nâng hạ.
• Vật liệu làm giường.
• Cơ cấu vít me.
1.5 Giới hạn đề tài
Nhóm chỉ đặt mục tiêu nghiên cứu chế tạo một chiếc giường với hai chức
năng chính là nâng hạ để chuyển từ trạng thái một chiếc giường bình thường thành
một chiếc xe lăn. Xe muốn di chuyển được phải có người đẩy.


5

1.6 Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài đã giải quyết được yêu cầu thực tiễn đưa ra đó là một chiếc giường với
những tính năng khác nhau. Bình thường nó sẽ là một chiếc giường, nhưng khi cần
nó sẽ là một chiếc xe lăn giúp người bệnh di chuyển dễ dàng từ nơi này sang nơi
khác. Qua đó đỡ một phần gánh nặng cho gia đình và người thân.

6

Chương 2
Cơ Sở Lý Thuyết
2.1 Động cơ điện một chiều [8]
Động cơ điện nói chung và động cơ điện một chiều nói riêng là thiết bị điện
từ quay, làm việc theo nguyên lý điện từ, khi đặt vào trong dây dẫn một từ trường
và cho dòng điện chạy quanh dây dẫn thì từ trường sẽ tác dụng một lực từ vào dây
dẫn và làm cho dây dẫn chuyển động. Động cơ điện biến đổi điện năng thành cơ
năng.

Hình 2.1 Động cơ một chiều
 Cấu tạo
Cấu tạo của động cơ một chiều gồm hai phần chính là phần tĩnh (Stator)
và phần động (Rotor). Ngoài ra cấu cấu tạo động cơ một chiều còn có một
số thành phần riêng lẻ, như các chi tiết máy mà ta được thấy dưới đây.










Hình 2.2 Cấu tạo cơ bản động cơ một chiều

7

 Nắp động cơ
Nắp máy dùng để bảo vệ các chi tiết của máy tránh không cho các vật bên
ngoài rơi vào trong máy có thể làm hỏng cuộn dây, mạc từ. Đồng thời nắp máy để
cách ly người sử dụng với bộ phận của máy khi động cơ đang quay, đang có điện.
Hai nắp có các rãnh để cho gió vào làm mát các bộ phận bên trong.

Hình 2.3 Nắp động cơ
 Bạc đạn
Hai bạc đạn được gắn trong hai nắp. Dùng để cho phần rotor quay, tránh
ma sát giữa stator và rotor.






Hình 2.4 Bạc đạn
 Cực từ và vỏ
Vỏ của cực từ là một thùng hình khối, bên trong của nó là các nam châm
cung cấp một trong hai từ trường chính của động cơ. Nam châm là lõi thép cực từ
và cuộn dây được gắn trên vỏ. Vỏ của cực từ được làm bằng thép, mà các đường
sức từ đi qua dễ dàng. Mạch từ làm bằng thép để dẫn từ tốt.
8


Hình 2.5 Cực từ
 Phần ứng
Phần ứng quay cố định bên trong vỏ động cơ. Phần ứng bao gồm một lõi
hình trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật điện được gắn trên trục. Bề mặt ngoài của lõi
có các rãnh để quấn dây. Các đầu dây của phần ứng được hàn vào cổ góp. Có thêm
một quạt làm mát được gắn trên trục để làm mát các bộ phận bên trong động cơ.

