Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Lý do chọn đề tài và tính cấp thiết

Trong xu thế phát triển của cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0, tự động hóa và công nghệ sản xuất thông minh trở thành yêu cầu thiết yếu trong các dây chuyền sản xuất hiện đại. Tại các nhà máy, quy trình vận chuyển, kiểm đếm số lượng và phân loại sản phẩm đóng vai trò then chốt trong việc duy trì tiến độ vận hành. Việc ứng dụng hệ thống băng tải tự động hóa giúp nâng cao năng suất lao động, giảm thiểu sai sót do thao tác thủ công, hạn chế rủi ro về an toàn lao động và giảm thiểu sự tham gia trực tiếp của con người vào các công đoạn mang tính lặp lại liên tục.

Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, đề tài "Nghiên cứu và thi công mô hình băng tải đếm sản phẩm hiển thị lên màn hình LCD" được thực hiện bởi nhóm sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử thuộc Trường Đại học Công Thương TP. Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn của TS. Hoàng Đắc Huy. Đề tài tập trung xây dựng một mô hình phần cứng hoàn chỉnh có khả năng vận chuyển, phát hiện, đếm chính xác số lượng sản phẩm đi qua cảm biến, hiển thị kết quả trực quan và phân loại sản phẩm tự động bằng cơ cấu chấp hành.

Tính mới của đề tài

  • Ứng dụng giao thức truyền thông I2C kết hợp với màn hình LCD 16x2, giúp tối ưu hóa số lượng chân kết nối của vi điều khiển từ 16 chân xuống còn 4 chân (VCC, GND, SDA, SCL), giảm thiểu độ phức tạp trong thiết kế mạch và tiết kiệm tài nguyên phần cứng.
  • Tích hợp giải pháp quản lý nguồn phân tầng thông qua module hạ áp xung LM2596 từ nguồn tổ ong 12V 10A xuống mức 5V DC để cấp nguồn ổn định cho bộ vi điều khiển Arduino Uno R3, cảm biến và động cơ servo, đảm bảo tối ưu hóa năng lượng và ngăn ngừa hiện tượng sụt áp khi các tải công suất hoạt động.
  • Xây dựng mô hình tự động hóa quy mô nhỏ có cấu trúc tinh gọn, sử dụng các linh kiện điện tử phổ biến, dễ tiếp cận nhưng đáp ứng đầy đủ chu trình điều khiển vòng kín trong công nghiệp: phát hiện – đếm – hiển thị – chấp hành (phân loại).

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Đề tài xác định các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể theo văn bản giao việc như sau:

  1. Thiết kế và thi công mô hình băng tải cơ khí tích hợp hệ thống điều khiển điện tử hoàn chỉnh.
  2. Ứng dụng cảm biến quang điện hồng ngoại để đếm số lượng sản phẩm di chuyển trên băng chuyền trong phạm vi từ 0 đến trên 100 sản phẩm.
  3. Xuất dữ liệu đếm và trạng thái hệ thống lên màn hình LCD 16x2 với giao diện rõ ràng, hỗ trợ tính năng thiết lập lại (reset) về giá trị ban đầu (0).
  4. Điều khiển động cơ servo MG996R nhận tín hiệu từ vi điều khiển để thực hiện gạt và phân loại sản phẩm tự động theo thuật toán đã định sẵn.
  5. Rèn luyện kỹ năng lập trình vi điều khiển, kỹ năng thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch in và kỹ thuật thi công lắp ráp phần cứng cho sinh viên ngành Điện – Điện tử.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Các linh kiện và module điện tử tích hợp trong hệ thống, bao gồm: vi điều khiển Arduino Uno R3 (vi điều khiển ATmega328P), động cơ một chiều (DC Motor), mạch cầu H điều khiển công suất L298N, cảm biến quang hồng ngoại E3F-DS30CP1, động cơ RC Servo kim loại MG996R, màn hình LCD 16x2 tích hợp mạch chuyển đổi I2C (chip PCF8574), bộ nguồn xung tổ ong 12V 10A và module hạ áp DC-DC LM2596.
  • Phạm vi nghiên cứu:
    • Không gian và quy mô: Giới hạn trong quy mô mô hình thực nghiệm phòng lab, đáp ứng kiểm đếm vật thể cơ học trên băng tải đơn hướng.
    • Phạm vi kỹ thuật: Khảo sát nguyên lý hoạt động phần cứng, thiết kế sơ đồ nguyên lý, lập trình giải thuật trên nền tảng Arduino IDE, mô phỏng hoạt động mạch và kiểm thử thực nghiệm trên mô hình thực tế.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và thiết bị phần cứng sử dụng

