THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM MÁY GẬP LƯỚI TỰ ĐỘNG

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM
MÁY GẬP LƯỚI TỰ ĐỘNG

Họ và tên sinh viên: Lâm Minh Thắng
Cao Minh Tú
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên khóa: 2012-2016

Tháng 06 năm 2016


THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, KHẢO NGHIỆM
MÁY GẬP LƯỚI TỰ ĐỘNG

TÁC GIẢ
Lâm Minh Thắng
Cao Minh Tú

Khóa luận tốt nghiệp được đệ trình đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn:

ThS. Đào Duy Vinh

KS. Nguyễn Trung Trực

1


Tháng 06 năm 2016

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này ngoài sự cố gắng của bản thân còn có sự giúp đỡ của
bạn bè, thầy, cô… Qua đây em xin gởi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè, thầy, cô… đã giúp
đỡ và tạo điều kiện cho em có thể hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn đến
ban giám hiệu và quý thầy cô Khoa Cơ Khí - Công Nghệ đặc biệt là thầy cô Bộ môn
Cơ Điện Tử, Trường ĐH Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình dạy bảo để
em nâng cao kiến thức chuyên môn.
Xin chân thành cảm ơn thầy ThS. Đào Duy Vinh và KS. Nguyễn Trung Trực đã
tận tình hướng dẫn, tư vấn và giúp đỡ em thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!
TPHCM, tháng 06 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Lâm Minh Thắng

Cao Minh Tú

2


TÓM TẮT
Hiện nay, các dây chuyền băng tải lưới được sản xuất trong nước, đang sử dụng
đa số phôi lưới được nhập về từ nước ngoài. Nếu nhập máy sản xuất phôi lưới hoặc
băng tải lưới từ nước ngoài về thì tốn rất nhiều chi phí, giá thành rất cao.

Nhu cầu thực tế cần phải có máy gập lưới sản xuất tại Việt Nam để hạ giá thành
phôi lưới. Chính vì lý do đó nên nhóm em thực hiền đề tài: “Thiết kế, chế tạo, khảo
nghiệm máy gập lưới tự động”.
Sơ lược nội dung chính của đề tài bao gồm:
Tính toán, thiết kế phần cơ của máy gập lưới tự động.
Tính toán thiết kế chế tạo bộ phận khuôn gập định hình.
Tính toán chọn động cơ cho bộ phận cấp liệu.
Tính toán chọn xy lanh khí nén máy gập lưới tự động.
Tính toán, thiết kế bộ phận điều khiển máy gập lưới tự động.
Thiết kế mạch nguồn, mạch công suất.
Thiết kế mạch điều khiển thiết bị của máy gập lưới tự động.
Thiết kế mạch hiển thị thông số sử dụng LED 7 đoạn.
Thiết lập giải thuật điều khiển thiết bị của máy gập lưới tự động.
Khảo nghiệm sơ bộ thiết bị để đánh giá khả năng làm việc của hệ thống.

3


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................ii
TÓM TẮT...................................................................................................................iii
MỤC LỤC................................................................................................................... iv
MỤC LỤC HÌNH........................................................................................................vi
MỤC LỤC BẢNG....................................................................................................viii
Chương 1 MỞ ĐẦU...................................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề........................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu đề tài....................................................................................................1
1.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài................................................................................1
Chương 2 TỔNG QUAN...........................................................................................2
2.1 Sơ lược về băng tải lưới......................................................................................2

2.2 Tổng quan về thiết bị sử dụng trong đề tài.........................................................4
2.2.1 Vi điều khiển (Arduino Atmega2560)..........................................................4
2.2.2 IC ổn áp nguồn 7805....................................................................................5
2.2.3 Thanh ghi dịch IC 74HC595........................................................................5
2.2.4 LED 7 đoạn..................................................................................................6
2.2.5 Rờ le (relay).................................................................................................9
2.2.6 Encoder......................................................................................................10
2.2.7 Công tắc tơ (contactor)...............................................................................10
2.2.8 Van đảo chiều khí nén 5/2..........................................................................12
2.2.9 Động cơ AC................................................................................................13
2.2.10 Xy lanh.....................................................................................................14
2.2.11 Máy nén khí..............................................................................................15
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............................17
3.1 Nội dung...........................................................................................................17
3.2 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................17
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................................18
4.1 Tính toán, thiết kế kết cấu máy gập lưới tự động..............................................20
4.1.1 Cơ cấu nắn thẳng dây Inox máy gập lưới tự động......................................20
4


