Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Tổng quan về thiết bị sử dụng trong đề tài

2 Tổng quan về thiết bị sử dụng trong đề tài

Tải bản đầy đủ - 0trang

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



Cơng 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 q 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, q trình lắp mạch nhanh nhưng khơng

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 khơng 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 khơng.

Rờ le điện từ hoạt động trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để

đóng ngắt mạch điện có cơng suất nhỏ, tần số đóng cắt khơng 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 thơng 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 khơng có vạch, đèn led khơng chiếu xun 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 khơng có ánh sáng chiếu qua sẽ được mắt cảm biến xác nhận có chiếu

xun qua đĩa tròn hay khơng. Số xung vng 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 vng, 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 , ngồi ra với số tính hiệu nhiều hơn thì sẽ có độ lệch pha nhiều

hơn.

2.2.7 Cơng tắc tơ (contactor)

Cơng 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, cơng 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 cơng 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 thơng với cửa số 2 dẫn khí đi ra, của số 4 thơng 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 thơng khí với cửa số 4, cửa

số 2 thơng 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 cơng 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



rơto



Hình 2.14: Cấu tạo động cơ xoay chiều.

Ngun 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 vng 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 cơng suất, chắc chắn và ít u 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 pittơng; 4. Vòng chụp đi xy lanh;

5. Vòng chụp đi xy lanh; 6. Bạc lót; 7. Vòng lót pittơng; 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 tơng với diện tích làm việc. Diện tích tác dụng hiệu dụng là

diện tích của pit tơng khi thực hiện q trình di chuyển ra,và trong quá trình di chuyển

về vị trí ban đầu, diện tích này nhỏ hơn diện tích trong q trình đẩy ra một lượng

bàng diện tích nòng pit tông.

Lực đẩy ra lý thuyết:

14



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Tổng quan về thiết bị sử dụng trong đề tài

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×