Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG

MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



Hình 3-1: Kết cấu mơ hình

+ Khung mơ hình được làm bằng nhơm định hình 2020 nối với nhau bằng ke

vng nhơm với chiều dài 850mm, chiều rộng 450mm, chiều cao 490mm.

+ Giao diện hướng dẫn bên ngoài được làm bằng mica dày 5mm với chiều dài

850mm, chiều cao 370mm. Bao gồm: cửa đặt – lấy hàng (chiều dài 140mm, chiều cao

150mm), màn hình LCD 20x4, 2 nút nhấn (gửi và nhận hàng), cảm biến vân tay và led

báo hiệu.

+ Bên trong mô hình được chia làm 3 phần với 2 phần là khơng gian làm việc

của robot và phần còn lại là diện tích ngăn chứa.

• Robot được thiết kế với 3 bậc tự do bao gồm 3 chuyển động tịnh tiến

tương ứng với 3 trục tọa độ. Chuyển động thứ nhất tịnh tiến theo trục

OX với cơ cấu truyền động vitme – đai ốc truyền động bằng động cơ

bước thông qua dây đai, cơ cấu bao gồm thanh vitme dài 820mm được

đặt nằm ngang cố định trên 2 gối đỡ và phần đai ốc được gắn cố định

vào phần giá đỡ giúp giá đỡ chuyển động tịnh tiến qua – lại. Chuyển

43



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



động thứ hai tịnh tiến theo trục OZ với cơ cấu truyền động vitme – đai

ốc, bao gồm động cơ bước và hộp số đặt cố định phía dưới giá đỡ, thanh

vitme gắn với hộp số dài 370mm đặt dọc theo trục OZ, song song và

cách thanh dẫn hướng 80mm. Cuối cùng là chuyển động tịnh tiến theo

trục OY truyền động bằng vitme – đai ốc tương tự như hai chuyển động

trên, cơ cấu bao gồm thanh vitme dài 200mm gắn đồng trục với động cơ

bước, bàn lấy pallet được liên kết với thanh dẫn hướng và thanh dẫn

hướng được gắn cố định với đai ốc giúp chúng chuyển động tịnh tiến.

• Ngăn chứa làm bằng sắt hộp vuông 12 và nhôm lá mỏng, được chia làm

5 phần theo chiều dài khung mô hình trong đó có 3 phần ngăn chứa

hàng, 1 phần ngăn chứa pallet và phần còn lại là ngăn cửa đặt – lấy hàng.

Cụ thể ngăn chứa hàng được chia làm 6 ngăn ( 3 cột 2 hàng) với diện

tích mỗi ngăn 150x160x160(mm) và được gắn cơng tắc hành trình ở mỗi

ngăn, ngăn chứa pallet gồm 6 ngăn (1 cột 6 hàng) với diện tích

150x160x60(mm) và ngăn cửa đặt lấy hàng gồm 1 ngăn với diện tích

150x160x280(mm).

• Hệ thống điều khiển gồm 1 bản điện chứa board vi xử lý Arduino Mega

2560, 2 driver A3967 được đặt bên dưới quạt tản nhiệt và 1 driver

TB6560 dùng để điều khiển động cơ bước. Bản điện được bố trí phía

dưới bên phải khung mơ hình và hệ thống dây dẫn được gắn dọc theo

khung mơ hình.



3.1.2. Sơ đồ ngun lý phần cứng của mơ hình

Sơ đồ khối tổng qt mơ hình như sau:



44



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



KHỐI NGUỒN



KHỐI HIỂN THỊ



KHỐI CẢM BIẾN



KHỐI NÚT NHẤN



KHỐI CƠNG TẮC HÀNH TRÌNH

KHỐI VI XỬ LÍ



KHỐI LED BÁO HIỆU



KHỐI DRIVER



KHỐI ĐỘNG CƠ



Hình 3-2: Sơ đồ khối tổng qt của mơ hình

Chức năng của các khối:

+ Khối nguồn: cung cấp các mức điện áp cần thiết cho các khối khác hoạt động.

