Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
4 Tính toán, thiết kế mạch điều khiểm thiết bị đếm vít tự động.

4 Tính toán, thiết kế mạch điều khiểm thiết bị đếm vít tự động.

Tải bản đầy đủ - 0trang

MẠCH HIỂN THỊ

(Module LED 7 đoạn)



Mạch điều khiển



Mạch công suất



CẢM BIẾN

CƠ CẤU CHẤP HÀNH



Thu phát hồng ngoại



Động cơ DC



Công tắc hành trình

Nút nhấn



Động cơ RC Servo



Hình 4.11 : Sơ đồ khối mạch điều khiển thiết bị đếm vít tự động.

4.4.2 Sơ đồ điều khiển thiết bị đếm vít tự động



Hình 4.12: Sơ đồ điều khiển thiết bị đếm vít tự động.

36



Sơ đồ điều khiển thiết bị đếm vít tự động được thể hiện ở (Hình 4.12). Mạch điều

khiển Arduino sử dụng IC Atmega 2560 làm mạch xử lý trung tâm. Khi cảm biến (ở

đây là cảm biến đếm, công tắt hành trình, nút nhấn) được tác động, tín hiệu từ cảm

biến sẽ truyền cho mạch điều khiển để xử lý. Sau khi xử lý xong, mạch điều khiển sẽ

xuất tín hiệu cho mạch hiển thị lên LED 7 đoạn đồng thời điều khiển các cơ cấu chấp

hành (ở đây là động cơ DC và động cơ RC Servo).

4.4.3 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển thiết bị đếm vít tự động.

Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển thiết bị đếm vít tự động được thể hiện ở (Hình

4.13). Mạch điều khiển sử dụng IC ATMEGA 2560, có nhiệm vụ chứa các chương

trình điều khiển đồng thời xử lý xuất tín hiệu điều khiển toàn bộ hệ thống. IC

ATMEGA 2560 được tích hợp trên board mạch Arduino Mega 2560, thơng qua việc

điều khiển các chân tín hiệu của board Arduino xem như ta đang điều khiển các chân

của IC ATMEGA 2560.

Chân reset của ATMEGA 2560 được liên kết với 1 nút nhấn để reset mạch khi có

tác động vật lý ấn vào nút nhấn này, chân reset này cũng nối với nguồn thơng qua tụ

C3 có nhiệm vụ reset mạch ngay sau khi cấp nguồn cho mạch. Chân 33, 34 của IC

ATMEGA 2560 được nối với 2 tụ điện C1, C2 và thạch anh X2, nhiệm vụ của các linh

kiện này là cấp xung hoạt động cho IC.

Các nút tăng, nút giảm, nút start, nút stop lần lượt liên kết với các chân D2, D3,

D4, D5 của vi điều khiển có nhiệm vụ cài đặt số lượng cần đếm và điều khiển thiết bị

hoạt động hay ngừng hoạt động. Chân D6 của vi điều khiển kết nối với cơng tắt hành

trình có nhiệm vụ nhận tín hiệu để xử lý đồng thời xuất tín hiệu ra chân D11 để điều

khiển động cơ RC Servo. Chân D7 của vi điều khiển kết nối với chân (+) của LED báo

với nhiệm vụ xuất tín hiệu cho LED sáng khi cảm biến đếm đếm đủ số lượng. Các

chân D8, D9, D10 của vi điều khiển lần lượt kết nối với các chân chân lacth, data,

clock của mạch hiển thị 4 LED 7 đoạn để hiển thị số lượng cần đếm và số lượng đếm

được. Các chân D12, D13, D14 kết nối với các chân IN1, IN2, ENA có nhiệm vụ kích

mạch cơng suất L298 để điều khiển động cơ DC. Còn chân D15 kết nối với chân OUT

của cảm biến đếm để nhận tín hiệu từ cảm biến đếm.



37



Hình 4.13: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển thiết bị đếm vít tự động.



38



4.4.4 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn.



Hình 4.14: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn LM 7805.

Sơ đồ nguyên lý khối nguồn LM 7805 được thể hiện trong (Hình 4.14). Trong đó

nguồn cấp cho mạch là dòng điện một chiều có điện áp trong khoảng 12 - 40 V. Điện

áp đầu vào đi qua đi-ốt D16. Nhiệm vụ của đi-ốt D16 bảo vệ mạch chống ngược dòng

làm cháy mạch. Sau khi qua đi-ốt, điện áp đi vào chân 1 của LM 7805. Tụ không phân

cực C26 và tụ phân cực C4 lần lượt có nhiệm vụ lọc nhiễu và làm phẳng điện áp trước

khi vào LM 7805. Chân 2 của LM 7805 nối mass. Chân 3 là ngõ ra với mức điện áp

5V. Tụ không phân cực C27 và tụ phân cực C25 tương tự như tụ C26 và C4 có nhiệm

vụ lọc nhiễu và làm ổn định điện áp ngõ ra. LED báo D17 sáng khi cấp nguồn cho

mạch và được hạn dòng bằng điện trở R5.