Hình 2.6 Phần ứng
 Chổi than và vành góp
Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ ngoài vào nếu máy là động cơ và đưa
dòng điện ra nếu máy là phát điện. Cơ cấu chổi than gồm 2 chổi than làm từ than
cacbon thường là hình chữ nhật. Hai chổi than được đựng trong hộp chổi than và
luôn tỳ lên hai vành góp nhờ 2 lò xo. Hộp chổi than có thể thay đổi vị trí được cho
phù hợp.
Cổ góp dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ góp
gồm nhiều phiến góp bằng đồng ghép lại thành hình trụ tròn sau đó được ép chặt
vào trục. Các phiến góp được cách điện với nhau bằng các tấm mea đặt ở giữa.
Đuôi các phiến góp nhô cao để hàn đầu dây cuộn dây phần ứng, mỗi phiến góp có
đuôi chỉ hàn một đầu dây và tạo thành các cuộn dây phần ứng nối tiếp nhau.
9








Hình 2.7 Chổi than và vành góp
2.2 Tính toán lựa chọn động cơ điện
Muốn hệ thống truyền động điện tự động làm việc đúng các chỉ tiêu kỹ
thuật, kinh tế và an toàn, cần chọn đúng động cơ điện. Nếu chọn động cơ không phù
hợp, công suất động cơ quá lớn, sẽ làm tăng giá thành, giảm hiệu suất truyền động.
Ngược lại, nếu chọn động cơ có công suất quá nhỏ so với yêu cầu thì động cơ
không làm việc được hoặc bị quá tải dẫn đến phát nóng quá nhiệt độ cho phép gây

cháy hoặc giảm tuổi thọ động cơ.

Các công thức tính toán [1]
Công suất trên trục động cơ được xác định theo công thức:
P
ct
= P
t
/η (2.1)
Trong đó Pct – công suất trực tiếp trên trục động cơ, KW ; Pt – công suất tính toán
trên trục máy công tác, KW ; η - hiệu suất truyền động
η = η
1.
η
2
. η
3
. . . (2.2)
Với η1, η2, η3 là hiệu suất của các bộ truyền và các cặp ổ trong hệ thống dẫn
động, chọn theo bảng 2.1.


10

Bảng 2.1 Trị số hiệu suất của các loại bộ truyền và ổ

Tên gọi
Hiệu suất ɳ của bộ truyền hoặc ổ
Được che kín
Để hở

Bộ truyền báng răng trụ
Bộ truyền bánh răng côn
Bộ truyền trục vít
Tự hãm
Không tự hãm với z
1
= 1
z
1
= 2
z
1
= 4
Bộ truyền xích
Bộ truyền bánh ma sát
Bộ truyền đai
Một cặp ổ lăn
Một cặp ổ trượt
0,96 – 0,98
0,95 – 0,97

0,30 – 0,40
0,70 – 0,75
0,75 – 0,82
0,87 – 0,92
0,95 – 0,97
0,90 – 0,96

0,99 - 0,995
0,98 – 0,99

0,93 – 0,95
0,92 – 0,94

0,2 – 0,3



0,90 – 0,93
0,70 – 0,88
0,95 – 0,96
Chú thích: Trị số hiệu suất của các bộ truyền báng răng cho trong bảng ứng với
cấp chính xác 8 và 9 . Khi dùng bộ truyền kín với cấp chính xác 6 hoặc 7 thì tăng
trị số trong bảng lên 1 – 1.5%

Như vậy muốn xác định công suất động cơ cần biết công suất tính toán Pt. Trị
số của Pt và do đó công suất của động cơ được xác định tùy thuộc vào chế độ làm
việc của động cơ và tính chất tải trọng.
Đối với động cơ làm việc lâu dài, chẳng hạn động cơ kéo máy bơm, quạt
gió, máy cắt kim loại, hệ thống dẫn đọng băng tải, . . . tải trọng tác dụng có thể là
tải trọng không đổi hoặc thay đổi.
Trường hợp tải không đổi : Công suất tính toán là công suất làm việc trên trục
công tác
P
t
= P
lv
(2.3)
11