+ Khối vi xử lý: có chức năng nhận và xử lý tín hiệu của khối cảm biến, khối

cơng tắc hành trình, khối nút nhấn và truyền tín hiệu đến khối hiển thị, khối led báo

hiệu và khối driver để điều khiển cả hệ thống.

+ Khối cảm biến: lưu trữ và nhận dạng vân tay truyền tín hiệu về khối vi điều

khiển.

+ Khối hiển thị: khối hướng dẫn trực tiếp người dùng cách sử dụng hệ thống.

+ Khối nút nhấn: thực hiện việc cho phép hệ thống được chạy ở chế độ nào.

+ Khối cơng tắc hành trình: kiểm tra ngăn chứa còn trống và báo tín hiệu về

khối vi điều khiển để xử lý.

+ Khối led báo hiệu: nhận tín hiệu từ khối vi điều khiển thực hiện việc báo hiệu

chế độ nào đang hoạt động và ngăn nào đã có hàng được gửi.

+ Khối driver: nhận tín hiệu, xử lý từ khối vi điều khiển sau đó xuất tín hiệu

điều khiển khối động cơ, đồng thời cũng cấp nguồn cho khối động cơ hoạt động.

+ Khối động cơ: truyền động cho hệ thống vitme – đai ốc giúp hệ thống hoạt

động.

45



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



3.1.2.1 Khối nguồn



Hình 3-3: Sơ đồ khối nguồn

Bộ nguồn được chia làm 3 phần chính:

+ Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ đổi điện áp AC 220V đầu vào thành DC 300V

cung cấp cho nguồn cấp trước và nguồn chính.

+ Nguồn cấp trước có nhiệm vụ cung cấp điện áp 12V nuôi IC tạo dao động cho

nguồn chính hoạt động.

+ Nguồn chính có nhiệm vụ cung cấp nguồn 12V-DC nuôi cho board Arduino,

driver điều khiển động cơ bước và 5V-DC dùng để nuôi LCD, cảm biến vân tay R305,

đèn báo hiệu đồng thời tác động các nút nhấn, cơng tắc hành trình giúp truyền tín hiệu

ở mức HIGH cho board Arduino.

Nguyên lý hoạt động:

+ Mạch chỉnh lưu: điện vào 220V sau qua diode cầu sẽ cho dòng 1 chiều 300 VDC kết hợp với 2 tụ lọc mắc nối tiếp giúp tạo ra một điện áp cân bằng.



46



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



Hình 3-4: Sơ đồ mạch chỉnh lưu

+ Nguồn cấp trước: từ điện áp 300V-DC của mạch chỉnh lưu điện áp sẽ được

tạo dao động bằng điện trở mồi R1 và được duy trì bằng điện trở R2 và tụ hồi tiếp C3.

Sau đó, điện áp ra ni IC sẽ được ổn định bằng mạch hồi tiếp gồm D5, C4 và Dz.



Hình 3-5: Sơ đồ mạch nguồn cấp trước

+ Nguồn chính: sau khi IC OSC được cấp điện từ nguồn cấp trước sẽ tạo dao

động dạng xung và được khuếch đại qua 2 đèn Q3, Q4 sau đó ghép qua biến áp đảo

pha sang điều khiển 2 đèn công suất Q1, Q2 hoạt động kết hợp với 2 tụ lọc từ nguồn

chính làm cho biến áp chính hoạt động cấp nguồn ra 12V-DC và 5V-DC giúp hệ thống

hoạt động.



47



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc

Hình 3-6: Sơ đồ mạch nguồn chính



3.1.2.2 Khối vi xử lý



Hình 3-7: Sơ đồ kết nối khối vi xử lý

Sơ đồ kết nối chân như sau:

Bảng 3-1: Bảng kết nối chân của khối vi điều với các khối khác



Chân cảm biến vân

tay R305

Chân module

driver A3967



1



2

Chân module driver

TB6560

Chân màn hình LCD

20X4



Chân nút nhấn

Chân cơng tắc hành

trình



TX

RX

Dir

Step

Dir

Step

CW+

CLK+

RS

Enable

D4

D5

D6

D7

Gửi

Nhận

Ngăn 1

Ngăn 2

Ngăn 3

Ngăn 4

48



Chân Arduino Mega

2560

12

13

5

6

7

8

9

10

16

15

14

2

3

4

46

47

48

49

50

51



Luận văn tốt nghiệp



Chân led báo

hiệu



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc

Ngăn 5

Ngăn 6

Gửi

Nhận

Ngăn 1

Ngăn 2

Ngăn 3

Ngăn 4

Ngăn 5

Ngăn 6



52

53

38

39

40

41

42

43

44

45



Nguyên lý hoạt động: khối vi điều khiển được chia làm 2 chế độ làm việc tương

ứng với 2 tín hiệu nhận từ khối nút nhấn.