4.1.2 Cơ cấu cấp dây Inox máy gập lưới tự động................................................21
4.1.3 Tính toán, thiết kế cơ cấu gập định hình máy gập lưới tự động..................23
4.1.4 Tính toán, thiết kế cơ cấu cắt phôi Inox máy gập lưới tự động...................31
4.2 Tính toán, thiết kế mạch điều khiển máy gập lưới tự động...............................32
4.2.1 Sơ đồ khối máy gập lưới tự động...............................................................32
4.2.2 Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển máy gập lưới tự động............................33
4.2.3 Mạch giao tiếp giữa vi điều khiển và khối hiển thị (LED 7 đoạn) của
máy gập lưới tự động............................................................................................35
4.2.4 Mạch điều khiển cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động..........................36

4.2.5 Trạng thái hoạt động của các cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động........38
4.3 Sơ đồ điều khiển máy gập lưới tự động............................................................40
4.4 Giải thuật điều khiển máy gập lưới tự động......................................................41
4.4.1 Giải thuật điều khiển máy gập lưới tự động...............................................41
4.4.2 Giải thuật điều khiển hiển thị giá trị của máy gập lưới tự động..................42
4.4.3 Giải thuật điều khiển xy lanh gập định hình máy gập lưới tự động.............45
4.4.4 Giải thuật điều khiển công đoạn cắt phôi máy gập lưới tự động.................46
4.5 Khảo nghiệm máy gập lưới tự động.................................................................49
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................52
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................53
PHỤ LỤC

5


MỤC LỤC HÌNH
Hình 2.1: Băng tải lưới..................................................................................................2
Hình 2.2: Máy dệt lưới B40...........................................................................................2
Hình 2.3: Mạch vi điều khiển (Arduino ATMEGA 2560)...............................................4
Hình 2.4: Cấu tạo IC 7805.............................................................................................5
Hình 2.5: IC 74HC595...................................................................................................5
Hình 2.6: LED 7 đoạn....................................................................................................6
Hình 2.7: Sơ đồ điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp chốt..................................8
Hình 2.8: Sơ đồ điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp quét..................................8
Hình 2.9: Rờ le............................................................................................................... 9
Hình 2.10: Cấu tạo Encoder.........................................................................................10
Hình 2.11: Các trạng thái nam châm điện của công tắc tơ..........................................11
Hình 2.12: Cấu tạo và ký hiệu van điện từ 5/2 một trạng thái.....................................12
Hình 2.13: Động cơ xoay chiều....................................................................................13
Hình 2.14: Cấu tạo động cơ xoay chiều.......................................................................13

Hình 2.15: Cấu tạo và ký hiệu của xy lanh tác động hai chiều....................................14
Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động của pittông...............................................................16
Hình 2.17: Máy nén khí pittông kiểu chữ V một cấp....................................................16
Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy gập lưới tự động......................................19
Hình 4.2: Cơ cấu nắn thẳng dây inox máy gập lưới tự động.......................................20
Hình 4.3: Cơ cấu cấp liệu máy gập lưới tự động.........................................................21
Hình 4.4: Bố trí thí nghiệm chọn góc gập....................................................................24
Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện góc gập của khuôn gập máy gập lưới tự động...................25
Hình 4.6: Khuôn gập tạo hình......................................................................................26
Hình 4.7: Cơ cấu cắt phôi máy gập lưới tự động.........................................................31
Hình 4.8: Sơ đồ khối máy gập lưới tự động.................................................................32
Hình 4.9: Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển máy gập lưới tự động..............................33
Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn sử dụng IC 7805..........................................34
Hình 4.11: Sơ đồ mạch giao tiếp giữa vi điều khiển và LED 7 đoạn...........................35
Hình 4.12: Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động.
..................................................................................................................................... 36
Hình 4.13: Sơ đồ mạch các cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động..........................38
Hình 4.14: Giản đồ trạng thái hoạt động các cơ cấu chấp hành máy gập lưới tự động.
..................................................................................................................................... 38
Hình 4.15: Sơ đồ nguyên lý điều khiển máy gập lưới tự động......................................40
Hình 4.16: Giải thuật điều khiển máy gập lưới tự động...............................................42
Hình 4.17: Giải thuật hiển thị giá trị của 4 LED 7 đoạn.............................................43
6


Hình 4.18: Giải thuật điều khiển một bước gập máy gập lưới tự động........................45
Hình 4.19: Giải thuật điều khiển xy lanh cắt phôi máy gập lưới tự động....................46
Hình 4.20: Máy gập lưới tự động được thiết kế mô phỏng...........................................47
Hình 4.21: Máy gập lưới tự động sau khi đã chế tạo và lắp đặt..................................48
Hình 4.22: Biểu đồ khảo nghiệm chiều dài 1 lần gập..................................................50

