Đồ án tự động hóa phân loại sản phẩm theo chiều cao sử dụng vđk 8051

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
KHOA KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ
------

------

ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA
Đề tài:
PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO CHIỀU CAO SỬ DỤNG 8051

Giáo viên hướng dẫn

: TS. ĐỖ VĂN CẦN

Sinh viên thực hiện

: NGUYỄN VĂN LÂM

Lớp

: Kỹ Thuật Điện - Điện Tử - K38A

Mã sinh viên

: 3851070091

Ngành

: Kỹ Thuật Điện - Điện Tử

Bình Định, 6/2019


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

MỤC LỤC
MỤC LỤC....................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC HÌNH VE.............................................................................3
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU........................................................................4
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM....6
1.1
1.2
1.2.1
1.2.2
1.3

Giới thiệu về mô hình băng tải phân loại sản phẩm..................................................6
Các băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay.........................................................6
Giới thiệu chung........................................................................................................6
Các loại băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay..................................................7
Nội dung thiết kế.......................................................................................................8

CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG ÁN...................................................................9
2.1
2.2

2.3
2.4

Phương án băng tải sử dụng con lăng........................................................................9
Băng tải PVC.............................................................................................................9
Băng tải truyền động bằng cao su............................................................................10
Kết luận chương 2....................................................................................................11

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.........................................................12
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9

Mở đầu chương 3.....................................................................................................12
Độ rộng băng tải tối thiểu........................................................................................12
Tính toán vận tốc băng tải.......................................................................................13
Tính chọn công suất động cơ...................................................................................14
Tính chọn hộp giảm tốc cho băng chuyền...............................................................16
Chọn kết cấu gạt đá vôi...........................................................................................18
Chọn cảm biến phát hiện vật...................................................................................20
Chọn hệ điều khiển..................................................................................................21
kết luận.....................................................................................................................21

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN................................................22

4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6

Mở đầu.....................................................................................................................22
Xác định I/O của VĐK AT89C52............................................................................22
Sơ đồ và nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển...................................................22
Xây dựng thuật toán.................................................................................................24
Xây dựng chương trình............................................................................................24
Kết luận chương 4....................................................................................................26

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.........................................27
SVTH: Nguyễn Văn Lâm

1

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

Kết luận.....................................................................................................................................27
Hướng phát triển đồ án..............................................................................................................27

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................28

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

2

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

DANH MỤC CÁC HÌNH VE
Hình 1.1. Cấu tạo chung băng chuyền...................................................................6
Hình 2.1. Băng tải con lăng...................................................................................9
Hình 2.2. Băng tải PVC.......................................................................................10
Hình 2.3. Băng tải truyền động bằng cao su........................................................10
Hình 3.1 Mối quan hệ giữa độ rộng tối thiểu và kích cỡ hạt vận chuyển............12
Hình 3.2. Mối quan hệ giữa độ rộng băng tải và tốc độ của băng tải...................13
Hình 3.3. Dải công suất động cơ.........................................................................16
Hình 3.4 Dải tỉ số truyền của các hộp số.............................................................17
Hình 3.5 Động cơ và hộp giảm tốc 5V DC..........................................................18
Hình 3.6 Xi lanh khí nén.....................................................................................18
Hình 3.7 Động cơ mini servo..............................................................................19
Hình 3.8 Dạng sóng điều khiển động cơ mini servo............................................19
Hình 3.9 Cảm biến tiệm cận................................................................................20
Hình 3.10 modul cảm biến hồng ngoại................................................................20
Hình 3.11 VĐK 8051..........................................................................................21

Hình 4.1. Kết nối ngoại vi với VĐK trong proteus..............................................23

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

3

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Danh sách các loại băng tải....................................................................7
Bảng 4.1. Khai báo kết nối với VĐK..................................................................22