Với các hệ thống dẫn động băng tải, xích tải thường được biết trước lực kéo và
vận tốc băng tải hoặc xích tải khi đó công suất làm việc được tính theo công thức:
P
lv
= Fv/1000 (2.4)
Trong đó: P
lv
– công suất trên trục tang quay hoặc đĩa xích, KW ; F – lực kéo
băng tải hoặc xích tải, N ; v – vận tốc băng tải hoặc xích tải m/s.
Bảng 2.2 Tỉ số truyền nên dùng cho các bộ truyền trong hệ
Loại truyền động
Tỉ số truyền nên dùng u
Truyền động bánh răng trụ:
Để hở
Hộp giảm tốc 1 cấp
Hộp giảm tốc 2 cấp
Truyền động bánh răng côn:
Để hở
Hộp giảm tốc 1 cấp
Hộp giảm tốc côn – trụ 2 cấp
Truyền động trục vít:
Để hở
Hộp giảm tốc 1 cấp
Hộp giảm tốc côn – trụ 2 cấp trục vít
Hộp giảm tốc côn – trụ 2 cấp trục vít –
bánh răng hoặc bánh răng trục vít .
Truyền động đai dẹt:
Thường
Có bánh căng
Truyền động đai thang

Truyền động xích
Truyền động bánh ma xát

4 … 6
3 …. 5
8 … 40

2 … 3
2 … 4
10 … 25

15 … 60
10 … 40
300 …800

60 … 90

2 … 4
4 … 6
3 … 5
2 … 5
2 … 4
Công thức tính tỷ số truyền:
 










 (2.5)
12

Trong đó:
u : Tỷ số truyền


: Số vòng quay của trục chủ động


: Số vòng quay của trục bị động


: Số răng của bánh răng chủ động


: Số răng của bánh răng bị động
Tỉ số truyền toàn bộ u
t
của hệ thống dẫn động được tính theo công thức
U
t
= u
1
.u
2
.u

3
… (2.6)
Trong đó u
1
,u
2
,u
3
…là tỉ số truyền của từng bộ truyền tham gia vào hệ thống dẫn
động. Số vòng quay của trục công tác (trục tang quay hoặc đĩa xích tải)
n
lv
= 60000v/( π D) (2.7)
hoặc n
lv
= 60000v/( zt ) (2.8)
 V =


(2.9)
Trong đó :
V – vận tốc băng tải hoặc xích tải , m/s;
D – đường kính tang quay, mm;
z – số răng dĩa xích tải ;
t – bước xích của xích tải, mm
Từ u
t
và n
lv
có thể tính được số vòng quay sơ bộ của động cơ:

n
sb
= n
lv
.u
t
(2.10)
Tính momen cản:
M
cản
= F * Cánh tay đòn (2.11)
2.3 Các loại nút nhấn
 Nút nhấn switch
Nút nhấn là một loại khí cụ điện để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện
từ khác, các dụng cụ báo hiệu, và cũng để chuyển dổi các mạch điểu khiển
tín hiệu, liên động, bảo vệ…ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và
điện áp xoay chiều điện áp đến 500V, tần số 50 – 60Hz. Nút nhấn thường
13

được khởi động, dừng và đảo chiều quay của động cơ điện bằng cách đóng
và ngắt các mạch cuộn dây contactor, khởi động từ mắc ở mạch động lực của
động cơ.






Hình 2.8 Các loại nút nhấn
 Thông số lựa chọn

Thông số
Đơn vị
Dòng điện đi qua các cặp tiếp điểm .
A
Đường kính nút nhấn và switch.
Ø
Màu sắt nút nhấn .
Xanh, đỏ, vàng
2.4 Đèn báo
Đèn báo là thiết bị điện biến đổi tín hiệu điện thành tín hiệu ánh sáng. Đèn
báo được phân thành 2 loại theo cấp điện áp (24V DCvà 220V AC). Đèn cũng
được lựa chọn với 3 màu khác nhau (đỏ, xanh, vàng) nhằm cung cấp cho người sử
dụng thông tin và tình trạng hoạt động của máy.








