THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG MÁY LẮC TRỘN SƠN CÔNG TY VẬT LIỆU XÂY DỰNG ĐỒNG TÂM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG MÁY LẮC
TRỘN SƠN CÔNG TY VẬT LIỆU XÂY DỰNG ĐỒNG TÂM

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN HUY DŨNG
Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
Niên khóa: 2009-2013

Tháng 06 năm 2013


THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG MÁY LẮC
TRỘN SƠN CÔNG TY VẬT LIỆU XÂY DỰNG ĐỒNG TÂM

Tác giả

NGUYỄN HUY DŨNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành

ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Giáo viên hướng dẫn:
Ths. LÊ VĂN BẠN

Tháng 06 năm 2013

i


LỜI CẢM ƠN
Để đạt được kết quả như ngày hôm nay, đầu tiên con xin cảm ơn cha mẹ đã sinh
ra, nuôi dưỡng, chăm sóc, động viên, thương yêu và là chỗ dựa vững chắc cho con
trong suốt những năm học vừa qua.
Sau đó, em xin được gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô trường đại học Nông Lâm
TP. Hồ Chí Minh, đặc biệt là toàn thể thầy cô khoa Cơ Khí – Công Nghệ đã tận tình
dạy dỗ và truyền đạt cho em những kiến thức cần thiết trong suốt 4 năm theo học ở
trường.
Em xin được tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Ths. Lê Văn Bạn – trưởng bộ môn
Điều Khiển Tự Động đã trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt quá trình thực
hiện đề tài.
Cuối cùng, mình xin cảm ơn tập thể các bạn trong lớp DH09TD nói riêng và
các bạn nói chung đã động viên, giúp đỡ mình trong suốt những năm học vừa qua và
trong thời gian thực hiện khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Huy Dũng

ii


TÓM TẮT
Trong khuôn khổ luận văn này đề tài thực hiện thiết kế tính toán chế tạo máy lắc
trộn sơn, dùng vi điều khiển, nhằm mục đích nghiên cứu và ứng dụng vào thực tế sản

xuất theo hướng hiện đại trên dây chuyên tự động.
Công việc thực hiện trong đề tài:
1. Chọn động cơ AC.
2. Thiết kế cơ khí.
3. Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển.
4. Thiết kế chế tạo mạch công suất.
5. Chế tạo bộ nguồn.
6. Thực hiện viết chương trình cho vi điều khiển.
7. Kết nối và thử nghiệm hệ thống máy.
Kết quả đạt được:
1. Chọn được các bộ phận cơ khí phù hợp với công suất của máy.
2. Mạch điện chạy ổn định.
3. Sơn sau khi lắc trộn tạo ra một màu đồng nhất đạt yêu cầu.
4. Máy có khả năng làm việc với các thùng có khối lượng từ 1-35(kg).
5. Máy có 3 chế độ thời gian lắc 120(s), 240(s). và 480(s).

iii


MỤC LỤC
TRANG TỰA ................................................................................................................ i 
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................... ii 
MỤC LỤC ................................................................................................................... iv 
DANH SÁCH CÁC BẢNG ....................................................................................... vii 
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................ viii 
Chương 1 MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1 
1.1 Đặt vấn đề. .......................................................................................................... 1 
1.2 Mục đích của đề tài. ............................................................................................ 2 
1.2.1 Mục đích chung. ............................................................................................... 2 
1.2.2 Mục đích cụ thể. ............................................................................................... 2 

Chương 2 TỔNG QUAN - TRA CỨU TÀI LIỆU....................................................... 3 
2.1 Tổng quan về máy lắc trộn sơn. .......................................................................... 3 
2.1.1 Đặc trưng cơ bản của máy lắc sơn. .................................................................. 6 
2.1.2 Tìm hiểu các cơ cấu lắc. ................................................................................... 8 
2.1.2.1 Cơ cấu ổ chuyển động lắc. ............................................................................ 8 
2.1.2.2 Cơ cấu đĩa nghiêng........................................................................................ 8 
2.1.2.3 Cơ cấu lệch tâm. .......................................................................................... 10 
2.2 Tìm hiểu về các phần mềm sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài. .............. 10 
2.2.1 Tìm hiểu về phần mềm PIC C Compiler........................................................ 10 
2.2.2 Tìm hiểu về phần mềm Autodesk Inventor Professional 2013. ..................... 11 
2.2.3 Tìm hiểu về phần mềm Orcad 10.5. ............................................................... 12 
2.3 Tìm hiểu về các linh kiện điện tử sử dụng trong đề tài. .................................... 13 
2.3.1 Tìm hiểu về vi điều khiển PIC 16F877A. ...................................................... 13 
2.3.1.1 Cấu trúc chức năng...................................................................................... 13 
2.3.1.2 Các cổng xuất nhập của PIC 16F877A ....................................................... 14 
2.3.1.3 Các bộ timer và định thời. ........................................................................... 16 
2.3.2 Tìm hiểu về LCD 16x2. ................................................................................. 23 
2.3.3 Tìm hiểu về IC tạo nguồn LM2576. .............................................................. 24 
iv