Hình 4.23: Biểu đồ khảo nghiệm độ cao bước gập của sản phẩm...............................51

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 2.1: Mã 7 đoạn dịch bởi IC 74HC595 cho LED anot chung và katot chung........6
Bảng 4.1: Khảo nghiệm chọn góc gập cho dây inox 304 có đường kính 3mm............24
Bảng 4.2: Khảo nghiệm áp suất..................................................................................29
Bảng 4.3: Khảo nghiệm thông số độ dài bước gập......................................................49
Bảng 4.4: Số liệu khảo nghiệm độ cao bước gập của sản phẩm..................................50

7


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Ngành công nghiệp chế tạo máy nước ta đang dần phát triển. Ngành chế tạo băng
tải lưới cũng phát triển cùng xu hướng. Nguyên liệu làm băng tải lưới đa số phải nhập
phôi lưới đã được gia công sẵn về để lắp đặt kéo theo giá thành sản phẩm cũng tăng
cao, không chủ động được thời gian, ảnh hưởng đến tiến độ thực hiện.
Một số công ty đã nhập hệ thống tạo phôi lưới từ nước ngoài. Tuy nhiên, giá
thành của hệ thống máy rất cao dẫn tới giá của phôi lưới gập cũng cao.
Để khắc phục được một số hạn chế trên và hạ giá thành sản phẩm trong nước,
nâng cao tính cạnh tranh, đòi hỏi cần phải có một thiết bị gập lưới phôi tự động được
sản xuất trong nước với giá thành phù hợp. Nhóm tiến hành thực hiện đề tài “Thiết kế,
chế tạo, khảo nghiệm máy gập lưới tự động”.
1.2 Mục tiêu đề tài.
Thiết bị có khả năng tự động vận hành theo thông số đã được cài đặt.
Hoàn thành việc thiết kế, chế tạo và điều khiển vận hành máy gập lưới tự động
với đường kính phôi cho phép cắt và uốn phôi với các độ dài khác nhau.
Thiết kế cơ cấu đơn giản phù hợp với khả năng chế tạo ở các xưởng cơ khí tại

Việt Nam.
Giảm giá thành, dễ vận hành và hoàn toàn tự động.
1.3 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Thiết kế được một thiết bị có khả năng chế tạo được với công nghệ trong nước,
có giá thành hợp lý, góp phần giảm giá thành phôi khi đưa vào sản xuất.

1


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Sơ lược về băng tải lưới

Hình 2.1: Băng tải lưới.
Hệ thống băng tải lưới là một trong những bộ phận quan trọng của dây chuyền
sản xuất ở các hệ thống lắp ráp, vận chuyển sản phẩm có thể dễ dàng nhìn thấy trong
các nhà máy xí, tiêu biểu là các cơ sở sản xuất của nghành công nghiệp thực phẩm.
Băng tải lưới thường được sản xuất bằng dây thép, trong dây chuyền sản xuất
thực phẩm dùng inox 304.
Băng tải lưới là sản phẩm được sản xuất thủ công, dùng sức người là chủ yếu.
Yêu cầu về phôi dây thép rất lớn, nhằm tiết kiệm thời gian, chi phí của quá trình sản
xuất. Do nhu cầu của thị trường mà một số công ty đã thiết kế và chế tạo ra máy gập,
dệt lưới sắt tự động sử dụng động cơ, khí nén thủy lực có thể duỗi cắt uốn nhiều đường
kính phôi khác nhau và độ chính xác cùng năng suất cao.
Máy dệt lưới B40