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

4

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay trong công nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng
dụng tự động hóa ngày càng cao và trong đời sống sinh hoạt, sản suất. Để thực hiện
công việc phân loại sản phẩm theo chiều cao đạt số lượng lớn các công ty xí nghiệp
thường xử dụng các loại vi điều khiển, dây chuyền phân loại sản phẩm dùng vi điều
khiển giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả cao đáp ứng kịp
thời cho đời sống xã hội. Trên đây là “Mô hình băng tải phân loại sản phẩm theo chiều
cao” do Tiến Sĩ Đỗ Văn Cần hướng dẫn thực hiện.
Đề tài gốm những nội dung sau:
Chương 1: Tổng quan về băng tải phân loại sản phẩm.
Chương 2: Các Phương án.
Chương 3: Thiết kế động lực.
Chương 4: Thiết kế hệ điều khiển.
Trong quá trình thực hiện đồ án còn gặp nhiều khó khăn đó là tài liệu tham khảo
cho vấn đề này về phần cơ không nhiều mặc dù rất cố gắng nhưng khả năng, thời gian
có hạn và kinh nghiệm chưa nhiều nên không thể tránh khỏi sai sót rất mong sự đóng
góp, bổ sung của các thầy cô giáo để đồ án này được hoàn thiện hơn.

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

5

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

CHƯƠNG 1:

GVHD: TS Đỗ

TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM

1.1 Giới thiệu về mô hình băng tải phân loại sản phẩm
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, kỹ thuật điện tử mà
trong đó có điều khiển tự động đóng vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực do
đó chúng ta cần phải nắm bắt và tận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm đóng góp vào
sự phát triển của nền khoa học thế giới.
1.2 Các băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay
1.2.1 Giới thiệu chung
1.2.1.1

Cấu tạo chung của băng tải

Hình TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.1. Cấu tạo chung
băng chuyền
1. Bộ phận kéo cùng các yếu tố làm việc trực tiếp mang vật
2. Trạm dẫn động, truyền chuyển động cho bộ phận kéo.
3. Bộ phận căng, tạo và giữ lực căng cần thiết cho bộ phận kéo.
4. Hệ thống đỡ (con lăn, giá đỡ …) làm phần trượt cho bộ phận kéo và các
yếu tố làm việc.

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

6

Lớp: KTĐ - ĐT K38A

Đồ án môn học
Văn Cần
1.2.1.2

GVHD: TS Đỗ

Các băng tải trên thị trường hiện nay

Khi thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển sản phẩm đến vị trí phân loại có thể
lựa chọn một số loại băng tải sau:
Bảng TỔNG QUAN VỀ BĂNG TẢI PHÂN LOẠI SẢN PHẨM.1 Danh sách các
loại băng tải
Loại băng tải

Băng tải dây đai

Băng tải lá

Băng tải thanh đẩy

Băng tải con lăn

Tải trọng

Phạm vi ứng dụng

<50 kg

Vận chuyển từng chi tiết

giữa các chi tiết nguyên
công hoặc vận chuyển
thùng chứa trong gia công
cơ và lắp ráp

25 – 125 kg

Vận chuyển chi tiết trên vệ
tinh trong gia công chuẩn
bị phôi và trong lắp ráp

50 – 250 kg

Vận chuyển các chi tiết lớn
giữa các bộ phận trên
khoảng cách >50m.

300 – 500 kg

Vận chuyển chi tiết trên vệ
tinh giữa các nguyên công
với khoảng cách <50m.