2.3.4 Tìm hiểu về Opto cách ly quang PC817. ....................................................... 26 
2.3.5 Tìm hiểu về SSR. ........................................................................................... 26 
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU .......................... 27 
3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài. ............................................................. 27 
3.1.1 Địa điểm. ........................................................................................................ 27 
3.1.2 Thời gian. ....................................................................................................... 28 
3.2 Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 28 
3.2.1 Chọn phương pháp thiết kế phần cơ khí. ....................................................... 28 
3.2.2 Chọn phương pháp thiết kế mạch điện. ......................................................... 28 

3.2.3 Phương tiện thực hiện. ................................................................................... 28 
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................... 30 
4.1 Mô hình máy lắc sơn. ........................................................................................ 30 
4.2 Mô hình 3D của máy. ........................................................................................ 32 
4.3 Thiết kế phần cơ khí. ......................................................................................... 33 
4.3.1 Thiết kế phần lắc. ........................................................................................... 33 
4.3.2 Thiết kế phần đai thang. ................................................................................. 34 
4.3.3 Tính toán độ lệch tâm e. ................................................................................. 38 
4.4 Thiết kế phần kẹp. ............................................................................................. 38 
4.5 Thiết kế bàn kẹp dưới........................................................................................ 39 
Bàn kẹp dưới dùng để đặt thùng sơn, bàn kẹp dưới được đặt lệch tâm so với trục của
bánh đai cho nên khi bánh đai chuyển động tạo ra chuyển động lắc cho bàn kẹp
dưới. ........................................................................................................................ 39 
Kích thước bàn kẹp dưới. ........................................................................................ 39 
4.6 Thiết kế bàn kẹp trên. ........................................................................................ 40 
4.7 Thiết kế phần khung. ......................................................................................... 41 
4.8 Thiết kế phần điện. ............................................................................................ 46 
4.8.1 Các khối chức năng chính trong mạch điều khiển. ........................................ 47 
4.8.2 Thiết kế lưu đồ giải thuật. .............................................................................. 51 
4.9 Chạy thử mạch điều khiển................................................................................. 60 
4.10 Mạch điều khiển động cơ sau khi hoàn thành. ................................................ 61 
4.11 Kết quả chạy thử chương trình. ....................................................................... 62 
v


4.12 Kết quả thử nghiệm. ........................................................................................ 64 
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 67 
5.1 Kết luận. ............................................................................................................ 67 
5.2 Đề nghị. ............................................................................................................. 67 
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 68 

vi


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4.1: Kích thước mặt cắt đai, chiều dài đai đường kính bánh đai các loại đai thang. 34 
Bảng 4.2: Các kích thước của bánh đai thang. .......................................................... 37 
Bảng 4.3: Thí nghiệm lần 1. ...................................................................................... 64 
Bảng 4.4: Thí nghiệm lần 2. ...................................................................................... 65 

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Máy khuấy sơn. ........................................................................................... 3 
Hình 2.2: Máy pha màu sơn. ....................................................................................... 4 
Hình 2.3: Máy lắc trộn sơn tại công ty vật liệu xây dựng Đồng Tâm. ........................ 5 
Hình 2.4: Máy trộn sơn công ty sơn Petrolimex. ........................................................ 5 
Hình 2.5:Máy lắc trộn sơn 3 chiều. ............................................................................. 6 
Hình 2.6: Sơ đồ khối của máy lắc trộn sơn. ................................................................ 6 
Hình 2.7: Sơ đồ chuyển động của ổ lắc. ...................................................................... 8 
Hình 2.8: Cơ cấu đĩa nghiêng ...................................................................................... 9 
Hình 2.9: Cơ cấu lệch tâm. ........................................................................................ 10 
Hình 2.10: Phần mềm lập trình. ................................................................................. 11 
Hinh 2.11: Phần mềm thiết kế cơ khí. ....................................................................... 11 
Hình 2.12: Phần mềm thiết kế mạch điện.................................................................. 12 
Hình 2.13: Phần mềm layout. .................................................................................... 13 
Hình 2.14: Sơ đồ khối PIC 16F877A. ....................................................................... 14 
Hình 2.15: Sơ đồ khối timer 0. .................................................................................. 16 
Hình 2.16: Sơ đồ khối timer 1. .................................................................................. 17 

