Đồ án: Thiết Kế và Chế Tạo Máy Cắt Dây Tự Động (SPKT Hưng Yên)

Đồ án nghiên cứu máy cắt dây tự động, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán ., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Hoàng Trung Việt
• Người hướng dẫn: Thầy Đặng Văn Khanh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên
• Chuyên ngành: Điện - Điện tử
• Đề tài: Thiết Kế, Chế Tạo Máy Cắt Dây Tự Động
• Loại tài liệu: Đồ án chuyên ngành
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hưng Yên

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Giới thiệu đề tài
• 1.2. Phân tích đề tài
• 1.2.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2.2. Yêu cầu thiết kế
• 1.2.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3. Sơ đồ và các chức năng của các khối
• 1.3.1. Sơ đồ khối
• 1.3.2. Chức năng của các khối
• 1.4. Tìm hiểu các linh kiện cần dùng
• 1.4.1. Vi điều khiển PIC16F877A
• 1.4.2. Xilanh khí nén
• 1.4.3. Module Tăng Áp DC-DC
• 2. CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH
• 2.1. Thiết kế cho từng khối
• 2.1.1. Khối vi điều khiển
• 2.1.2. Khối hiển thị
• 2.1.3. Khối điều khiển động cơ
• 2.1.4. Khối điều khiển Xilanh
• 2.2. Thiết kế phần mềm
• 2.2.1. Chương trình
• 2.3. Hiệu chỉnh và hoàn thành sản phẩm
• 3. CHƯƠNG III: KẾT LUẬN
• LỜI MỞ ĐẦU

Tóm tắt

I. Giới Thiệu Tổng Quan Về Máy Cắt Dây Tự Động Hiện Nay

Trong bối cảnh phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực điện tử và tự động hóa, máy cắt dây tự động ngày càng chứng tỏ vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí, và mang lại nhiều lợi ích thiết thực. So với các phương pháp cắt dây thủ công hay sử dụng máy móc truyền thống, máy cắt dây tự động, đặc biệt là máy cắt dây CNC và máy cắt dây EDM, là một bước tiến vượt bậc với công nghệ cắt dây hiện đại, giúp tăng hiệu suất và giảm thiểu sai số. Máy cắt dây điện tự động được thiết kế thân thiện với môi trường sản xuất, tiết kiệm thời gian và không gian. Hơn nữa, khả năng hoạt động tự động giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, tăng tính an toàn cho người lao động, và cho phép công nhân tập trung vào các công đoạn khác. Giá thành của máy cắt dây trong thực tế vẫn còn khá cao, đây là một thách thức lớn. Nhóm sinh viên đã chọn đề tài “Máy cắt dây tự động” để thực hiện với mong muốn đóng góp vào sự phát triển và ứng dụng rộng rãi của công nghệ này. Tham khảo một số máy cắt dây điện như: Máy cắt và tuốt dây điện tự động FOUNG-E FE-220, Máy cắt dây cáp điện SCHLEUNIGER EcoCut 3200, Máy cắt và tuốt dây điện tự động C377A, Máy cắt dây điện cho khuôn mẫu và các bộ phận kim loại, Máy cắt dây điện dùng kìm.

1.1. Lịch Sử Phát Triển của Công Nghệ Cắt Dây

Công nghệ cắt dây đã trải qua một quá trình phát triển dài, từ các phương pháp thủ công sơ khai đến các hệ thống tự động hiện đại. Sự ra đời của máy cắt dây CNC đánh dấu một bước ngoặt lớn, cho phép cắt các vật liệu phức tạp với độ chính xác cao. Theo thời gian, các cải tiến về vật liệu cắt dây, điều khiển máy cắt dây, và phần mềm máy cắt dây đã giúp nâng cao hiệu suất và mở rộng phạm vi ứng dụng. Sự phát triển của vi xử lý và các hệ thống điều khiển số đã tạo nền tảng cho sự tự động hóa trong quy trình cắt dây, từ đó giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng tính ổn định của quá trình.