Các loại băng tải xích, băng tải con lăn có ưu điểm là độ ổn định cao khi vận
chuyển.Tuy nhiên chúng đòi hỏi kết cấu cơ khí phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao, giá
thành khá đắt.
1.2.2 Các loại băng chuyền phân loại sản phẩm hiện nay
Phân loại sản phẩm là một bài toán đã và đang được ứng dụng rất nhiều trong
thực tế hiện nay. Dùng sức người, công việc này đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp
lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Chưa kể đến

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

7

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

có những phân loại dựa trên các chi tiết kĩ thuật rất nhỏ mà mắt thường khó có thể
nhận ra. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản
xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời là một sự phát
triển tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này.
Phân loại sản phẩm dựa vào màu sắc của sản phẩm: sử dụng những cảm biến
phân loại màu sắc sẽ được đặt trên băng chuyền, khi sản phẩm đi ngang qua nếu cảm
biến nào nhận biết đc sản phẩm thuộc màu nào sẽ được cửa phân loại tự động mở để
sản phẩm đó được phân loại đúng. Phát hiện màu sắc bằng cách sử dụng các yếu tố là
tỷ lệ phản chiếu của một màu chính (ví dụ như đỏ, xanh lá cây hoặc xanh trời) được
phản xạ bởi các màu khác nhau theo các thuộc tính màu của đối tượng. Bằng cách sử
dụng công nghệ lọc phân cực đa lớp gọi là FAO (góc quang tự do), cảm biến E3MC
phát ra màu đỏ, xanh lá cây và màu xanh sáng trên một trục quang học đơn. E3MC sẽ
thu ánh sáng phản chiếu của các đối tượng thông qua các cảm biến nhận và xử lý tỷ lệ
các màu xanh lá cây, đỏ, xanh lam của ánh sáng để phân biệt màu sắc của vật cần cảm
nhận.
Nhận thấy thực tiễn đó, nay trong đồ án này, em sẽ làm một mô hình rất nhỏ
nhưng có chức năng gần như tương tự ngoài thực tế. Đó là: tạo ra một dây chuyền
băng tải để vận chuyển sản phẩm, phân loại sản phẩm theo kích thước đã được đặt

trước.
1.3 Nội dung thiết kế
Trong nhiều thành phần nhiên liệu của quá trình sản xuất ra xi măng có đá vôi, đá
vôi trước khi được cán mịn để hòa trộn với các nguyên nhiên liệu khác thì được phân
loại để cán thô, sau đó mới được cán tinh để đưa vào quá trình hòa trộn.
Thiết kế mô hình băng tải phân loại đá vôi cho nhà máy sản xuất xi măng có
chiều dài 40m rộng 0,6m công suất 5 tấn 1 giờ, phân 3 loại đá vôi theo các kích thước
+ Đá vôi thô cấp I : cao >20 Cm (Đưa vào máy cán thô cấp I)
+ Đá vôi thô cấp II : cao 20 - 5 Cm (Đưa vào máy cán thô cấp II)
+ Đá vôi thô cấp III : cao < 5 Cm (đứa trực tiếp vào cán tinh)
Tuy nhiên dừng lại ở mức độ đồ án môn học nên chỉ thiết kế băng tải có kích
thước 30*5 Cm phân loại 3 loại sản phẩm với 5 kích thước lớn hơn 5 Cm, trong

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

8

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

khoảng 5 – 2,5 Cm và nhỏ hơn 2,5 Cm, mô phỏng lại cách điều khiển và phân loại đá
vôi trong thực tế.

CHƯƠNG 2:

CÁC PHƯƠNG ÁN

2.1 Phương án băng tải sử dụng con lăng

Hình CÁC PHƯƠNG ÁN.2. Băng tải con lăng
Băng tải con lăng được sử dụng rộng rãi ở vị trí vận chuyển đòi hỏi khối lượng
vật lớn, tốc độ vừa, ưu điểm lớn nhất của băng tải con lăng là có thể thiết kế hình dạng
cong, đây là ưu điểm được các nhà sản xuất khai thác triệt để đặc biệt dùng nhiều
trong các dây chuyển các thùng hàng. Vì khoảng giữa các con lăng có khoảng cách
nhất định (bước con lăng) nên không thể vận chuyển được các hạt có kích thước nhỏ.
2.2 Băng tải PVC
Băng tải PVC được sử dụng rộng rãi trong các dây chuyền lắp ráp trong các lĩnh vực
chế biến thực phẩm, dược phẩm, điện tử, thuốc lá, in ấn…Độ bền kéo tốt, tuổi thọ dài,
SVTH: Nguyễn Văn Lâm