Hình 2.9 Các loại đèn báo
14

Các thông số lựa chọn
Thông số
Đơn vị
Điện áp định mức
V
Màu đèn

Màu
Đường kính đèn
ө

2.5 Công tắc hành trình
Công tắc hành trình (công tắc giới hạn – Limit Switch) thuộc dạng các công
tắc, là thiết bị dùng để nhận biết vị trí.






Hình 2.10 Công tắc hành trình
 Các thông số lựa chọn
Thông số
Đơn vị
Dòng điện định mức
A
Dòng điện khởi động
A
Điện áp định mức
V
Điện trở cách điện
Ω
Nhiệt độ hoạt động
T
O

Tần số hoạt động

Hz

2.6 Ắc quy [9]
Ắc quy là nguồn hòa hoạt động trên cơ sở hai điện cực có điện thế khác
nhau, nó cung cấp dòng điện một chiều cho các thết bị điện dùng trong công
nghiệp cũng như trong dân dụng. Khi ắc quy phóng hết điện ta phải tiến hành nạp
15

điện cho ắc quy, sau đó ắc quy lại có thể phóng điện lại được. Ắc quy có thể thực
hiện nhiều chu kì phóng nạp nên ta có thể sử dụng lâu dài.
Trong thực tế kỹ thuật có nhiều loại ắc quy nhưng phổ biến và thường dùng
nhất là : Ắc quy chì – axit, ắc quy kiềm. Tuy nhiên ắc quy chì axit trong thực tế sử
dụng rộng rãi hơn. Ắc quy là một nguồn điện được trữ năng lượng điện dưới dạng
hóa, nó cung cấp điện cho các thiết bị điện phục vụ trong công nghiệp cũng như
cuộc sống hằng ngày: như cung cấp điện cho động cơ điện, bóng đèn, là nguồn
nuôi cho các thiết bị điện tử Ắc quy là một nguồn điện hóa, sức điện động của ắc
quy phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo bản cực và chất điện phân, với ắc quy chì axit
sức điện động danh định của một ắc quy đơn là 2.1 vôn. Muốn tăng khả năng dự
trữ năng lượng của ắc quy người ta tăng số lượng cặp bản cực dương âm trong mỗi
ắc quy đơn.







Hình 2.11 Cấu tạo bình ắc qui
Tính toán công suất kích điện và dung lượng ắc quy [10]
Các bước tính toán lựa chọn.

Bước 1: Tính tổng công suất sử dụng thực tế, bạn có thể tham khảo
bảng tham khảo công suất của một sô thiết bị thông dụng trong gia đình ở bảng 2.3.
Khi mất điện bạn chỉ nên dùng cho những thiết bị thật cần, không nên dùng những
thiết bị như khi có điện lưới chẳng hạn dùng quạt thay cho máy lạnh, tắt bớt tủ lạnh
hay đồ đun nấu bằng điện. Theo kinh nghiệm chung thì cứ thêm mỗi phụ tải 100W
chạy liên tục 8h, bạn sẽ phải đầu tư khoảng 50-80$ cho hệ thống.
Bước 2: Tính công suất bộ kích điện, nếu thiêt bị sử dụng chỉ gồm toàn
những thiêt bị điện tử có dòng khởi động nhỏ như màn hình LCD, máy tính, TV,
16