Đề tài dựa trên nền tảng lý thuyết về kỹ thuật xung số, điện tử cơ bản, truyền động điện và kỹ thuật vi điều khiển. Hệ thống phần cứng bao gồm các thông số kỹ thuật chi tiết sau:

Thiết bị / Module Thông số kỹ thuật chính Vai trò trong hệ thống
Arduino Uno R3 Vi điều khiển ATmega328P (16 MHz); Chip nạp ATmega16U2; 32 KB Flash, 2 KB SRAM, 1 KB EEPROM; 14 chân Digital I/O (6 chân PWM), 6 chân Analog In; Dòng I/O: 20 mA/chân. Trung tâm xử lý dữ liệu, nhận tín hiệu cảm biến, tính toán số đếm và phát xung điều khiển cơ cấu chấp hành.
Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30CP1 Ngõ ra Transistor PNP - Open Collector; Nguồn cấp 6–36V DC; Khoảng cách phát hiện 5–30 cm (chỉnh bằng biến trở); Dòng tải < 300 mA; Vỏ nhựa ABS chống nước, LED báo đỏ. Phát hiện vật thể cắt qua tia hồng ngoại trên băng tải, gửi tín hiệu mức cao (HIGH) về vi điều khiển.
Động cơ DC & Mạch L298N IC L298 gồm 2 mạch cầu H; Điện áp hoạt động 5–30V DC; Dòng cực đại 2A/cầu, công suất 25W/cầu; Điều khiển qua các chân IN1–IN4, ENA, ENB. Kéo dây đai băng tải chuyển động đơn hướng; cho phép điều chỉnh tốc độ qua tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM).
Động cơ Servo MG996R Analog RC Servo; Bộ truyền động bánh răng kim loại; Điện áp hoạt động 4.8V–6V; Lực kéo (torque): 4.4 kg-cm (4.8V) và 11 kg-cm (6V); Góc quay 0°–180°. Thực hiện thao tác cơ học gạt sản phẩm sang nhánh phân loại dựa trên chu kỳ xung PWM (1 ms = 0°, 1.5 ms = 90°, 2 ms = 180°).
Màn hình LCD 16x2 & Module I2C Màn hình 16 ký tự x 2 dòng (chip điều khiển HD44780); Module I2C dùng chip PCF8574 (địa chỉ 0x27 hoặc 0x3F); Giao tiếp qua 2 dây SDA và SCL; Tốc độ truyền chuẩn 100 kHz. Hiển thị thông tin trực quan: Dòng 1 hiển thị "DEM SO LUONG SP", Dòng 2 hiển thị "SO LUONG: [giá trị]".
Nguồn tổ ong 12V 10A Điện áp vào: 100–240V AC; Điện áp ra: 12V DC; Dòng tải tối đa: 10A (công suất 120W); Hiệu suất 85%–90%; Tích hợp bảo vệ quá tải, quá áp, ngắn mạch. Cung cấp nguồn tổng công suất cao cho toàn hệ thống và cấp trực tiếp cho mạch công suất động cơ DC.
Mạch hạ áp Buck LM2596 Nguồn vào: 4V–40V DC; Nguồn ra: 1.23V–37V DC; Dòng ra định mức: 3A; Tần số chuyển mạch cố định 150 kHz; Hiệu suất chuyển đổi cực đại 92%. Hạ áp từ 12V DC xuống mức chuẩn 5V DC có độ gợn sóng thấp để nuôi Arduino, cảm biến hồng ngoại và servo.