9

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

không bị dãn trong quá trình hoạt động. Bề mặt dây PVC chống nước chịu nhiệt từ
( 10 ° C – 80 ° C) có thể chịu được nhiệt độ 110° C trong một thời gian nhất định.
Băng tải PVC có độ dày 1 -5 (mm). Khả năng chống thấm hơi ẩm, axit, dầu, khí, ánh
sáng mặt trời. Khả năng chống rách, bong tróc và tác động trọng lượng dây PVC nhẹ,
linh hoạt … Băng tải PVC (Mặt trên trơn láng hoặc carô – mặt dưới là lớp bố dệt), có

độ dày1mm, 2mm, 3mm, 4,5mm

Hình CÁC PHƯƠNG ÁN.3. Băng tải PVC

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

10

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

2.3 Băng tải truyền động bằng cao su

Hình CÁC PHƯƠNG ÁN.4. Băng tải truyền động bằng cao su
Hệ thống băng chuyền bằng băng tải cao su là một hệ thống vận chuyển nguyên
liệu mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất so với các hệ thống cùng chức năng. Hệ thống
vận chuyển nguyên liệu bằng Băng tải cao su có thể được lắp đặt ở mọi địa hình, mọi
khoảng cách.
2.4 Kết luận chương 2
Vì dây chuyền được thiết kế để vận chuyển và phân loại đá vôi nên băng tải
truyền động bằng cao su là loại đáp ứng tốt nhất các yêu cầu về độ bền, tính linh hoạt
trong lắp đặt, sửa chữa.

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

11

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

CHƯƠNG 3:

GVHD: TS Đỗ

THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC

3.1 Mở đầu chương 3
Nhiệm vụ chính là thiết kế, thi công được một kết cấu băng tải với các yêu cầu về
kích thước đã đề ra ở chương 1.
3.2 Độ rộng băng tải tối thiểu
Độ rộng băng tải phụ thuộc lưu lượng cần vận chuyển và kích cỡ
vật phẩm (hay kích thước của các “hạt” vật liệu) cần vận chuyển
trên băng. Nếu kích cỡ vật phẩm càng lớn thì độ rộng băng tải càng
phải rộng. Hình bên dưới trình bày độ rộng tối thiểu của băng tải cho
các giá trị kích cỡ vật phẩm khác nhau. Cột A dùng cho các vật phẩm
có kích thước khá đồng nhất; cột B cho các dạng vật phẩm có kích
thước không đều – “hạt” to nhất không quá 10% thể tích hạt kích
thước trung bình.

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

12

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.5 Mối quan hệ giữa độ rộng tối thiểu và kích cỡ
hạt vận chuyển
Với việc vận chuyển đá vôi thô, kích thước không đồng đều nên ta tra ở cột B và
kích thước “hạt” lớn nhất khoảng 200 mm nên ta chọn độ rộng tối thiểu là 600 mm là
đạt yêu cầu đề ra
Tuy nhiên mô hình được thiết kế với bề rộng 5cm để mô phỏng lại băng tải trong
thực tế
3.3 Tính toán vận tốc băng tải.
Vận tốc băng tải cần giới hạn tùy thuộc dung lượng của băng, độ rộng
của

băng

và

đặc tính của vật liệu cần vận chuyển. Sử dụng băng hẹp chuyển động với
vận

tốc

cao

là

kinh

tế nhất; nhưng vận hành băng tải có độ rộng lớn lại dễ dàng hơn so với
băng tải hẹp.
Hình bên dưới cho các giá trị vận tốc lớn nhất của băng tải tùy thuộc
độ

rộng

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

băng

cho

3

13

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

nhóm vật phẩm khác nhau: nhóm A: Các loại vật liệu hạt; nhóm B: Than
mỏ

và

các

vật

liệu

có tính bào mòn; nhóm C là các vật phẩm gồm quặng cứng, đá và các vật
liệu có cạnh sắc.