đèn, quạt thì công suất của bộ kích điện nên lớn hơn 1,5 lần tổng công suất thực tế
tính ở bước 1. Nếu thiết bị có dòng khởi động lớn như máy lạnh, tủ lạnh, máy in
Laser, máy bơm thì công suất của Inverter tối thiểu phải gấp 2 lần tổng công suất,
nếu số lượng thiết bị loại này nhiều có thể cần gấp 2,5 hoặc 3 lần tổng công suất.
Bước 3: Xác định thời gian sử dụng hệ thống, tuỳ nhu cầu và thực tế số
giờ mất điện trong ngày. Tuy nhiên thời gian sử dụng cho thật hợp lý và tiết kiệm
bởi vì theo tính toán chung, với tổng phụ tải 1000W, cứ mỗi giờ hoạt động thêm
bạn sẽ phải đầu tư khoảng 60$-80$ cho hệ thống.
Bước 4: Áp dụng công thức để tính toán bằng một trong các công thức
sau:
Tổng Công suất tiêu thụ trong hệ thống (W)
Hiệu điện thế của mạch nạp bình ắc quy (V)
Dung lượng của bình ắc quy (AH)
Thời gian cần có điện của hệ thống (T)
Hệ số năng suất của bộ kích điện (pf): thường là 0,7 hoặc 0,8
Dùng công thức (2.11) để tính dung lượng của ắc quy (AH) nếu xác định
được trước thời gian sử dụng của hệ thống T, tổng công suất của Inverter, điện thế
của bộ nạp V, pf = 0.7 hoặc 0.8 tùy vào từng loại Inverter.
AH = (T * P)/(V * pf) (2.12)
Dùng công thức (2.12) để tính thời gian hoạt động T của hệ thống nếu biết

tổng dung lượng của ắc quy AH, tổng công suất của Inverter W, điện thế của bộ
nạp V, pf = 0.7 hoặc 0.8 tùy vào từng loại Inverter.
T = (AH * V * pf)/P (2.13)


17

Bảng 2.3 Tham khảo công suất một số thiết bị thông dụng trong gia đình và
văn phòng.
Số TT
Lọai thiết bị
Công suất thông
thường
1
Màn hình LCD 15”
35W
2
Màn hình LCD 17”
40W
3
Màn hình CRT 15”
110W
4
Màn hình CRT 17”
130W
5
Màn hình CRT 19”
170W
6
Bộ CPU máy tính để bàn

180W
7
Ti vi LCD 32”
80W
8
Tivi thường (đèn hình) 19”
200W
9
Máy in Laser
250W
10
Máy tính xách tay
110W
11
Quạt treo tường
55-65 W
12
Đèn túyp 60cm - 120cm
20-40 W
13
Đèn compact
15 W
14
Máy điều hòa 2 HP
1500W
15
Máy điều hòa 1,5 HP
1100W
16
Máy điều hòa 1,0 HP

750W
17
Tủ Lạnh
100W - 500W
18
Thiết bị mạng modem
10W
19
Nồi cơm điện
500-700 W
2.7 Hệ truyền động
Cơ cấu bánh răng [2]
Bánh răng là một chi tiết cơ khí thường dùng để truyền lực và truyền chuyển
động giữa các bộ phận trong một cỗ máy. Bánh răng có độ bền cao và có thể truyền
lực đạt hiệu quả tới 90%. Cơ cấu truyền động bánh răng thông thường bao gồm hai
bánh răng trở lên thường dùng trong các trường hợp sau: Tăng tốc, giảm tốc, thay
đổi hướng chuyển động.
18







Hình 2.12 Bánh răng
Phân loại
Nhóm bánh răng
Loại bánh răng
Song song

Bánh răng trụ thắng
Giao nhau
Bánh răng trụ nghiêng
Chéo nhau
Bánh răng côn

Bánh vít, trục vít

2.8 Vitme [3]
Giới thiệu vitme bi
Truyền động vitme bi là loại truyền động biến chuyển động quay thành
chuyển động tịnh tiến và ngược lại. Khác với truyền động vitme đai ốc ở chỗ có
thêm các con lăn là các bi cầu nhờ đó ma sát trong truyền động vitme-bi là ma sát
lăn. Truyền động vitme bi rất êm.