Phương pháp nghiên cứu

  1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập, phân tích tài liệu chuyên ngành về kỹ thuật vi điều khiển, nguyên lý biến đổi điện áp đóng cắt (Switching Regulators), cấu tạo cảm biến quang điện và giao thức truyền thông nối tiếp nối tiếp I2C.
  2. Phương pháp mô phỏng phần mềm:
    • Sử dụng phần mềm Proteus để xây dựng và kiểm tra sơ đồ nguyên lý mạch điện tử.
    • Sử dụng phần mềm Fritzing để vẽ sơ đồ nối dây thực tế và kiểm tra tính trực quan trước khi lắp ráp.
    • Sử dụng môi trường Arduino IDE để soạn thảo, biên dịch mã nguồn và nạp chương trình điều khiển cho ATmega328P.
  3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Lắp ráp các khối mạch phần cứng thực tế, đấu nối ngoại vi, hiệu chỉnh biến trở độ nhạy cảm biến và chạy thử nghiệm hệ thống để đo lường độ chính xác của cơ cấu đếm và phân loại.

Thiết kế và thi công hệ thống

Hệ thống điều khiển băng tải được tổ chức thành cấu trúc 8 khối chức năng liên kết chặt chẽ:

Chi tiết các khối chức năng

  1. Khối nguồn: Nguồn xoay chiều dân dụng 220V AC được cấp vào nguồn xung tổ ong để hạ và chỉnh lưu thành 12V DC (10A). Điện áp 12V này một mặt cấp trực tiếp cho chân công suất của mạch L298N nuôi động cơ băng tải, mặt khác được đưa qua module hạ áp Buck LM2596. Với tần số đóng cắt 150 kHz thông qua mạch cuộn cảm và tụ lọc, LM2596 tạo ra điện áp ổn định 5V DC cấp cho vi điều khiển Arduino Uno R3, mạch logic, cảm biến và servo.
  2. Khối phát và khối thu (Cảm biến quang): Tích hợp bên trong cảm biến E3F-DS30CP1. Đèn IR LED phát chùm tia hồng ngoại được điều chế tần số (khoảng 38 kHz) để tránh nhiễu quang từ môi trường ngoài. Khi có sản phẩm đi qua, tia hồng ngoại phản xạ trở lại photodiode thu, mạch khuếch đại bên trong kích hoạt ngõ ra PNP chuyển từ mức thấp lên mức cao (HIGH, tương ứng tín hiệu Digital đưa về chân số 7 của Arduino).
  3. Khối đếm và khối giải mã (Arduino Uno R3):
    • Bộ nhớ Flash (32 KB): Lưu trữ chương trình điều khiển chính.
    • Bộ nhớ SRAM (2 KB): Lưu trữ biến đếm sản phẩm tức thời và trạng thái logic của cảm biến.
    • Bộ nhớ EEPROM (1 KB): Lưu trữ trạng thái cuối cùng của hệ thống khi mất nguồn.
    • Khối giải mã: Nhận tín hiệu logic từ chân 7, xử lý tăng giá trị biến đếm, đồng thời đóng gói dữ liệu theo chuẩn giao tiếp I2C (chân A4 - SDA, chân A5 - SCL) và xuất xung PWM tại chân số 9 để điều khiển góc quay của servo.
  4. Khối hiển thị: Module PCF8574 nhận dữ liệu chuỗi từ vi điều khiển qua bus I2C, giải mã thành dữ liệu song song 8-bit truyền đến IC HD44780 của màn hình LCD 16x2 để hiển thị giá trị đếm theo định dạng cố định.
  5. Khối truyền động: Mạch cầu H L298N nhận tín hiệu logic từ Arduino qua các chân IN3, IN4 để điều khiển hướng quay của động cơ DC kéo băng chuyền, chân ENB nhận xung PWM để khống chế tốc độ băng tải.
  6. Khối phân loại: Động cơ servo MG996R nhận xung PWM từ chân 9 của Arduino. Khi đếm nhận diện sản phẩm cần gạt, vi điều khiển phát chuỗi xung có độ rộng tương ứng (từ 1 ms đến 2 ms) điều khiển tay gạt xoay từ góc 0° sang 90° hoặc 180° để đẩy sản phẩm ra khỏi luồng chính, sau đó tự động quay về vị trí ban đầu.