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.6. Mối quan hệ giữa độ rộng băng tải và tốc độ của
băng tải
Với việc vận chuyển đá vôi là loại quặng cứng, có tính sắc cạnh đồng thời độ rộng
băng tải đã chọn ở mục 3.2 là 600mm nên tốc độ tối đa của băng tải là 200 mm/phút
Vận tốc băng tải thường được tính toán nhằm đạt được lưu lượng vận chuyển theo yêu
cầu cho trước. Lưu lượng vận chuyển của một băng tải có thể được xác định qua công
thức:
Qt = 60A.V.γ.s (tấn/giờ)
Trong đó:
+ Qt: Lưu lượng vận chuyển, tấn/ giờ;

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

14

Lớp: KTĐ - ĐT K38A

Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

+ A: Diện tích mặt cắt ngang dòng vận chuyển (m2)
+ γ: Khối lượng riêng tính toán của khối vật liệu (tấn/ m3)
+ V: Vận tốc băng tải (m/phút)
Từ đó ta suy ra được công thức tính vận tốc băng tải:
V=

Qt
60. A.γ

(m/phút)

+ Qt: Lưu lượng vận chuyển 5 tấn/ giờ;
+ A: Diện tích mặt cắt ngang dòng vận chuyển 0.031 (m2)
+ γ: Khối lượng riêng tính toán của khối vật liệu 2.6(tấn/ m3)
V=

5
= 103, 4 (m/phút)
60.0,031.2, 6

Ta thấy vận tốc này nhỏ hơn vận tốc tối đa được chọn ở trên nên tốc độ này là phù
hợp.
3.4 Tính chọn công suất động cơ

Công suất làm quay trục con lăn kéo trục của băng tải được tính toán theo
công

thức

sau:

P = P1 + P2 + P3 (KW)
Trong đó, P1 là công suất cần thiết kéo băng tải không tải chuyển động
theo

phương

ngang; P2 là công suất cần thiết kéo băng tải có chất tải chuyển động theo
phương ngang; P3 là công suất kéo băng tải có tải chuyển động theo
phương

đứng

(nếu

băng

tải

có

độ

dốc

đi

lên; nếu băng tải vận chuyển vật phẩm đi xuống, P3 mang giá trị âm); Pt
là

công

suất

dẫn

động cơ cấu gạt vật phẩm. Vì băng tải không nghiên nên P3 = 0.
Các thành phần được tính theo công thức sau:

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

15

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

• f là hệ số ma sát của các ổ lăn đỡ con lăn;
• W là khối lượng các bộ phận chuyển động của băng tải, không tính khối
lượng

vật phẩm được vận chuyển (kg);
• Wm: Khối lượng vật phẩm phân bố trên một đơn vị dài của băng tải
(kg/m);
• V : Vận tốc băng tải (m/phút)
• H : Chiều cao nâng (m)
• l : Chiều dài băng tải theo phương ngang (m)
• lo : Chiều dài băng tải theo phương ngang được điều chỉnh (m)
Các công thức phụ trợ để tính P1 P2

• Wl : Khối lượng phân bố của băng tải (kg/m)
• Wc : Khối lượng các chi tiết quay của một cụm các con lăn đỡ tải (kg);
• Wr : Khối lượng các chi tiết quay của một cụm các con lăn đỡ nhánh
băng tải đi về;
• Pc : Bước các con lăn đỡ tải (m)
• Pr : Bước các con lăn đỡ nhánh chạy không (m)
• α: Góc dốc của băng tải

Các thông số băng tải :
B = 600 mm;
Qt = 5 tấn/ giờ;
V = 103,4 m/ phút;
l = 40 m;
lr = 2 m;
f = 0,022;
μ = 0,3;
W1 = 30 kg/m;
lC = 1 m; WC = 28 kg/m;
Wr = 25 kg/m;
SVTH: Nguyễn Văn Lâm