Hình 2.13 Vitme



19

2.9 Vi xử lý AVR [11]
Giới thiệu chung về AVR

Hình 2.14 Vi điều khiển AVR
Vi điều khiển AVR
AVR là một họ vi điều khiển do hãng Atmel (Hoa Kì) sản xuất. AVR là chip
vi điều khiển 8 bits với cấu trúc tập lệnh đơn giản hóa. Họ vi điều khiển AVR là
họvi điều khiển có cấu trúc hiện đại. So với các họ vi điều khiển 8bits khác, AVR
có nhiều tính năng hơn hẳn, đầy đủ về chức năng và rất dễ sử dụng: Gần như chúng
ta không cần mắc thêm bất kỳ linh kiện nào khi sử dụng AVR, thậm chí không cần
tạo nguồn xung clock cho chip (thường là các khối dao động như thạch anh).
Thiết bị lập trình (mạch nạp) cho AVR rất dễ làm, có loại chỉ sử dụng vài
điện trở là có thể làm được hoặc AVR có thể h trợ lập trình on-chip bằng
Bootloader không cần mạch nạp… Bên cạnh lập trình ngôn ngữ máy hay còn gọi là
ASM, cấu trúc AVR còn được thiết kế tương thích với ngôn ngữ C. Nguồn tài
nguyên về tài liệu, source code, các ứng dụng chúng ta có thể tìm kiếm rất nhiều
trên internet. Một người có thể không cần biết về cấu trúc AVR vẫn có thể lập trình
AVR bằng các phần mềm như CodeVisionAVR (C), AVRStudio…Tốc độ xử lý
của AVR nhanh hơn các họ vi điều khiển khác từ 4 đến 12 lần, vì vậy mà AVR
được xem là dòng vi điều khiển khá mạnh sau vi điều khiển ARM. Hầu hết các
AVR có các tính năng sau: Có thể sử dụng xung clock lên đến 20MHz, hoặc sử
dụng xung clock nội lên đến 8MHz (sai số 3%).
20

Bộ nhớ chương trình Flash có dung lượng lớn và có thể lập trình lại rất nhiều lần,
có SRAM (Ram tĩnh) lớn và đặc biệt có bộ nhớ lưu trữ lập trình được EEPROM.
Nhiều ngõ vào ra (I/O PORT). Có timer/counter 8bits, 16 bits và tích hợp với
PWM. Các bộ chuyển đổi Analog – Digital phân giải 10 bits, nhiều kênh. Có chức
năng Analog Comparator. Giao diện nối tiếp USART (tương thích chuẩn nối tiếp
RS 232). Giao diện nối tiếp Tw –Wire–Serial (tương thích chuẩn I2C) Mater và
Slaver. Giao diện nối tiếp Serial Peripheral Interface (SPI).
Tìm Hiểu Về Atmega64

Hình 2.15 Sơ đồ chân Atmega64
Atmega 64 là bộ vi xử lý RISC với kiến trúc Harvard thuộc họ AVR được
sản xuất bởi công ty ATMEL với những tính năng mạnh mẽ, có 130 lệnh xử lý hầu
hết trong một chu kỳ xung nhịp. Những đặc điểm và tính năng của Atmega 64.
Atmega64 có 64 chân trong đó có 53 chân I/O, điện áp hoạt động: 2,7V - 5,5V với
dòng ATmega64L, 4,5V - 5,5V với dòng ATmega64. 32x8 thanh ghi thông dụng
và thanh ghi điều khiển. Có thể hoạt động lên tới 16 triệu lệnh/1giây (16 MIPS) -
nếu sử dụng thạch anh 16MHz. 64KBytes bộ nhớ Flash cho chương trình. 2KBytes
EEPROM. 4KBytes SRAM nội. Có thể mở rộng lên tới 64KBytes bộ nhớ ngoại.
Ghi/Xóa: 10.000 Flash / 100.000 EEPROM. Giao tiếp SPI cho viêc lập trinh trên
chíp - In-Sytem Programming. (Mạch nạp AVR910 - sử dụng SPI để nạp chương
trình cho chíp) 2 bộ Timer/Counter 8-bit ở chế độ Separate Prescalers, Compare