Lưu đồ giải thuật hệ thống

Chu trình vận hành của hệ thống diễn ra tuần tự theo các bước:

  1. Khởi tạo: Thiết lập cổng giao tiếp I2C, khởi tạo màn hình LCD, cấu hình ngõ vào cho cảm biến (Chân 7) và ngõ ra xung PWM cho Servo (Chân 9), gán giá trị biến đếm Count = 0.
  2. Kiểm tra trạng thái cảm biến: Đọc tín hiệu số từ cảm biến hồng ngoại. Nếu không có sản phẩm (mức LOW), tiếp tục chu kỳ quét.
  3. Xử lý đếm và hiển thị: Khi phát hiện sản phẩm (cảm biến xuất mức HIGH), biến đếm tự động tăng lên 1 đơn vị (Count = Count + 1). Giá trị mới được gửi qua I2C để cập nhật tức thì lên dòng 2 của màn hình LCD 16x2.
  4. Kích hoạt phân loại: Arduino phát xung điều khiển Servo MG996R quay góc định trước để thực hiện gạt sản phẩm, sau đó phát xung hồi vị đưa cơ cấu gạt về trạng thái chờ.
  5. Kiểm tra lặp: Hệ thống kiểm tra điều kiện kết thúc; nếu tiếp tục có sản phẩm, quy trình tự động lặp lại liên tục.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về đề tài

Chương 1 làm rõ bối cảnh tự động hóa trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, nhấn mạnh vai trò của băng tải và các cơ cấu phân loại tự động trong việc tối ưu hóa năng suất nhà máy. Tác giả xác định mục đích nghiên cứu, tính cấp thiết và tính mới của giải pháp tích hợp giao tiếp I2C kết hợp hạ áp nguồn tập trung. Chương này cũng phân định rõ ràng đối tượng nghiên cứu (các linh kiện điện tử cụ thể), phạm vi nghiên cứu (mô hình đếm từ 0 đến >100 sản phẩm có khả năng reset) cùng phương pháp luận nghiên cứu kết hợp giữa khảo cứu tài liệu và thực nghiệm phần cứng.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 trình bày chi tiết cấu tạo, nguyên lý làm việc, thông số kỹ thuật và sơ đồ phân bố chân của từng thành phần linh kiện:

  • Arduino Uno R3: Khảo sát kiến trúc vi điều khiển ATmega328P, chức năng các cổng Digital I/O, cổng Analog, giao tiếp UART, chuẩn nạp ICSP và bản đồ bộ nhớ (Flash, SRAM, EEPROM).
  • Mạch điều khiển L298N và Động cơ DC: Trình bày cấu trúc stator, rotor, chổi than của động cơ DC cùng cấu tạo 2 mạch cầu H tích hợp diode bảo vệ trên IC L298 để đảo chiều và điều chế tốc độ bằng xung PWM.
  • Cảm biến hồng ngoại E3F-DS30CP1: Khảo sát nguyên lý thu phát ánh sáng hồng ngoại biến điệu, cấu trúc ngõ ra Transistor PNP cực thu hở và dải điện áp công nghiệp 6–36V DC.
  • Động cơ Servo MG996R: Trình bày cơ chế điều khiển góc quay vòng kín qua độ rộng xung PWM (1 ms – 2 ms), phân tích ưu thế chịu tải của bộ bánh răng kim loại với mô-men xoắn đạt tới 11 kg-cm ở điện áp 6V.
  • Màn hình LCD 16x2 và giao thức I2C: Phân tích vi mạch HD44780 và chip mở rộng cổng PCF8574, giải thích cơ chế truyền thông hai dây SDA/SCL trên bus I2C với tốc độ 100 kHz và cấu trúc địa chỉ 7-bit.
  • Bộ nguồn tổ ong 12V 10A và Mạch hạ áp LM2596: Thuyết minh nguyên lý chuyển đổi AC-DC cách ly và cơ chế hạ áp đóng cắt (Buck Converter) của IC LM2596 qua 2 pha đóng/ngắt cuộn cảm ở tần số 150 kHz.

Chương 3: Thiết kế và thi công mạch

Nội dung chương 3 tập trung vào khâu hiện thực hóa kỹ thuật:

  • Thiết lập sơ đồ khối tổng quát gồm 8 khối chức năng và phân tích chi tiết sơ đồ nguyên lý của từng khối.
  • Xây dựng lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống phục vụ cho quá trình lập trình mã nguồn trên Arduino IDE.
  • Triển khai mô phỏng nguyên lý trên phần mềm Proteus và bố trí đấu nối trực quan trên Fritzing.
  • Trình bày quy trình thi công, lắp ráp hoàn thiện phần cứng mô hình băng tải thực tế.

Chương 4: Thực nghiệm

Chương 4 ghi nhận các kết quả thu được từ quá trình chạy thử nghiệm mô hình trong điều kiện thực tế:

  • Đánh giá khả năng phát hiện vật thể và độ chính xác của bộ đếm khi sản phẩm di chuyển liên tục qua tầm quét cảm biến.
  • Đánh giá độ ổn định của màn hình hiển thị LCD qua giao thức I2C, thời gian trễ và khả năng đáp ứng của động cơ Servo MG996R trong thao tác gạt sản phẩm.
  • Tổng hợp các ưu điểm về tính gọn nhẹ, tính ổn định của mạch nguồn và chỉ ra các nhược điểm phần cứng cần cải tiến.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương cuối cùng tổng kết mức độ hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu so với mục tiêu đề ra ban đầu của Đồ án 1, khẳng định mô hình đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật và đề xuất các phương hướng mở rộng chức năng trong tương lai.


Kết quả và đóng góp

Kết quả thực nghiệm chính

  • Thi công hoàn chỉnh mô hình phần cứng băng tải tích hợp hệ thống đếm và phân loại sản phẩm tự động, hoạt động ổn định và chính xác.
  • Mạch đếm thực hiện đếm chính xác số lượng sản phẩm trong dải từ 0 đến trên 100 sản phẩm mà không xảy ra hiện tượng đếm sót hay đếm trùng xung.
  • Màn hình LCD 16x2 hiển thị thông tin rõ ràng, sắc nét thông qua module chuyển đổi I2C, cập nhật tức thời số lượng sản phẩm ("SO LUONG: [giá trị]") và hỗ trợ chức năng thiết lập lại (reset) về trạng thái 0 ban đầu.
  • Cơ cấu servo MG996R đáp ứng chính xác theo góc điều khiển PWM, tạo lực gạt ổn định nhờ bộ truyền động bánh răng kim loại có mô-men xoắn cao (lên tới 11 kg-cm).
  • Mạch hạ áp LM2596 hoạt động ổn định ở tần số 150 kHz, chuyển đổi hiệu quả từ nguồn 12V DC xuống 5V DC nuôi toàn bộ vi điều khiển và linh kiện ngoại vi an toàn, không gây sụt áp hệ thống.

Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp một mô hình thực nghiệm hoàn chỉnh, có tính ứng dụng sư phạm cao, phục vụ trực tiếp cho việc rèn luyện kỹ năng lập trình vi điều khiển, kỹ năng thiết kế mạch và kỹ thuật ghép nối ngoại vi cho sinh viên ngành Điện – Điện tử.
  • Chuẩn hóa tài liệu hướng dẫn kỹ thuật, sơ đồ khối, lưu đồ giải thuật và quy trình kết nối các module phổ biến (Arduino, I2C LCD, L298N, Servo công suất) thành một hệ thống tự động hóa mạch lạc.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

  • Mô hình hiện tại mới chỉ được thiết kế và chế tạo ở quy mô phòng thí nghiệm (quy mô học thuật), kích thước và tải trọng băng tải còn giới hạn.
  • Cơ cấu phân loại chỉ dừng lại ở mức cơ bản thông qua phát hiện sự hiện diện của vật thể bằng cảm biến hồng ngoại và gạt bằng servo, chưa tích hợp phân loại đa tiêu chí (chưa phân loại theo kích thước, màu sắc hay khối lượng).
  • Hệ thống hoạt động độc lập, chưa có module truyền thông dữ liệu lên máy tính hoặc kết nối mạng công nghiệp để lưu trữ dữ liệu sản xuất vào cơ sở dữ liệu tập trung.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo

  • Nghiên cứu và tích hợp thêm tính năng kết nối hệ thống với máy tính thông qua cổng truyền thông nối tiếp UART hoặc giao tiếp mạng.
  • Xây dựng phần mềm giao diện giám sát trên máy tính và phát triển cơ chế lưu trữ cơ sở dữ liệu đếm sản phẩm phục vụ quản lý sản xuất theo thời gian thực.
  • Nâng cấp cơ cấu phân loại đa dạng hơn, kết hợp thêm các loại cảm biến màu sắc, cảm biến kim loại hoặc cảm biến trọng lượng (Loadcell).

Giá trị tham khảo

Báo cáo đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật: Đặc biệt là sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện – Điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Cơ điện tử và Kỹ thuật Robot đang thực hiện Đồ án môn học, Đồ án 1 hoặc khóa luận tốt nghiệp về hệ thống nhúng và tự động hóa cơ bản.
  • Người làm đề tài về hệ thống phân loại: Cung cấp tài liệu tham khảo trực tiếp về cấu hình phần cứng, cách ly nguồn công suất và nguồn điều khiển (12V/5V), cũng như giải pháp tối ưu hóa chân cắm bằng giao thức I2C cho màn hình LCD.
  • Các phần đáng tham khảo nhất trong văn bản:
    • Mục thuyết minh thông số và sơ đồ chân chi tiết của các linh kiện công nghiệp/bán công nghiệp (cảm biến PNP E3F-DS30CP1, mạch hạ áp xung LM2596, module L298N).
    • Sơ đồ 8 khối chức năng và lưu đồ giải thuật điều khiển hệ thống đếm – hiển thị – phân loại tại Chương 3.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hệ thống cần sử dụng module hạ áp LM2596 thay vì dùng trực tiếp nguồn 5V từ cổng USB của Arduino?

Nguồn tổng của hệ thống là nguồn tổ ong 12V 10A dùng để cấp dòng lớn cho động cơ DC của băng chuyền qua mạch L298N. Do vi điều khiển Arduino, cảm biến hồng ngoại và động cơ servo MG996R đều sử dụng điện áp 5V, việc tích hợp mạch hạ áp Buck LM2596 (tần số 150 kHz, dòng tải tối đa 3A) giúp biến đổi trực tiếp từ 12V xuống 5V một cách hiệu quả (hiệu suất đến 92%), đảm bảo đủ công suất dòng điện cho servo khi gạt tải nặng và tránh gây quá nhiệt hoặc sụt áp cho bộ ổn áp tích hợp trên bo mạch Arduino.