Hình 2.17: Sơ đồ khối timer 2. .................................................................................. 18 
Hình 2.18: Sơ đồ khối chế độ Capture. ..................................................................... 20 
Hình 2.19: Sơ đồ khối chế độ Compare. ................................................................... 21 
Hình 2.20: Sơ đồ khối chế độ PWM.......................................................................... 22 
Hình 2.21: Giản đồ xung điều chế PWM. ................................................................. 22 
Hình 2.22: Hình thực tế LCD16x2. ........................................................................... 23 
Hình 2.23: Hình thực tế IC LM2576. ........................................................................ 24 
Hình 2.24: Sơ đồ cấu tạo của LM2576. ..................................................................... 25 
Hình 2.25: Nguyên lý hoạt động của Opto PC817. ................................................... 26 
Hình 2.26: Hình thực tế SSR. .................................................................................... 27 
Hình 4.1: Mô hình chung của máy lắc sơn. ............................................................... 30 
Hình 4.2: Mô hình 3D nhìn từ phía sau máy lắc trộn sơn. ........................................ 32 
viii


Hình 4.3: Mô hình 3D nhìn từ phía trước máy lắc trộn sơn. ..................................... 32 
Hình 4.4: Lựa chọn loại đai theo P và n. ................................................................... 34 
Hình 4.5: Công suất có ích cho phép [ P0] phụ thuộc vào loại đai và chiều dài đai.. 37 
Hình 4.6: Bàn kẹp dưới.............................................................................................. 39 
Hình 4.7: Bản vẽ chi tiết bàn kẹp dưới. ..................................................................... 40 
Hình 4.8: Bàn kẹp trên. .............................................................................................. 40 
Hình 4.9: Bản vẽ chi tiết bàn kẹp trên. ...................................................................... 41 
Hình 4.10: Khung máy. ............................................................................................. 42 
Hình 4.11: Bản vẽ chi tiết khung đỡ. ......................................................................... 43 
Hình 4.12: Bản vẽ thanh giữ sau. .............................................................................. 44 
Hình 4.13: Bản vẽ chi tiết thanh nối. ......................................................................... 45 
Hình 4.14: Giá đỡ động cơ. ....................................................................................... 45 
Hình 4.15: Bản vẽ chi tiết giá đỡ. .............................................................................. 46 
Hình 4.16: Sơ đồ khối mạch điều khiển. ................................................................... 46 
Hình 4.17: Khối nhận tín hiệu. .................................................................................. 47 

Hình 4.18: Sơ đồ phần xuất tín hiệu. ......................................................................... 48 
Hình 4.19: Khối vi điều khiển. .................................................................................. 49 
Hình 4.20: Sơ đồ mạch nguyên lý. ............................................................................ 50 
Hình 4.21: Lưu đồ giải thuật. .................................................................................... 51 
Hình 4.22: Mạch in sau khi hoàn thiện...................................................................... 60 
Hình 4.23: Mạch điều khiển sau khi hoàn thành. ...................................................... 61 
Hình 4.24: Thông báo khi bắt đầu quá trình làm việc. .............................................. 62 
Hình 4.25: Màn hình chọn thời gian lắc. ................................................................... 62 
Hình 4.26: Màn hình LCD hiển thị chế độ làm việc của máy. .................................. 62 
Hình 4.27: Màn hình hiển thị khi đã lắc trộn xong. .................................................. 63 
Hình 4.28: Màn hình hiện thi máy đang reset. .......................................................... 63 
Hình 4.29: Chế độ lắc lắc 120(s). .............................................................................. 63 
Hình 4.30: Chế độ lắc lắc 240(s) . ............................................................................. 64 
Hình 4.31: Chế độ lắc lắc 480(s) . ............................................................................. 64 
Hình 4.32: Thùng sơn trước khi lắc. .......................................................................... 65 
Hình 4.33: Thùng sơn sau khi lắc. ............................................................................. 66
ix