Hình 2.2: Máy dệt lưới B40.
2

Do nhu cầu của thị trường rất lớn về lưới rào, băng tải lưới nên hệ thống máy dệt
lưới B40 đã được nghiên cứu và sản xuất tại Việt Nam.
Nguyên lý làm việc của máy gập lưới B40:
Phôi lưới được bố trí ở 2 chóng quay sẽ được kéo vào máy thông qua động cơ
kéo phôi, trong lúc kéo phôi, 2 dây thép sẽ được đan vào nhau và liên kết với toàn bộ
tấm lưới thành phẩm thông qua chuyển động xoay của trục chính cùng các rãnh xoắn
đã được thiết kế trên trục. Cùng lúc động cơ kéo phôi đang quay 2 xy lanh ở 2 đầu
cuộn lưới sẽ đẩy 2 đầu xoáy nút dây được lắp trên 2 động cơ xoắn nút tiến hành xoắn
nút 2 đầu tấm lưới. Dao cắt sẽ cắt rời dây phôi khi động cơ kéo phôi dừng lại. Động cơ
cuộn sản phẩm sẽ quay làm chuyển động hệ thống trục căng lưới, quay cuộn lưới thêm
1 mắc lưới, sau đó động cơ kéo phôi tiếp túc kéo phôi và đan lưới.
Máy hoạt động ổn định, có tính tự động hóa, có thể hiệu chỉnh được độ cao của
thành phẩm.
Nhược điểm là độ run lắc cao, kết cấu phức tạp, chủng loại sản phẩm tạo ra của
máy còn hạn chế. Giá thành của máy khá cao.
Quá trình thiết kế chế tạo dài, chưa phù hợp với điều kiện của một số xưởng cơ
khí trong nước.
Từ nhu cầu rất lớn của thị trường và những hạn chế cơ bản của các loại máy hiện
có nhóm đã tiến hành nghiên cứu chế tạo “Máy gập lưới tự động”. Máy có hệ thống
điều khiển đơn giản nhưng vẫn có đầy đủ các chức năng cần thiết cùng các công đoạn
then chốt cấu thành ra sản phẩm như duỗi thẳng dây thép, gập định hình, cắt sản phẩm.
Các thông số cơ bản của sản phẩm như độ dài bước gập số lượng bước gập có thể dễ
dàng được điều chỉnh thông qua tổ hợp các nút nhấn, các thông số này được hiển thị
trên màn hình LED 7 đoạn giúp người điều khiển máy dễ dàng quan sát nhằm phát
hiện các sai sót để tiến hành điều chỉnh theo ý muốn. Các khâu làm việc của máy gập
lưới tự động được thiết kế lắp ráp theo dạng module nên dễ dàng tháo lắp sửa chửa và
thay thế. Những module này có kết cấu đơn giản và phù hợp với công nghệ sản xuất
của các xưởng cơ khí trong nước.
2.2 Tổng quan về thiết bị sử dụng trong đề tài
2.2.1 Vi điều khiển (Arduino Atmega2560)

3


a)

b)

a) Mạch nguyên lý ATMEGA 2560.
b) Board Arduino Mega 2560.
Hình 2.3: Mạch vi điều khiển (Arduino ATMEGA 2560).
Các thông số chi tiết của Ardiuno Mega 2560:
Điện áp hoạt động:

7-12V

Số chân vào/ra (I/O) dạng digital:

54 (15 là đầu ra PWM)

Số chân vào dạng tương tự:

16

Dòng điện trong mỗi chân I/O:

40mA

Bộ nhớ trong:

256 KB

SRAM:

8 KB

EEPROM:

4 KB

Xung nhịp:

16MHz

Mega 2560 có 16 đầu vào tương tự, mỗi ngõ vào tương tự đều có độ phân giải 10
bit (tức là 1024 giá trị khác nhau).Theo mặc định đo từ 0 đến 5 volts.
Atmega 2560 có 256 KB bộ nhớ flash để lưu trữ mã (trong đó có 8 KB được sử
dụng cho bộ nạp khởi động), 8 KB SRAM và 4 KB của EEPROM.
2.2.2 IC ổn áp nguồn 7805
Điện áp đầu ra ổn định ở mức 5V.
Điện áp đầu vào có khi lên đến 40V.
Dòng ra 1A.
4


Công suất 2W (15W nếu có tản nhiệt).
Nhiệt độ hoạt động từ -65oC150oC.

Chân 1(input): Nguồn đầu vào.
Chân 2(ground): Nối mass.
Chân 3(output): Đầu ra.

Hình 2.4: Cấu tạo IC 7805.
2.2.3 Thanh ghi dịch IC 74HC595

Hình 2.5: IC 74HC595
74HC595 là IC ghi dịch 8 bit kết hợp chốt dữ liệu, thường được dùng trong các
mạch quét LED 7 đoạn, LED ma trận… nhằm tiết kiệm số chân vi điều khiển, có thể

5


mở rộng số chân vi điều khiển bằng cách mắc nối tiếp đầu vào thu dữ liệu của các IC
với nhau.
74HC595 đầu ra có 2 mức là 0 và 1 dòng khoảng 35mA, điện áp hoạt động ≤ 7V.
Công suất trung bình 500mW.
Bảng 2.1: Mã 7 đoạn được dịch bởi IC 74HC595 cho LED 7 đoạn có anot chung hoặc
katot chung.
Số thập phân
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Mã 7 đoạn
Anot chung