16

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ
W = 2 * 30 +

28 25
+
= 101
1
2

- Công suất truyền dẫn:
P1 =

0,022(40  40).101.103, 4
= 3 (kW)
6120

P1 =

0,022(40  40).101.5
= 2, 42 (kW)
367

Suy ra: P=P1+P2= 3+2,42 = 5,42 (kW)

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.7. Dải công suất động cơ
Tra theo dải công suất động cơ theo bảng ta chọn động cơ 3K132S2 5,5 kW 3 pha tốc
độ quay 2890 vòng/phút.
3.5 Tính chọn hộp giảm tốc cho băng chuyền
Tốc độ quay định mức của động cơ là 2890 vòng/phút trong khi đó băng tải của ta theo
tính toán chỉ cần tốc độ 103,4 mét/phút. Chọn đường kính trục của băng tải là 24 Cm
Từ đó ta tính được tốc độ quay của trục để đạt được tốc độ như yêu cầu là :
SVTH: Nguyễn Văn Lâm

17

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ
V=

103, 4
= 137 (Vòng/Phút)
2π.0,12

Do đó ta chọn bộ giảm tốc để giảm tốc độ của động cơ xuống đồng thời tăng
momen, đáp ứng tốc độ đề ra của băng tải ban đầu, Tỉ số truyền của hộp giảm tốc theo
tính toán
K=

2890
= 21,1
137

Tuy nhiên theo dải tỉ số truyền trên thực tế sẽ không có tỉ số truyền này do vậy ta
chọn tỉ số truyền gần đúng, theo hình bên dưới ta chọn hộp giảm tốc size 155 dùng cho
động cơ 5,5kW với tỉ số truyền 1/20 là đáp ứng được tốc độ yêu cầu của băng tải.

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.8 Dải tỉ số truyền của các hộp số
Tuy nhiên giới hạn ở kinh phí, thời gian nên mô hình chọn một loại động mơ 5V
DC mini cùng hộp giảm tốc tuy nhiên vẫn đảm báo được các yêu cầu đề ra ban đầu:
Các thông số kĩ thuật chính của động cơ :
Các thông số kĩ thuật chính:
+ Chiều dài: 4.5cm
SVTH: Nguyễn Văn Lâm

18

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

+Chiều rộng: 2.5 cm
+Chiều cao: 2.5 cm
+ Điện áp hoạt động: 3V – 9V.

+Tốc độ không tải: 125 vòng/phút ở điện áp 3V
+Dòng điện không tải: 70mA.
+Tỉ lệ truyền hộp giảm tốc 1:48

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.9 Động cơ và hộp giảm tốc 5V DC
3.6 Chọn kết cấu gạt đá vôi

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

19

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ
Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.10 Xi lanh khí nén

Để gạt các đá vôi ra khỏi băng tải ta dùng van xi lanh khí nén, lực tác động của
xilanh khí nén là rất lớn, đáp ứng tốt yêu cầu, thông dụng, giá thành rẻ, bảo trì, bảo
dưỡng tương đối dễ dàng.
Trong mô hình hiện đang sứ dụng động cơ mini servo để gạt vật, ưu điểm của
mini servo là điều khiển chính xác được góc quay, hoạt động ổn định.

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.11 Động cơ mini servo

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.12 Dạng sóng điều khiển động cơ mini servo
Các thông số kỹ thuật chính:

• Kích thước: 22,2 x 11,8 x 31 mm.
• Tốc độ hoạt động: 100ms / 60 độ
• Điện áp hoạt động: 4,8 V (~ 5V)
SVTH: Nguyễn Văn Lâm