Chương 1

MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề.
Ngày nay, khi nền kinh tế đất nước phát triển ngày càng có nhiều công trình
xây dựng nâng cao cả về chất lượng và thẩm mỹ. Biết được nhu cầu đó nhiều nhà máy
sơn đã ra đời sản xuất ra các loại sơn khác nhau nhằm thỏa mãn nhu cầu thị trường.
Trong dây chuyền sản xuất sơn gồm các công đoạn sau.
Với mỗi nhà máy có 1 hệ thống sản xuất sơn riêng biệt phù hợp với nhu cầu của
thị trường và điều kiện kinh tế, mỗi quá trình sử dụng các máy móc khác nhau. Hiện
nay các loại máy tự động hóa trong ngành sơn đều được nhập từ nước ngoài, trước nhu

cầu thực tế cần thiết kế chế tạo 1 loại máy đơn giản hiệu quả giảm giá thành cho ngành
sơn .
Công ty vật liệu xây dựng Đồng Tâm đã có Máy lắc trộn sơn hiệu Automatic
Orbital Sharer EU-30C và Automatic Gyroscopic Mixer, nhưng máy Automatic
Orbital Sharer EU-30C chưa đáp ứng được yêu cầu của sản xuất về thời gian lắc, chưa
có phần hiển thị chế độ hoạt động thông báo cho người dùng biết tình trạng của máy.
Được sự chấp nhận của Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí & Công nghệ - Trường Đại
Học Nông Lâm Tp.HCM, từ đó tiến hành thực hiện đề tài: “ Thiết kế chế tạo hệ thống
tự động máy lắc trộn sơn công ty vật liệu xây dựng Đồng Tâm” với mục tiêu giải
quyết các vấn đề nêu trên.

1


1.2 Mục đích của đề tài.
1.2.1 Mục đích chung.
Khảo sát các loại máy có sẵn trên thị trường.
Khảo sát các bộ điều khiển động cơ AC.
Khảo sát bộ chuyền động đai thang, cơ cấu lệch tâm.
Trên cơ sở đó thiết kế, chế tạo bộ điều khiển Máy lắc trộn sơn tự động.
1.2.2 Mục đích cụ thể.
Ứng dụng phần mềm thiết kế Inventor để thiết kế phần cứng.
Thiết kế phần cứng, bộ truyền động đai thang, bộ chuyền động vít me phù hợp
với mạch điều khiển.
Viết lưu đồ giải thuật điều khiển động cơ AC.
Ứng dụng vi điều khiển 16F877A để điều khiển.
Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển động cơ AC.
Viết chương trình điều khiển động cơ bằng chương trình PIC C Compiler.
Chạy thử và kiểm tra.
1.2.3 Giới hạn của đề tài.

Do giới hạn về mặt thời gian nên đề tài chỉ đáp ứng được các yêu cầu sau:
Chỉ thiết kế chế tạo mạch điện kết nối với phần cứng có sẵn.
Thiết kế chế tạo Máy lắc trộn sơn tự động với với khối lượng tối đa là 25.5kg.
Máy chỉ có khả năng lắc các thùng sơn đã pha sẵn.
Máy chỉ có 3 chế độ lắc 120(s), 240(s) và 480(s).
Máy không có khả năng làm việc liện tục trong nhiều giờ.

2


Chương 2

TỔNG QUAN - TRA CỨU TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về máy lắc trộn sơn.
Máy lắc trộn sơn là một thiết bị trong dây chuyền sản xuất sơn, nhằm tăng năng
suất sản xuất, tiết kiệm thời gian, nâng cao chất lượng cũng như giảm giá thành sản
phẩm hạn chế được các sai sót do con người gây ra trong quá trình sản xuất và giảm
thiểu tại nạn lao động.
Hiện này có nhiều nhà máy sử dụng hệ thống pha trộn sơn tự động như nhà
máy Sơn Petrolimex, công ty cổ phần sơn Hải Phòng tùy vào quy mô của từng nhà
máy và khả năng tiêu thụ của thị trường, mỗi nhà máy chọn một hệ thống sản xuất
riêng biệt phù hợp với điều kiện thực tế.

Hình 2.1: Máy khuấy sơn.