+ Gửi hàng: khi tín hiệu truyền vào chân nút nhấn gửi ở trạng thái HIGH thì vi

điều khiển Arduino truyền tín hiệu cho đèn led báo hiệu chế độ gửi hàng sáng đồng

thời giao diện LCD hoạt động hướng dẫn việc lấy và lưu vân tay vào module R305.

Sau khi module R305 lưu thành công vân tay, Arduino sẽ nhận tín hiệu ngược lại và

cho phép driver A3967 và TB6560 điều khiển động cơ bước hoạt động đưa hàng đến

ngăn (thứ tự đưa hàng được ưu tiên từ ngăn đầu tiên đến ngăn cuối cùng thơng qua tín

hiệu của cơng tắc hành trình truyền vào Arduino), sau đó sẽ được led báo hiệu ngăn

chứa hàng sáng lên khi hàng hóa đã được vào ngăn.

+ Nhận hàng: khi tín hiệu vào chân nút nhấn nhận ở trạng thái HIGH thì vi điều

khiển Arduino truyền tín hiệu cho đèn led báo hiệu chế độ nhận hàng sáng đồng thời

giao diện LCD hoạt động hướng dẫn người dùng việc kiểm tra vân tay thông qua

module R305. Sau khi được module R305 kiểm tra đúng vân tay đã lưu khi gửi trong

bộ nhớ FLASH thì module R305 sẽ truyền tín hiệu ngược lại vào Arduino cho phép

driver A3967, TB6560 hoạt động điều khiển động cơ bước đưa hàng hóa ra ngoài đồng

thời lúc này led báo hiệu ngăn chứa hàng sẽ tắt đi và cơng tắc hành trình ngăn đã được

nhận hàng ngừng truyền tín hiệu về Arduino.

3.1.2.3 Khối cảm biến

Khối cảm biến được dùng trong hệ thống là module cảm biến vân tay R305 kết

nối với vi điều khiển Arduino thông qua chuẩn UART với chức năng lưu và kiểm tra

vân tay truyền tín hiệu về Arduino giúp bảo mật tối đa hàng hóa, giảm các thủ tục của

một hệ thống gửi – nhận hàng thông thường.



49



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



Hình 3-8: Sơ đồ kết nối khối cảm biến

Nguyên lý hoạt động:

+ Để module cảm biến vân tay R305 hoạt động ta cần cấp nguồn 5V vào chân

4, GND vào chân 3, chân 1 nối với chân 13 và chân 2 nối với chân 12 của vi điều

khiển Arduino.

+ Module R305 được chia làm 2 chế độ hoạt động tương ứng với 2 tín hiệu

truyền từ vi điều khiển Arduino là gửi và nhận hàng.

• Gửi hàng: module nhận dạng vân tay R305 sau khi nhận tín hiệu truyền

vào chân RX từ Arduino sẽ thực hiện việc lấy hình ảnh vân tay 2 lần và

lưu vào bộ nhớ FLASH sau đó truyền ngược tín hiệu về vi điều khiển

thông qua chuẩn UART, tốc độ Baud mặc định 57600 cho phép vi điều

khiển Arduino xử lý các tác vụ khác.

• Nhận hàng: module R305 sẽ thực hiện việc kiểm tra thư viện vân tay đã

lưu trước đó thơng qua tín hiệu truyền vào chân RX từ vi điều khiển

Arduino. Sau khi kiểm tra nếu đúng vân tay đã lưu trong bộ nhớ thì

module vân tay sẽ truyền ngược tín hiệu về Arduino thơng qua chân TX

cho phép Arduino xử lý các tác vụ tiếp theo.