Katot chung
11000000
00111111
11111001
00000110
10100100
01011011
10110000
01001111
10011001
01100110
10010010
01101101
10000011
01111100
11111000
00000111
10000000
01111111
10010000
01101111

2.2.4 LED 7 đoạn
Cấu tạo của LED 7đoạn:
Cathode chung

Anode chung

Hình
2.6: đơn

LEDđược
7 đoạn.
LED 7 đoạn là tập hợp
7 LED
chế tạo dạng thanh dài sắp xếp như
(Hình 2.6) và được ký hiệu bằng 7 chữ cái là a, b, c, d, e, f và g. Phần phụ của LED là
6


một chấm sáng (P) để chỉ dấu phẩy thập phân. Khi cho các thanh sáng với các số
lượng và vị trí thích hợp ta có các chữ số từ 0-9 và những chữ cái từ A-F.
LED 7 đoạn được điều khiển bằng các loại IC giải mã như IC 7447, 7448, họ
logic hay 4511 họ CMOS.
LED 7 đoạn có 2 loại: Anode chung và cathode chung (Hình 2.6).
Loại cathode chung: Chân chung được nối Mass, để kích sáng các thanh LED
phải kích các chân còn lại với mức điện áp 1.
Loại anode chung: Chân chung được nối vào nguồn 5V, để kích sáng các thanh
LED phải kích các chân còn lại với mức 0.
Ứng dụng LED 7 đoạn dùng để hiển thị giao tiếp với người sử dụng nhằm giám
sát, theo dõi quá trình nhất định ví dụ: Thời gian, số lượng…
Bằng cách phối hợp sự sáng tắt LED ở các đoạn tạo thành con số, thường là thể
hiện ở dạng số hệ thập phân.
Điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp chốt.
Sơ đồ nguyên lý điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp chốt được thể hiện như
ở (Hình 2.7). Tuy dễ sử dụng và điều khiển, quá trình lắp mạch nhanh nhưng không
phù hợp vì tốn quá nhiều chân của vi điều khiển, gây tốn kém chi phí khi thiết kế
mạch.Ví dụ như với vi điều khiển Arduino uno R3 chỉ có thể điều khiển được nhiểu
nhất 2 LED 7 đoạn theo phương pháp chốt và không còn dư bất kỳ chân vi điều khiển
nào cho các tác vụ khác, phương pháp này chỉ có thể dùng trong trường hợp mạch đơn
giản cần từ 1 đến 2 LED 7 đoạn, nhằm kiểm tra hoạt động của LED hoặc kiểm tra các

lệnh cho vi điều khiển. Để tránh được hạn chế nói trên ta sử dụng phương pháp quét sẽ
phù hợp hơn.

7


Hình 2.7: Sơ đồ điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp chốt.
Điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp quét.

Hình 2.8: Mạch nguyên lý điều khiển LED 7 đoạn bằng phương pháp quét.
Mạch nguyên lý được thiết kế bao gồm đoạn a của LED 1 đến LED 4 được nối
chung với nhau và nối với chân số 1 của vi điều khiển. Các đoạn b1, b2, b3, b4 nối
chung với nhau và nối với chân số 2 của vi điều khiển. Tương tự chân 3 đến chân 7 sẽ
nối với các đoạn c tới g theo thứ tự.
Điều khiển LED theo phương pháp quét có nghĩa là nguồn cung cấp cho các
đoạn không được gắn cố định, mà được cấp tuần tự thông qua các transistor A1015.
Khi vi điều khiển thông qua điện trở 4,7k Ohm kích cho transistor nào thì LED đó
được phép thể hiện các mã 7 đoạn do chân 1 tới chân 7 qui định.
Tại mỗi thời điểm tường minh chỉ có 1 LED 7 đoạn được phép thể hiện nội
dung con số. Tuy nhiên thời gian quét quá nhanh (khoảng 4ms) nằm trong khoảng lưu
ảnh của mắt vì vậy ta cảm giác như các LED 7 đoạn được sáng cùng lúc.
8


2.2.5 Rờ le (relay)
Rờ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Rờ le ở trạng thái
ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua cuộn kích rờ le hay không.
Rờ le điện từ hoạt động trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để
đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt không lớn.