3


Máy khuấy có các bộ phận chính sau:
Bệ máy:

Motor truyền động: số vòng quay của motor được điều khiển bằng bộ điều
khiển điện áp và tần số.
Trục khuấy và cánh khuấy: cánh khuấy làm bằng thép hợp kim cứng có dạng
đĩa, rìa đĩa có cánh để tăng khả năng khuấy trộn. Khoảng cách từ đĩa đến đáy thùng tối
thiểu là 5cm.
Máy có hệ thống thuỷ lực: có khả năng nâng lên hoặc hạ xuống hoặc quay
quanh bệ máy.

Hình 2.2: Máy pha màu sơn.
Máy pha màu dùng để trộn các màu theo 1 tỷ lệ nhất định nhằm tạo ra màu
được chọn lựa. Máy gồm các ống đựng màu riêng biệt, trên máy có 1 máy vi tính dùng
để xác định loại màu cần tạo ra.
Sau khi sơn được pha các màu theo tỷ lệ sẽ được đưa đi lắc trộn để tạo ra màu
cần thiết. Sơn có thể được lắc trộn trong các thùng nhỏ đã được đóng sẵn hoặc trong
các thùng lớn rồi mới đóng vào các thùng nhỏ.
4


Hình 2.3: Máy lắc trộn sơn tại công ty vật liệu xây dựng Đồng Tâm.
Máy lắc trộn sơn loại này có nhược điểm là lượng sơn lắc ít, mất nhiều thao tác
của con người. Các nhà máy khác đã sử dụng các động cơ lớn để trộn sơn trong các
thùng lớn nhằm tăng năng suất.

Hình 2.4: Máy trộn sơn công ty sơn Petrolimex.
5


Với một số công ty khác như công ty Petrolimex thì dùng các loại máy khuấy
trong các thùng lớn sau đó mới đóng thành các thùng nhỏ hơn. Ưu điểm của phương
pháp này là năng suất cao, giảm được thao tác làm việc của con người.

Hình 2.5:Máy lắc trộn sơn 3 chiều.
Máy lắc trộn sơn 3 chiều dùng động cơ để quay thùng sơn theo hình tròn tạo ra
chuyển động của sơn trong thùng nhằm làm sơn được trộn đều.
Ưu điểm của máy là thời gian lắc nhanh hơn, có chất lượng màu tốt, cơ cấu đơn
giản hơn máy sử dụng cơ cấu lệch tâm.
Nhược điểm là 1 lần lắc chỉ được 1 thùng nên dùng để lắc các thùng lớn.
2.1.1 Đặc trưng cơ bản của máy lắc sơn.

Hình 2.6: Sơ đồ khối của máy lắc trộn sơn.

6


Tín hiệu điều khiển từ PIC16F877A điều khiển cho động cơ hoạt động thông
qua cơ cấu truyền chuyển động là đai thang và trục vít làm cho cơ cấu chấp hành hoạt
động tạo ra chuyển động lắc.
Trong khi trục vít quay Encoder sẽ xuất xung cho vi điều khiển để biết được vị
trí của bàn kẹp trên. Khi bàn kẹp trên đã chạm thùng sơn trục vít không quay nữa lúc
đó vi điều khiển không nhận được xung từ Encder, trong thời gian 1(s) nếu vi điều
khiển không nhận được xung từ Encoder, vi điều khiển sẽ tắt và bật động cơ bàn kẹp
dưới và cho hoạt động trong thời gian định sẵn. Khi hết thời gian lắc vi điều khiển sẽ
tắt động cơ bàn kẹp dưới và cho động cơ bàn kẹp trên chạy nghịch trong khoảng 45(s)
thì tắt động cơ bàn kẹp trên. Sau đó thông báo đã hoàn thành quá trình làm việc.
Bộ phận khung.
Bộ phận khung được làm từ các thanh thép hình chữ V nhằm tăng độ bền,
chúng được liên kết với nhau bằng đai ốc.
Bộ phận giữ.
Bộ phận giữ được cấu tạo bởi bàn kẹp trên, bàn kẹp trên chuyển động được nhờ
vào 1 động cơ AC qua trục vít chuyển động quay được chuyển thành chuyển động tịnh

tiến, bàn kẹp dưới cố định.
Thông số của động cơ giữ:
Nguồn cấp: 220(V)/50(Hz).
Công suất định mức: 40(W).
Tốc độ động cơ: 1300(r/min).
Dòng điện định mức: 0.35(A).
Bộ phân lắc.
Bộ phận lắc bao gồm 1 động cơ AC và 1 đai thang để truyển chuyển thông qua
1 cơ cấu lệch tâm chuyển động quay được chuyển thành chuyển động lắc.
Thông số của động cơ lắc:
Nguồn cấp: 220(V)/50(Hz).
Công suất định mức: 750(W).
Tốc độ động cơ: 1400(r/min).
Dòng điện định mức: 5,1(A).
Bộ phận điều khiển.
7