1.2. Ưu Điểm Vượt Trội của Máy Cắt Dây Tự Động So Với Phương Pháp Truyền Thống

Máy cắt dây tự động vượt trội hơn hẳn so với các phương pháp truyền thống ở nhiều khía cạnh. Đầu tiên, độ chính xác của quá trình cắt được cải thiện đáng kể nhờ hệ thống điều khiển số và khả năng lập trình chính xác. Thứ hai, năng suất tăng lên do máy có thể hoạt động liên tục và không cần nhiều sự can thiệp của con người. Thứ ba, chi phí sản xuất giảm do giảm thiểu lãng phí vật liệu và thời gian. Cuối cùng, máy cắt dây tự động có thể xử lý các vật liệu và hình dạng phức tạp mà các phương pháp truyền thống khó có thể thực hiện được. Ngoài ra, tự động hóa máy cắt dây còn góp phần cải thiện điều kiện làm việc, giảm nguy cơ tai nạn lao động.

1.3. Các Loại Máy Cắt Dây Phổ Biến trên Thị Trường

Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại máy cắt dây, mỗi loại phù hợp với các ứng dụng và yêu cầu khác nhau. Máy cắt dây CNC là loại phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau. Máy cắt dây EDM sử dụng phương pháp phóng điện để cắt vật liệu, thích hợp cho các vật liệu cứng và khó gia công. Máy cắt dây molypden và máy cắt dây đồng là hai loại máy sử dụng dây cắt làm từ các vật liệu tương ứng. Các loại máy này có thể được phân loại theo kích thước, công suất, và khả năng xử lý vật liệu. Sự lựa chọn loại máy phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng, bao gồm loại vật liệu cần cắt, độ chính xác yêu cầu, và ngân sách.

II. Thách Thức và Vấn Đề Khi Sử Dụng Máy Cắt Dây Tự Động

Mặc dù có nhiều ưu điểm, máy cắt dây tự động cũng đối mặt với không ít thách thức và vấn đề. Giá thành đầu tư ban đầu cao là một rào cản lớn đối với nhiều doanh nghiệp, đặc biệt là các doanh nghiệp nhỏ và vừa. Vấn đề sai số máy cắt dây cũng cần được quan tâm, vì sai số có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Việc bảo trì máy cắt dây và sửa chữa máy cắt dây đòi hỏi kỹ thuật chuyên môn cao và chi phí không nhỏ. Ngoài ra, việc lập trình và vận hành máy cũng đòi hỏi người vận hành phải có kiến thức và kỹ năng nhất định. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của máy. Vì vậy, cần có các giải pháp để giảm thiểu các tác động tiêu cực và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Độ Chính Xác của Máy Cắt Dây

Độ chính xác của máy cắt dây chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau. Đầu tiên, chất lượng của dây cắt và hệ thống dẫn dây có vai trò quan trọng. Dây cắt cần phải có độ bền cao, độ đồng đều, và được dẫn hướng một cách chính xác. Thứ hai, độ ổn định của hệ thống điều khiển và các bộ phận cơ khí ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của quá trình cắt. Các rung động, độ rơ, và sai số của các bộ phận cơ khí cần được giảm thiểu. Thứ ba, các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm có thể gây ra sự biến dạng của vật liệu và ảnh hưởng đến độ chính xác. Cuối cùng, kỹ năng và kinh nghiệm của người vận hành cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác của máy.

2.2. Chi Phí Bảo Trì và Sửa Chữa Máy Cắt Dây Tự Động Giải Pháp

Chi phí bảo trì máy cắt dây và sửa chữa máy cắt dây có thể là một gánh nặng đối với nhiều doanh nghiệp. Để giảm thiểu chi phí này, cần thực hiện bảo trì định kỳ theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Việc kiểm tra và thay thế các bộ phận hao mòn kịp thời có thể ngăn ngừa các sự cố lớn. Ngoài ra, nên lựa chọn các nhà cung cấp dịch vụ bảo trì uy tín và có kinh nghiệm. Việc đào tạo nhân viên kỹ thuật để có thể tự thực hiện các công việc bảo trì đơn giản cũng có thể giúp giảm chi phí. Cuối cùng, nên cân nhắc mua các gói bảo hành mở rộng để được hỗ trợ kỹ thuật và sửa chữa trong thời gian dài.