4.4.5 Giao tiếp giữa vi điều khiển với cảm biến đếm.



Hình 4.15: Sơ đồ nguyên lý của cảm biến thu phát hồng ngoại.

39



Sơ đồ nguyên lý của mạch cảm biến thu phát hồng ngoại được thể hiện ở (Hình

4.15). Sau khi cấp nguồn, LED phát hồng ngoại sẽ phát ra ánh sáng hồng ngoại. Lúc

này, LED thu hồng ngoại sẽ thu được ánh sáng hồng ngoại của LED phát đồng thời

truyền tín hiệu về Opamp LM393. Tại đây, Opamp LM393 sẽ so sánh mức điện áp

giữa ngõ vào không đảo (chân 3) với ngõ vào đảo (chân 2), nếu điện áp ở chân số 3

cao hơn chân số 2 thì sẽ có điện áp ra ở chân số 1. Khi chân 1 của Opamp LM393 có

tín hiệu sẽ kích chân B của transistor C1815. Lúc này, điện áp từ chân C của transistor

C1815 truyền qua chân E về mass do transistor như một rơ-le, khi có tín hiệu ở chân B

thì ngay lập tức tiếp điểm thường hở giữa chân C và E đóng lại. Lúc đó, LED báo sáng

đồng nghĩa có tín hiệu ra ở chân OUT. Ta có thể điều chỉnh trị số của biến trở RV1 để

tín hiệu ngõ ra ở chân số 1 tốt và ổn định hơn. Tụ C19 có nhiệm vụ lọc chống nhiễu

trước khi tín hiệu ngõ ra của LM 393 được truyền đến transistor. Điện trở R35, R36,

R38 có nhiệm vụ hạn dòng cho LED phát, LED thu, LED báo giúp LED không bị

hỏng khi cấp nguồn 5V cho mạch con R39 có nhiệm vụ triệt tiêu dòng.

4.4.6 Giao tiếp giữa vi điều khiển với LED 7 đoạn.



Hình 4.16: Sơ đồ nguyên lý giao tiếp giữa vi điều khiển với LED 7 đoạn.



40



Mạch nguyên lý điều khiển khối hiển thị của thiết bị đếm vít tự động được thể

hiện ở (Hình 4.16). Trong đó sử dụng 4 LED 7 đoạn để thể hiện các giá trị số lượng

cần đếm, số lượng đếm được theo từng cặp LED 1 và 2, 3 và 4. LED 1 hiển thị giá trị

hàng chục của số lượng cần đếm, LED 2 hiển thị giá trị hàng đơn vị của số lượng cần

đếm. LED 3 hiển thị giá trị hàng chục của số lượng đếm được, LED 4 hiển thị giá trị

hàng đơn vị của số lượng đếm được.

Trong mạch sử dụng 2 IC 74HC595. IC 74HC595 đầu tiên kết nối các chân xuất

tính hiệu Q0Q7 tương ứng với chân 15, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 của IC U2 với lần lượt các

chân a, b, c, d, e, f, g, point chung của cả 4 LED 7 đoạn, chân lacth, clock, data tương

ứng là chân 11, 12, 14 kết nối với chân D8, D10, D9 của vi điều khiển để nhận tín

hiệu từ vi điều khiển. IC74HC595 thứ hai kết nối các chân xuất tín hiệu lần lượt

Q0Q3 tương ứng với các chân 15, 1, 2, 3 của IC U3 với các chân kích LED 1, LED

2, LED 3, LED 4. Chân clock, lacth tương ứng với chân 11, 12 của IC U3 kết nối với

chân D8, D10 của vi điều khiển để nhận tín hiệu từ vi điều khiển và chân data tương

ứng với chân 14 của IC U3 nhận dữ liệu từ chân Q7’ tương ứng chân 9 của

IC74HC595 đầu tiên truyền đến.

4.4.7 Giao tiếp giữa vi điều khiển với nút nhấn.



Hình 4.17: Giao tiếp giữa vi điều khiển với nút nhấn.



41



Nguyên lý hoạt động của một nút nhấn:

Đối với mức 0, ta thiết kế mạch luôn ở mức 1. Qua mạch ta thấy khi các thiết bị

như: nút nhấn, cơng tắt hay cơng tắt hành trình trong mạch luôn ở trạng thái hở. Lúc

này điện sẽ qua điện trở kéo lên R 4,7 - 10K và về thẳng về vi điều khiển lúc này tại

bit nhận tín hiệu của thiết bị đó có điện áp ở mức cao (mức 1) và LED hiển thị khơng

sáng vì khơng có mass. Diode zener có nhiệm vụ ổn định 1 dòng điện áp chuẩn khi

đưa về vi điều khiển (vi điều khiển làm việc tốt ở mức điện áp định mức 5V). Khi các

thiết bị này được đóng lại tức các thiết bị được nối tắt thì điện áp sẽ chạy từ mức cao

về mức thấp. Vì tất cả điện áp đã qua tải tức điện trở kéo lên về mass nên tại bit nhận

tín hiệu đó có điện áp ở mức thấp (mức 0). Lúc này LED hiển thị được nối mass nên

sáng LED báo hiệu.