Bộ phận điều khiển được thiết kế từ các IC và vi điều khiển PIC 16F877A, bộ
phận điều khiển có nhiệm vụ điều khiển hai động cơ AC để tạo ra các chuyển động
cần thiết cho máy đúng với tín hiệu từ bên ngoài.
2.1.2 Tìm hiểu các cơcấu lắc.
2.1.2.1 Cơ cấu ổ chuyển động lắc.

Hình 2.7: Sơ đồ chuyển động của ổ lắc.
Cơ cấu ổ chao lắc gồm cơ cấu 4 khâu bản lề OABO1 và cơ cấu culit O1O2 nối
tiếp nhau. Chuyển động quay từ trục chính qua tay quay OA đến các khâu của cơ cấu
đến cần culit O1C. Ổ thoi được lắp trên trục O2 nhận chuyển động lắc. Sự dịch chuyển
của cần O1C sao cho góc quay của ổ thoi 3 được liên kết với các khâu O1C của cơ cấu
culit phải lớn hơn 180 độ. Thường góc lắc của ổ thoi trong khoảng 2060-2100, do dịch

chuyển của các khâu riêng biệt trong cơ cấu dẫn đến tải trọng quán tính lớn trong các
khâu.Thường gặp ở máy làm việc với vận tốc nhỏ.

2.1.2.2 Cơ cấu đĩa nghiêng.

8


7
6
3
4

5
2

1

Hình 2.8: Cơ cấu đĩa nghiêng
1. Trục cố định A.

4. Bánh nón ma sát 1.

2. Trục tâm Oa.

5. Bánh nón ma sát 2.

3. Trục O.

6. Khâu 2.

7. Trục B.
Bánh nón ma sát 1, quay quanh ổ trục cố định A, có trục tâm OA không đồng
trục với đường trục ổ A. Bánh 1 tiếp xúc với hai bánh nón ma sát 2. Chúng có đường
kính bằng nhau và quay quanh trục B của khâu 3. Khâu 3 quay quanh trục tâm O
vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, trục này cắt đường trục A và trục tâm OA. Khi bánh
1 quay, khâu 2 lắc quanh trục tâm O.
Cơ cấu trông có vẻ phức tạp nhưng nó chỉ như cơ cấu cam. Mặt đầu cần lắc
biến chuyển động quay liên tục thành chuyển động lắc giữa hai trục vuông góc. Điều
đặc biệt là hai trục này cắt nhau. Mặt nghiêng của đĩa là một hình tròn lớn của khối
cầu có tâm trùng giao điểm trục quay đĩa với trục lắc của cần. Từ cơ cấu này tính được
quan hệ giữa góc lắc γ của khâu 3 theo góc quay φ của đĩa nón nghiêng hay bánh nón
ma sát 1: tgγ = tgβ.cosφβ là góc nghiêng của trục hình học của bánh nón ma sát 1 và
trục quay của nó (lấy góc nhọn). Phạm vi lắc của khâu 3 là ±β về hai phía của đường
thẳng đứng qua O.

9


Cơ cấu này cũng thuộc loại cơ cấu cầu, mọi điểm thuộc các khâu động đều
chuyển động trên các mặt cầu đồng tâm. Cơ cấu có bậc tự do thừa là chuyển động
quay của bánh nón 2 quanh tâm của nó. Dùng các bánh nón ma sát 2 chỉ để giảm ma
sát.
Phải để hai bánh nón ma sát 2 quay độc lập với nhau vì do ma sát với bánh nón
ma sát 1 chúng quay ngược chiều nhau với vận tốc không đều.
Mô phỏng cho thấy rõ chuyển động không đều của các bánh nón ma sát 2: quay
chậm khi tiếp xúc với phần gần tâm của bánh mòn ma sát 1, quay nhanh khi tiếp xúc
với phần xa tâm của bánh nón ma sát 1.
2.1.2.3 Cơ cấu lệch tâm.