20

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

• Phạm vi nhiệt độ: 0 ºC - 55 ºC
Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt. Không giống như động cơ thông
thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển với góc
quay nằm trong khoảng bất kì từ 0o - 180o bằng việc cấp xung có độ rộng 1 đến 2 ms.
Về điều khiển động cơ mini servo khác với các loại động cơ DC thông thường,
nó chỉ quay được góc từ 0 đến 180 độ ứng với độ rộng xung từ 1 ms đến 2 ms.
Ở đây chọn góc quay 60 độ là đủ để gạt vật ra khỏi băng tải mô hình nên độ rộng
xung là 1,3 ms với chu kì 20 ms.
3.7 Chọn cảm biến phát hiện vật

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.13 Cảm biến tiệm cận
Để phát hiện kích thước đá vôi quá qui định chạy trên băng tải ta đặt cảm biến
phát hiện đá vôi thô cấp I ở độ cao 20 Cm so với bề mặt băng tải, để phát hiện đá vôi
thô cấp II ta đặt cảm biến 2 ở độ cao 5 Cm so với bề mặt băng tải. còn đá vôi thô cấp 5
có độ cao nhỏ hơn 5 Cm thì được cho đi qua không bị đẩy khỏi băng tải và đến thẳng

máy cán tinh.

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

21

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.14 modul cảm biến hồng ngoại
Trong mô hình hiện đang sử dụng cảm biển hồng ngoại với vi IC LM339 để so
sánh các mức tín hiệu từ đó xuất tín hiệu ngõ ra. Modul này có 4 kênh, khi có vật trong
tầm cảm biến thì chân ra xuất mức 0.
3.8 Chọn hệ điều khiển
Với một chức năng cơ bản là khi cảm biến tác động thì xuất tín hiệu đi gạt vật ta
hoàn toàn có thể sử dụng mạch trang bị bị gồm role trung gian, timer, khởi động từ để
thực hiện việc điều khiển tuy nhiên mô hình tương đối nhỏ và việc điều khiển các
động cơ servo mini đòi hỏi phải phát xung nên mô hình hiện đang sử dụng vi xử ly
8051 làm bộ xử lí chính.

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

22

Lớp: KTĐ - ĐT K38A

Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

Hình THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC.15 VĐK 8051
3.9 kết luận
Chương 3 đã tập trung lựa chọn được các chi tiết cho phần điện, điều khiển, cơ khí,
đáp ứng được yêu cầu của một mô hình phân loại sản phẩm.

CHƯƠNG 4:

THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN

4.1 Mở đầu
Chương này sẽ tập trung vào phần đưa ra sơ đồ giải thuật, lập trình để thu thập,
xử lí, xuất tín hiệu điều khiển cho các ngoại vi đã nêu ở các chương trước, đồng thời
đưa ra các kết quả mô phỏng trên phần mềm proteus.

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

23

Lớp: KTĐ - ĐT K38A


Đồ án môn học
Văn Cần

GVHD: TS Đỗ

4.2 Xác định I/O của VĐK AT89C52
Bảng THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN.2. Khai báo kết nối với VĐK
Địa chỉ

Tên ngoại vi kết nối vào

P3_0

Chọn chế độ (tự động / bằng tay)

P3_1

modul relay

P3_2

Cảm biến phát hiện vật cao

P3_3

Cảm biến phát hiện vật thấp

P3_4

Mini servo gạt vật cao

P3_5

Mini servo gạt vật thấp

P3_6

Nút nhấn tiếp tục(chế độ bằng tay)

P3_7

Đèn báo băng tải dừng chờ kiểm tra (chế độ bằng tay)

4.3 Sơ đồ và nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển
Các cảm biến trong mô phỏng proteus được thay thế bởi các nút nhấn thông
thường, băng tải được thay thế bằng đèn led để thuận tiện trong quản lí, theo dõi
chương trình hoạt động, còn động cơ servo tiêu thụ dòng tương đối nhỏ nên được điều
khiển trực tiếp bằng ngõ ra của VĐK mà không cần relay trung gian transisto khuếch
đại.

SVTH: Nguyễn Văn Lâm

24

Lớp: KTĐ - ĐT K38A