3.1.2.4 Khối hiển thị

Khối hiển thị được dùng là màn hình text LCD 20x4 được kết nối với vi điều

khiển Arduino Mega 2560 với chức năng hướng dẫn người dùng sử dụng tồn bộ hệ

thống.



50



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



Hình 3-9: Sơ đồ kết nối khối hiển thị

Nguyên lý hoạt động: sau khi cấp nguồn 5V vào chân VDD, GND vào chân

VSS và VEE của LCD và kết nối với vi điều khiển thì LCD bắt đầu hoạt động với chu

trình sau:



Hình 3-10: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của khối hiển thị

+ Khởi động LCD là một chương trình con truyền từ vi điều khiển Arduino

thông qua các chân lúc ban đầu nhằm thiết lập cách giao tiếp, kích thước font, số dòng,

số cột, chế độ cho phép hiển thị, chế độ hiển thị tăng giảm.

51



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



+ Sau khi thực hiện xong việc khởi động LCD sẽ được xóa LCD nhằm làm sạch

các ký tự trên màn hình sau đó sẽ thực hiện việc ghi LCD và di chuyển trỏ chuột đến

đúng vị trí cần ghi tất cả đều được vi điều khiển Arduino thực hiện và truyền dữ liệu đi

thông qua thư viện có sẵn có tên là LiquidCrystal.h.

3.1.2.5 Khối nút nhấn

Được nối với nguồn ngồi là 5V sau khi được kích hoạt sẽ truyền tín hiệu

HIGH về vi điều khiển Arduino giúp vi điều khiển nhận tín hiệu, xử lý và thực hiện

các tác vụ tiếp theo.



Hình 3-11: Sơ đồ kết nối khối nút nhấn

Nguyên lý hoạt động:

+ Gửi hàng: khi nút gửi hàng được kích hoạt thì tín hiệu truyền về vi điều khiển

Arduino ở mức HIGH thông qua chân thứ 46 giúp vi điều khiển Arduino nhận, xử lý

và thực hiện các chương trình điều khiển tiếp theo dưới chế độ làm việc là gửi hàng.

+ Nhận hàng: tương tự như khi gửi hàng, vi điều khiển sẽ nhận tín hiệu ở mức

HIGH sau khi nút nhấn nhận hàng được kích hoạt thơng qua chân 47 của vi điều khiển

khiến giúp vi điều khiển nhận, xử lý và thực hiện các chương trình điều khiển tiếp theo

dưới chế độ làm việc là nhận hàng.

3.1.2.6 Khối cơng tắc hành trình

Cơng tắc hành trình (CTHT) sẽ được cấp nguồn ngồi 5V tương tự như nút

nhấn sau khi được kích hoạt thì tín hiệu ở mức HIGH sẽ được truyền về vi điều khiển

Arduino giúp vi điều khiển xử lý, nhận biết và thực hiện việc gửi hàng ở những ngăn

chứa chưa có hàng.



52



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Th.S Nguyễn Tấn Phúc



Hình 3-12: Sơ đồ kết nối khối cơng tắc hành trình

Mỗi ngăn sẽ được bố trí một CTHT theo thứ tự từ 1 đến 6 nối tương ứng với vi

điều khiển Arduino từ 49 đến 52 như hình 3-12 giúp truyền tín hiệu một cách chính

xác thực hiện việc sắp xếp từ ngăn đầu đến ngăn cuối khi gửi.

3.1.2.7 Khối led báo hiệu



Hình 3-13: Sơ đồ kết nối khối led báo hiệu

Khối led báo hiệu bao gồm 8 led trong đó 2 led dùng để báo hiệu chế độ làm

việc gửi hay nhận hàng còn 6 led còn lại báo hiệu các ngăn chứa đã có hàng. Mỗi led

gồm 1 chân nối với Arduino tương ứng như hình 3-13 và 1 chân nối với GND.

Nguyên lý hoạt động: sau khi vi điều khiển Arduino nhận tín hiệu từ nút nhấn

hay các cơng tắc hành trình sẽ xuất tín hiệu HIGH ra các chân nối với led tương ứng,

cấp nguồn cho led hoạt động.

53



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×