Thanh lắc

Đĩa 1
Trục 1

Trục 2

Trục dẫn
Hình 2.9: Cơ cấu lệch tâm.
Cơ cấu lệch tâm bao gồm đĩa 1 tạo ra chuyển động quay tròn liên tục quanh trục
1, thông qua trục dẫn đặt lệch tâm so với trục 1 để tạo ra chuyển động lắc của thanh lắc
quanh trục 2. Quy đạo lắc và vận tốc của thanh lắc phụ thuộc vào độ lệch tâm e giữa
trục dẫn và trục 1.
2.2 Tìm hiểu về các phần mềm sử dụng trong quá trình thực hiện đề tài.
2.2.1 Tìm hiểu về phần mềm PIC C Compiler.
Đây là phần mềm lập trình cấp cao theo ngôn ngữ C được sử dụng để thay thế
cho chương trình hợp ngữ vì nó có tính năng tương tự, dễ lập trình hơn và hỗ trợ nhiều
cho người sử dụng. Phần mềm này hỗ trợ cho tất cả các loại vi điều khiển dòng
10


MicroPIC. Phần mềm hỗ trợ tối đa cho người lập trình với ngôn ngữ gần với ngôn ngữ
người tạo điều kiện dễ dàng cho người lập trình.
Thanh menu
Thanh công cụ

Vùng viết chương trình

Vùng thông báo kết quả

Hình 2.10: Phần mềm lập trình.
2.2.2 Tìm hiểu về phần mềm Autodesk Inventor Professional 2013.
Autodesk Inventor là một phần mềm CAD ứng dụng trong thiết kế cơ khí với
nhiều khả năng mạnh và thư viện đầy đủ các chi tiết tiêu chuẩn hóa giúp người thiết kế
dễ dàng tạo ra các sản phẩm trực quan. Đây là phần mềm thiết kế 3D có thể xuất ra file
2D rồi đem bản vẽ đi chế tạo thành mô hình.

Thanh lệnh

Thanh
trình
duyệt

Vùng đồ họa

Hinh 2.11: Phần mềm thiết kế cơ khí.
11


2.2.3 Tìm hiểu về phần mềm Orcad 10.5.
Orcad 10.5 bao gồm 2 phần:
Phần capture CIS
Capture CIS là 1 phần mềm dùng để thiết kế các mạch điện hỗ trợ nhiều loại
linh kiện có trên thị trường. Từ phần mềm có thể vẽ các mạch nguyên lý và kiểm tra
lỗi của mạch.

Thanh menu

Vùng thiết kế mạch
điện

Thanh công cụ

Hình 2.12: Phần mềm thiết kế mạch điện.
Phần layout
Layout là một phần của Orcad dùng để thiết kế mạch in nó liên kết với capture
CIS để lấy mạch nguyên lý.

Thanh menu
Thanh công cụ

Vùng làm việc

12


Hình 2.13: Phần mềm layout.
2.3 Tìm hiểu về các linh kiện điện tử sử dụng trong đề tài.
2.3.1 Tìm hiểu về vi điều khiển PIC 16F877A.
PIC là viết tắt của “ Programable Intelligent Computer ”, có thể tạm dịch là “
Máy tính thông minh khả trình ” do hãng General Instrument đặt tên đầu tiên cho vi
điều khiển của họ PIC1650 được thiết kế để dùng làm các thiết bị ngoại vi cho vi điều
khiển CP1600. Vi điều khiển này sau đó được nghiên cứu phát triển thêm và từ đó
hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày nay.
Các PIC 16F887A là một trong những sản phẩm mới nhất của Microchip. Nó
có tính năng tất cả các thành phần vi điều khiển hiện đại thường có, giá thấp, hàng loạt
các ứng dụng chất lượng cao và sẵn có dễ dàng, là một giải pháp lý tưởng trong các
ứng dụng như: kiểm soát các quá trình khác nhau trong ngành công nghiệp, thiết bị
điều khiển máy, đo lường các giá trị khác nhau.
2.3.1.1 Cấu trúc chức năng.

Một số tính năng chính của PIC 16F877A như:
Kiến trúc RISC
Vi điều khiển được tổ chức theo kiến trúc Havard còn được gọi là vi điều khiển
RISC. Khái niệm này được hình thành nhằm cải tiến tốc độ thực thi của vi điều khiển,
qua việc tách rời bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu, bus chương trình và bus dữ
liệu , CPU có thể cùng một lúc truy xuất cả bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu
giúp tăng tốc độ xử lí lên gấp đôi, đồng thời cấu trúc lệnh không còn phụ thuộc vào
cấu trúc dữ liệu mà có thể linh động điều chỉnh tùy theo khả năng và tốc độ của từng
vi điều khiển.