Tụ C_104p có tác dụng như một thiết bị chống dội, lọc phẳng điện áp nhằm chắc

chắc rằng thiết bị đã được đóng hồn tồn. Vì các thiết bị như cơng tắt hay nút nhấn

đóng thì ln xảy ra việc chưa đóng dứt khốt mà còn chập chờn tại vị trí tiếp xúc của

tiếp điểm. Điều sẽ làm cho việc tiếp nhận tín hiệu của vi điều khiển bị nhiễu và tụ

được mắc song song với tiếp điểm nhằm khắc phục sự nhiễu này.

Đối với mức 1 ta phải thiết kế mạch luôn ở mức 0. Có nghĩa là các thiết bị như

nút nhấn, cơng tắt hay cơng tắt hành trình trong mạch ln ở trạng thái đóng.

4.5 Lưu đồ giải thuật điều khiển thiết bị đếm vít tự động.

4.5.1 Giải thuật điều khiển thiết bị đếm vít tự động.



Bắt đầu



Nhập N1

Hiển thị LED 7 đoạn

Sai



CB = 1?

Đúng

42



Đóng cửa tháo vít

Kết thúc

?

CTHT

= 1?

Đúng

(Động



RC

Servo

ở động

0 0)

Động

cơ DC

ngừng

hoạt

N2Kết

≥ thúc

N1?

Đúng



SaiĐúng



N2 = N2 + 1

Mở cửa tháo vít

(Động

900)

ĐộngcơcơRC

DCServo

hoạt ở

động



Sai



CB: Cảm biến hồng ngoại.

CTHT: Cơng tắt hành trình.

N1: Số lượng vít cần đếm.

N2: Số lượng vít cảm biến đếm đang đếm.

Hình 4.18: Sơ đồ giải thuật điều khiển thiết bị đếm vít tự động.

Lưu đồ giải thuật điều khiển thiết bị đếm vít tự động được thể hiện ở (Hình 4.18).

Bắt đầu, tùy vào số lượng cần đếm mà ta điều chỉnh các nút điều khiển để cài đặt số

lượng cần đếm N1 đồng thời hiển thị lên LED 7 đoạn. Tiếp theo, nhấn nút khởi động

cho động cơ DC hoạt động. Số lượng vít rơi xuống máng hứng sẽ được đếm bằng cảm

biến thu phát hồng ngoại. Lúc này, vi điều khiển sẽ so sánh số lượng vít mà cảm biến

thu phát hồng ngoại đếm được N2 với số lượng vít cần đếm N1. Nếu số lượng vít đếm

được lớn hơn hoặc bằng số lượng vít cài đặt thì vi điều khiển sẽ xuất tín hiệu cho động

cơ DC ngừng. Sau khi đếm đủ số lượng vít cần đếm, người sử dụng lấy cái túi tròng

vào máng hứng, ngay lúc này cơng tắt hành trình sẽ được tác động, vi điều khiển sẽ

kích động cơ RC servo quay thuận kéo theo tấm chặn quay một góc 90 0 làm vít rơi

xuống túi. Sau khi lấy túi ra khỏi máng hứng thì động cơ RC Servo sẽ quay tấm chặn

lại vi trí ban đầu 00 để tiếp tục nhiệm vụ chặn cửa rơi của vít ở trên máng hứng.

4.5.2 Giải thuật điều khiển hiển thị giá trị thiết bị đếm vít tự động.

Giải thuật hiển thị số lượng cần đếm và số lượng đếm được của thiết bị đếm vít

tự động được thể hiện ở (Hình 4.19). Ban đầu tắt 4 LED để chống lem. IC 74HC595

(U2) xuất mã cho LED hàng đơn vị số lượng cần đếm sáng ( chỉ cho phép sáng duy

nhất LED hàng đơn vị số lượng cần đếm) LED này thể hiện nội dung con số đơn vị số

lượng cần đếm do IC 74HC595 (U3) qui định mã 7 đoạn, duy trì LED hàng đơn vị

sáng trong thời gian khoảng 4 ms. IC U2 xuất mã tắt LED hàng đơn vị số lượng cần

đếm, cho LED hàng chục số lượng cần đếm sáng, LED này thể hiện nội dung con số

hàng chục của số lượng số lượng cần đếm IC U3 qui định mã LED 7 đoạn, duy trì

LED hàng chục số lượng cần đếm sáng mã 7 đoạn giá trị con số hàng chục trong 4 ms.

Tiếp tục tắt LED hàng chục số lượng cần đếm cho phép sáng duy nhất LED hàng đơn

vị số lượng đếm được, LED này thể hiện nội dung con số hàng đơn vị của số lượng

đếm được mà mã 7 đoạn do IC U3 qui định, trạng thái sáng mã 7 đoạn đã được xuất

43



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

4 Tính toán, thiết kế mạch điều khiểm thiết bị đếm vít tự động.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×