1.Lò xo; 2. Tiếp điểm; 3. Lõi thép động; 4. Lõi thép tĩnh; 5. Cuộn hút.
Hình 2.9: Rờ le.
Khi chưa đóng điện cho cuộn kích (5), lá thép động (3) chỉ chịu lực kéo của lò xo
(1) làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía trên tương ứng cặp tiếp
điểm phía trên ở trạng thái đóng, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái mở. Khi đóng
điện cho cuộn hút (5), từ thông do cuộn hút sinh ra móc vòng qua cả lõi thép tĩnh (4)
và lõi động (3) tạo thành 2 cực từ trái dấu ở bề mặt tiếp xúc làm cho lõi thép động (3)
bị hút về phía lõi thép tĩnh. Mô men do lực hút này sinh ra thắng mô men lực kéo của
lò xo. Kết quả là lõi thép động bị hút chặt vào lõi thép tĩnh, tương ứng cặp tiếp điểm
phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái đóng. Như vậy, chỉ nhờ
vào sự đóng cắt điện cho cuộn hút mà ta có thể thay đổi trạng thái của hàng loạt các
tiếp điểm.
2.2.6 Encoder
Bộ encoder thực chất là một đĩa có đục lỗ có gắn cặp cảm biến thu phát ở 2 bên.
Bộ encoder được gắn trên bánh xe hoặc trên động cơ.
9


3

Hình 2.10: Cấu tạo Encoder.

Encoder có hai loại: Encoder tương đối và encoder tuyệt đối.
Cấu tạo Encoder:
Cấu tạo của encoder như (Hình 2.10), trong đó bao gồm: Một đĩa tròn xoay được
quay quanh trục. Trên đĩa có các vạch được mã hoá, hai cảm biến chiếu lên mặt đĩa.
Khi đĩa quay, chỗ không có vạch, đèn led không chiếu xuyên qua. Và chỗ có vạch, đèn
LED sẽ chiếu xuyên qua. Khi đó, phía mặt bên kia của đĩa đặt mắt cảm biến. Với các
tín hiệu có, hoặc không có ánh sáng chiếu qua sẽ được mắt cảm biến xác nhận có chiếu
xuyên qua đĩa tròn hay không. Số xung vuông đếm tăng lên liên tục thể hiện số lần ánh

sáng chiếu xuyên qua đĩa tròn xoay.
Encoder khi hoạt động tạo ra các tín hiệu xung vuông, các tín hiệu xung vuông
này là ánh sáng xuyên qua vạch trên đĩa xoay. Nên tần số của xung đầu ra sẽ phụ thuộc
vào tốc độ quay của tấm tròn đó. Đối với encoder đơn giản nhất thường có 2 tín hiệu
ra lệch pha nhau 900 , ngoài ra với số tính hiệu nhiều hơn thì sẽ có độ lệch pha nhiều
hơn.
2.2.7 Công tắc tơ (contactor)
Công tắc tơ là 1 loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm tạo liên lạc
trong mạch điện bằng nút nhấn.
Công tắc tơ được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện),
hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm.
10


Trạng thái nam châm chưa hút

Trạng thái nam châm đang hút

Hình 2.11: Các trạng thái nam châm điện của công tắc tơ.
Hệ thống dập hồ quang là các vách ngăn bằng kim loại đặt ở các tiếp điểm tiếp
xúc. Khi công tắc tơ chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị
cháy, mòn dần.
Các tiếp điểm:
Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua (10A đến vài nghìn A).
Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của công
tắc tơ làm mạch từ của công tắc tơ hút lại.
Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dong điện nhỏ hơn 5A đi qua, tiếp điểm phụ có
2 trạng thái là thường đóng và thường hở.
Tiếp điểm chính mắc trong mạch động lực, tiếp điểm phụ mắc trong mạch điều
khiển.

Nguyên lý hoạt động:
Khi cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của công tắc tơ vào hai đầu cuộn
dây quấn trên lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động, hình thành mạch
từ kín, công tắc tơ ở trạng thái hoạt động. Lúc này nhờ bộ phận liên động về cơ giữa
lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm, làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ
chuyển đổi trạng thái (thường đóng sẽ hỡ ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng
thái này. Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì công tắc tơ ở trạng thái nghỉ, các tiếp
điểm trở về trạng thái ban đầu.
2.2.8 Van đảo chiều khí nén 5/2
11