13


Hình 2.14: Sơ đồ khối PIC 16F877A.
Tần số hoạt động 0 – 20 (MHz).
Nguồn cung cấp 2 – 5.5(V).
Có 35 I/O
8K ROM bộ nhớ Flash: có thể lập trình lại lên đến 100.000 lần.
256x8 byte bộ nhớ EEPROM: dữ liệu có thể được viết hơn 1.000.000 lần.
368x8 byte bộ nhớ RAM
Chuyển đổi AD: gồm có 14 kênh, độ phân giải 10 bit.
3 bộ định thời Timer (0,1,2)
Watch – dog hẹn giờ
2 bộ Capture/Compare/PWM.
Chuẩn giao tiếp USART: hỗ trợ RS-485, RS-232, LIN2.0, Auto – Detrect Baud
Chuẩn giao tiếp đồng bộ: chế độ SPI và I2C.
2.3.1.2 Các cổng xuất nhập của PIC 16F877A
Vi điều khiển PIC 16F877A có 5 cổng xuất nhập (I/O), đó là port A, port B,
port C, port D, port E.
Port A:

Port A gồm 6 I/O (RA1, RA2, RA3, RA4, RA5). Đây là các chân hai chiều
nghĩa là có thể xuất và nhập được. Các chức năng của port A được điều khiển bởi
thanh ghi TRISA, muốn xác lập một chân trong portA là “input” thì phải “set” bit điều
khiển tương ứng của chân đó trong thanh ghi TRISA và ngược lại muốn xác lập một
chân trong port A là “output” thì phải “clear” bit điều khiển tương ứng của chân đó
trong thanh ghi TRISA.
Các thanh ghi SFR liên quan đến điều khiển port A bao gồm:
PORTA (địa chỉ 05h) : chứa giá trị các pin trong PORTA
TRISA (địa chỉ 85h): điều khiển xuất nhập
ADCON1 (địa chỉ 9Fh): thanh ghi điều khiển bộ ADC
14


Port B:
Port B gồm 8 I/O (RB0, RB1, RB2, RB4, RB5, RB6, RB7). Thanh ghi điều
khiển xuất nhập tương ứng là TRISB. Bên cạnh đó một số chân port B còn được sử
dụng để nạp chương trình cho vi điều khiển, ngắt ngoại vi và bộ Timer 0.
Các thanh ghi SFR liên quan đến điều khiển port B bao gồm:
PORTB (địa chỉ 06h, 106h): chứa giá trị các pin trong PORTB.
TRISA (địa chỉ 86h, 186h): điều khiển xuất nhập.
OPTION_REG (địa chỉ 81h, 181h): điều khiển ngắt ngoại vi và bộ
Timer 0.
Port C:
Port C gồm 8 I/O (RC0, RC1, RC2, RC4, RC5, RC6, RC7). Thanh ghi điều
khiển xuất nhập tương ứng là TRISC. Bên cạnh đó port C còn chứa các chân chức
năng của bộ so sánh, bộ Timer 1, bộ PWM, các chuẩn giao tiếp nối tiếp: I2C, SPI,
SSP, USART.
Các thanh ghi liên quan đến điều khiển port C bao gồm:
PORTC (địa chỉ 07h): chứa giá trị các pin trong PORTC.
TRISC (địa chỉ 87h): điều khiển xuất nhập.

Port D:
Port D gồm 8 I/O (RD0, RD1, RD2, RD4, RD5, RD6, RD7). Thanh ghi điều
khiển xuất nhập tương ứng là TRISD. Port D còn là cổng xuất dữ liệu của chuẩn giao
tiếp PSP (Parallel Slave Port).
Các thanh ghi liên quan đến điều khiển port D bao gồm:
PORTD: chứa giá trị các chân trong port D.
TRISD: điều khiển xuất nhập.
TRISE: điều khiển xuất nhập port E và chuẩn giao tiếp PSP.
Port E:
Port E gồm 3 I/O (RE0, RE1, RE2). Thanh ghi điều khiển xuất nhập tương ứng
là TRISE. Các chân port E có chức năng ngỏ vào analog. Bên cạnh đó port E còn là
các chân điều khiển của chuẩn giao tiếp PSP.
Các thanh ghi liên quan đến điều khiển port E bao gồm:
PORTE: chứa giá trị các chân trong port E.
15