2. Module I2C mang lại ưu điểm gì khi kết hợp với màn hình LCD 16x2 trong đồ án này?

Màn hình LCD 16x2 truyền thống chuẩn HD44780 đòi hỏi tối thiểu từ 6 đến 16 chân kết nối vật lý với vi điều khiển. Khi sử dụng kèm module chuyển đổi I2C dựa trên chip PCF8574, hệ thống chỉ cần 4 dây kết nối (VCC, GND và 2 dây tín hiệu SDA, SCL). Điều này giúp tiết kiệm tối đa tài nguyên chân Digital I/O của vi điều khiển ATmega328P để dành cho các cơ cấu chấp hành khác như mạch cầu L298N và Servo.

3. Cảm biến quang E3F-DS30CP1 gửi tín hiệu gì về Arduino khi phát hiện sản phẩm?

Cảm biến E3F-DS30CP1 sử dụng cấu trúc ngõ ra Transistor PNP cực thu hở (Open Collector). Khi có sản phẩm đi qua vùng quét trong phạm vi 5–30 cm, chùm tia hồng ngoại biến điệu phản xạ về đầu thu kích hoạt mạch điện tử, làm xuất hiện tín hiệu điện áp mức cao (HIGH) tại dây tín hiệu (dây Signal kết nối với chân Digital số 7 của Arduino), từ đó vi điều khiển nhận biết để kích hoạt lệnh tăng biến đếm.

4. Động cơ Servo MG996R được điều khiển góc quay để phân loại sản phẩm theo nguyên lý nào?

Servo MG996R nhận tín hiệu điều khiển dạng xung PWM với chu kỳ chuẩn 20 ms từ chân số 9 của Arduino. Góc quay trục servo từ 0° đến 180° được xác định chính xác dựa trên độ rộng mức cao của xung điều khiển: độ rộng xung 1 ms điều khiển servo về vị trí 0°, độ rộng xung 1.5 ms điều khiển góc 90° và độ rộng xung 2 ms điều khiển góc quay đến 180°.

5. Dữ liệu đếm và trạng thái được lưu trữ trong các vùng nhớ nào của Arduino Uno R3?

Vi điều khiển ATmega328P phân bổ dữ liệu trên 3 khối bộ nhớ riêng biệt:

  • Bộ nhớ Flash (32 KB): Lưu trữ toàn bộ mã nguồn chương trình điều khiển và bảng ký tự hiển thị.
  • Bộ nhớ SRAM (2 KB): Lưu trữ các biến tạm thời trong quá trình hoạt động, bao gồm giá trị biến đếm sản phẩm và trạng thái logic tức thời của chân cảm biến.
  • Bộ nhớ EEPROM (1 KB): Lưu trữ trạng thái cấu hình hoặc số liệu cần duy trì ngay cả khi hệ thống bị ngắt nguồn đột ngột.

Kết luận

Báo cáo Đồ án 1 của nhóm sinh viên Trường Đại học Công Thương TP. Hồ Chí Minh đã hoàn thành xuất sắc mục tiêu nghiên cứu và thi công mô hình băng tải đếm sản phẩm hiển thị trên màn hình LCD kết hợp phân loại tự động. Hệ thống được thiết kế hoàn chỉnh từ kiến trúc phần cứng 8 khối, tích hợp tối ưu giao tiếp I2C và giải pháp hạ áp xung LM2596 an toàn, đến thuật toán điều khiển chính xác trên nền tảng vi điều khiển ATmega328P. Công trình mang tính ứng dụng thực tiễn và giá trị sư phạm cao, tạo nền tảng vững chắc để mở rộng phát triển thành các hệ thống phân loại công nghiệp quy mô lớn kết hợp giám sát trên máy tính trong tương lai.