1. Hai chất kết nối với nguồn điện; 2. Bộ phận nam châm điện có chứa cuộn dây
solenoid; 3. Ống sắt từ; 4. Nòng van; 5. Lò xo.
Hình 2.12: Cấu tạo và ký hiệu van điện từ 5/2 một trạng thái.
Trong cớ cấu van điện từ 5/2 trên (Hình2.12), của số 1 nối với nguồn khí, cửa số
2, 4 là cửa làm việc và các cửa 3, 5 là cửa xả khí.
Nguyên lý hoạt động:
Khi cuộn solennoid chưa có điện nòng van bị đẩy qua trái dưới tác động của lò
xo (5) khí từ của số 1 thông với cửa số 2 dẫn khí đi ra, của số 4 thông với cửa số 5 để
xả khí, cửa số 3 bị chặn (Hình 2.10a).
Khi cuộn solennoid có điện lực từ sinh ra tác dụng vào ống sắt từ (3), kéo ống sắt
từ qua trái lúc này dòng khí theo khe hở nhỏ đi qua đẩy nòng van (4) trượt qua bên
phải, ép lò xo (5) lại. Vị trí của nòng van làm cho cửa số 1 thông khí với cửa số 4, cửa
số 2 thông với cửa số 3, cửa số 5 bị chặn (Hình 2.10b).
2.2.9 Động cơ AC

12

Hình 2.13: Động cơ xoay chiều
Động cơ điện là thiết bị điện cơ học giúp chuyển điện năng thành cơ năng. Cơ
năng này được sử dụng trong dân dụng hoặc công nghiệp như khoan, quạt gió, nâng
vật liệu, chạy máy nén...
Động cơ xoay chiều sử dụng dòng điện đổi chiều theo chu kỳ. Một động cơ xoay
chiều có hai phần điện cơ bản: Một “stato” và một “rôto” như cho trong (Hình 2.14).
Stato là bộ phận đứng yên và rôto là bộ phận quay, làm quay trục của động cơ.
Stato

DC

rôto

Hình 2.14: Cấu tạo động cơ xoay chiều.
Nguyên lý hoạt động:
Dòng điện trong từ trường chịu tác dụng của một từ lực.ƒ
Nếu dây dẫn được khép mạch, hai nhánh đối xứng của mạch sẽ chịu các lực tác
dụng ngược chiều nhau (ngẫu lực) theo phương vuông góc với véc tơ đường sức từ.
Ngẫu lực này tạo ra mô men làm quay cuộn dây.
Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ trường quay do stato gây ra làm
cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được trục máy truyền ra ngoài và
được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ cấu chuyển động khác.

13


Ưu điểm của động cơ xoay chiều là giá thành rẻ hơn so với động cơ 1 chiều có
cùng công suất, chắc chắn và ít yêu cầu về bảo trì hơn.
2.2.10 Xy lanh khí nén
Xy lanh tác động hai chiều hoạt động như sau: Áp suất khí nén được dẫn vào cả

hai phía xy lanh. Xy lanh tác động hai chiều sử dụng nguồn năng lượng khí nén cung
cấp cho cả hai cửa vào của xy lanh. Điều này cho phép sử dụng cho hiều ứng dụng
thực hiện các chuyển động ra vào của xy lanh. Có thể điều khiển tốc độ của xy lanh
bằng cách điều khiển áp suất ở cửa xã.

1. Ống, vỏ xy lanh; 2. Pittông; 3. Nòng pittông; 4. Vòng chụp đuôi xy lanh;
5. Vòng chụp đuôi xy lanh; 6. Bạc lót; 7. Vòng lót pittông; 8. Vòng làm kín.
Hình 2.15: Cấu tạo và ký hiệu của xy lanh tác động hai chiều.
Lực tạo ra trong quá trình đi vào và ra của xy lanh được tính theo lý thuyết bằng
cách nhân diện tích pit tông với diện tích làm việc. Diện tích tác dụng hiệu dụng là
diện tích của pit tông khi thực hiện quá trình di chuyển ra,và trong quá trình di chuyển
về vị trí ban đầu, diện tích này nhỏ hơn diện tích trong quá trình đẩy ra một lượng
bàng diện tích nòng pit tông.
Lực đẩy ra lý thuyết:
14


 D2 * P
F
(N )
40
Lực co vào lý thuyết:

 (D2  d 2 )P
F
(N )
40
Trong đó:
F: Lực đẩy ra/co vào lý thuyết (N).
D: Đường kính pittông (mm).

d: Đường kính nòng pittông (mm).
P: Áp suất của hệ thống khi nén tác động lên xy lanh (bar).
2.2.11 Máy nén khí pittông
Đây là dạng cơ bản nhất của các lạo máy nén khí. Nguyên lý máy nén khí pittông
được minh họa trên (Hình 2.16). Việc nén khí được thực hiện bằng cách hút khí vào và
nén thể tích khí giữa pittông và vỏ xy lanh. Khi pittông di chuyển sẽ tạo ra quá trình
hút và nén khí. Các van chặn ở cửa vào và cửa ra sẽ đóng-mở tự động khi pittông di
chuyển trong buồng xy lanh. Máy nén khí một cấp, quá trình nén hoàn thành trong một
xy lanh hoặc nhóm xy lanh song song. Nếu cần sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau
với công suất lớn thì hệ thống cung cấp khí phải dựa trên máy nén khí nhiều cấp. khí
sẽ được làm nguội giữa các cấp để giảm nhiệt độ và thể tích trước khi bước vào cấp
tiếp theo. Máy nén khí pittông có thể làm nguội bằng nước hoặc bằng không khí.

Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động của pittông.

15


Máy nén khí pittông hoạt động theo nguyên lý thay đổi thể tích. Một thể tích khí
chứa trong không gian kín và sau đó sẽ thay đổi thể tích theo hướng giảm để đạt được
thể tích cao hơn. Máy nén khí pittông sử dụng kết hợp pittông, xy lanh, và nhiều
chuyển động khác.

Hình 2.17: Máy nén khí pittông kiểu chữ V một cấp.

Chương 3
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Nội dung
Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2016.
Đề tài được thực hiện tại xưởng thực tập CK6 bộ môn Cơ Điện Tử - khoa Cơ Khí

Công Nghệ - Trường Đại Học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
Nội dung nghiên cứu tập trung vào điều khiển trạng thái hoạt động của động cơ
AC, van khí nén. Cách thức truyền và nhận dữ liệu giữa Arduino với các cảm biến, IC
74HC595, …
Thiết kế và tính toán các chi tiết của máy dựa trên mô hình 3D được mô phỏng
trên phần mềm SolidWorks 2014, mạch điện điều khiển được thiết kế và mô phỏng
hoạt động trên phần mềm Proteus, mô phỏng hoạt động của hệ thống khí nén trên phần
mềm FluidSIM 3.6.
Lắp ráp chế tạo các chi tiết tạo thành thiết bị máy gập lưới tự động.
Chế tạo các chi tiết của máy gập lưới tự động.
Lắp ráp liên kết các chi tiết.
Thiết kế mạch điều khiển.
16


Thiết lập giải thuật điều khiển.
Lập trình chương trình cho máy.
Liên kết mạch điều khiển và thiết bị cơ khí.
Vận hành khảo nghiệm máy gập lưới tự động.
3.2 Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp thực nghiệm để tính toán chọn xy lanh gập và xy lanh cắt
cho máy gập lưới tự động.
Sử dụng phương pháp thực nghiệm để tính toán chọn khuôn gập cho máy gập
lưới tự động.
Dùng phương pháp quét trong hiển thị LED 7 đoạn.
Lựa chọn tốc độ động cơ thông qua lựa chọn hộp giảm tốc.

Chương 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Nguyên lý hoạt động máy gập lưới tự động

Nguyên lý hoạt động máy gập lưới tự động được thể hiện ở (Hình 4.1). Ban đầu
Inox cuộn (17) tùy theo kích thước đặt hàng của khách được đặt trên giá xoay (18).
Nạp phôi Inox vào khe giữa các puly kéo của động cơ cấp liệu (13). Lúc này người sử
dụng nhập chiều dài gập và số bước trên mỗi sản phẩm hoàn thiện. Động cơ (13) có tín
hiệu kéo dây Inox vào máy. Xy lanh A (5) có nhiệm ép dây Inox vào khuôn định hình
tạo thành biên dạng “cạnh A”. Tương tự “cạnh B” là do xy lanh B (9) tạo nên. Tại mỗi
đầu xy lanh A và xy lanh B có bố trí đầu gập định hình (8); khi đầu này di chuyển ép
dây Inox vào khuôn định hình sẵn sẽ gập dây Inox tạo thành hình theo yêu cầu.
Độ dài mỗi bước gập được điều chỉnh và khống chế bởi hành trình quay của các
puly truyền động bởi động cơ cấp liệu (13). Trục cuốn dây Inox có bố trí cảm biến chia
độ (Encoder) để đo và điều chỉnh chiều dài bước gập theo yêu cầu khác nhau.
Cuối hành trình có bố trí xy lanh C (6) mang đầu dao cắt, chiều dài của sản phẩm
có thể điều chỉnh theo yêu cầu sử dụng của khách hàng. Để làm được điều này bằng
cách nhập số bước gập, số bước gập được đếm khi tín hiệu của cảm biến 1 đặt tại vị trí
đầu xy lanh A. Khi đếm đủ bước đếm cần thiết xy lanh C mang dao cắt chuyển động
cắt trượt chấn đứt phôi thành sản phẩm yêu cầu.
17