2.3. Các Rủi Ro và Biện Pháp An Toàn Khi Vận Hành Máy Cắt Dây

Vận hành máy cắt dây tiềm ẩn nhiều rủi ro về an toàn lao động. Các rủi ro bao gồm nguy cơ bị điện giật, bị thương do các bộ phận chuyển động, và tiếp xúc với các chất độc hại. Để đảm bảo an toàn, cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình an toàn lao động. Người vận hành cần được trang bị đầy đủ các thiết bị bảo hộ cá nhân như găng tay, kính bảo hộ, và quần áo bảo hộ. Máy cần được trang bị các thiết bị an toàn như công tắc dừng khẩn cấp và hệ thống bảo vệ quá tải. Ngoài ra, cần đảm bảo rằng máy được vận hành trong một môi trường an toàn, sạch sẽ, và thông thoáng.

III. Hướng Dẫn Chi Tiết Thiết Kế Máy Cắt Dây Tự Động Hiệu Quả

Thiết kế một máy cắt dây tự động hiệu quả đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức kỹ thuật, kinh nghiệm thực tế, và sự sáng tạo. Quá trình thiết kế cần bắt đầu với việc xác định rõ các yêu cầu kỹ thuật, bao gồm loại vật liệu cần cắt, độ chính xác yêu cầu, và năng suất mong muốn. Tiếp theo, cần lựa chọn các bộ phận và linh kiện phù hợp, bao gồm hệ thống điều khiển, động cơ, dây cắt, và hệ thống dẫn dây. Sơ đồ mạch máy cắt dây cần được thiết kế một cách cẩn thận để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn. Cuối cùng, cần thực hiện mô phỏng máy cắt dây và kiểm tra kỹ lưỡng để phát hiện và khắc phục các lỗi trước khi đưa vào sản xuất.

3.1. Lựa Chọn Linh Kiện Máy Cắt Dây Tiêu Chí Quan Trọng

Việc lựa chọn linh kiện máy cắt dây phù hợp là một yếu tố then chốt trong quá trình thiết kế. Hệ thống điều khiển cần phải có khả năng điều khiển chính xác và ổn định quá trình cắt. Động cơ cần phải có đủ công suất và độ chính xác để đáp ứng yêu cầu về năng suất và độ chính xác. Dây cắt cần phải có độ bền cao và khả năng cắt tốt. Hệ thống dẫn dây cần phải đảm bảo dây cắt được dẫn hướng một cách chính xác và ổn định. Ngoài ra, cần xem xét các yếu tố như giá thành, tuổi thọ, và khả năng bảo trì của các linh kiện. Nên lựa chọn các nhà cung cấp uy tín và có kinh nghiệm để đảm bảo chất lượng của các linh kiện.

3.2. Sơ Đồ Mạch Máy Cắt Dây Thiết Kế và Tối Ưu

Sơ đồ mạch máy cắt dây cần được thiết kế một cách cẩn thận để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn. Mạch cần phải có các chức năng như điều khiển động cơ, điều khiển hệ thống dẫn dây, và bảo vệ quá tải. Các linh kiện trong mạch cần được lựa chọn và kết nối một cách hợp lý để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy. Cần tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn điện khi thiết kế mạch. Nên sử dụng các phần mềm thiết kế mạch chuyên dụng để giảm thiểu sai sót và tối ưu hóa thiết kế.

3.3. Mô Phỏng Máy Cắt Dây Tìm Lỗi và Kiểm Tra Thiết Kế

Mô phỏng máy cắt dây là một công cụ hữu ích để kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế trước khi đưa vào sản xuất. Mô phỏng cho phép phát hiện các lỗi thiết kế, dự đoán hiệu suất, và đánh giá độ tin cậy của máy. Có thể sử dụng các phần mềm mô phỏng chuyên dụng để mô phỏng quá trình cắt, chuyển động của các bộ phận, và các yếu tố khác. Nên thực hiện mô phỏng trong các điều kiện khác nhau để đánh giá khả năng hoạt động của máy trong các tình huống khác nhau. Kết quả mô phỏng có thể được sử dụng để điều chỉnh thiết kế và cải thiện hiệu suất của máy.

IV. Phương Pháp Chế Tạo Máy Cắt Dây Tự Động Từ A Đến Z

Quá trình chế tạo máy cắt dây tự động bao gồm nhiều công đoạn khác nhau, từ gia công cơ khí đến lắp ráp và kiểm tra. Gia công cơ khí là công đoạn quan trọng để tạo ra các bộ phận cơ khí chính xác. Lắp ráp đòi hỏi sự tỉ mỉ và cẩn thận để đảm bảo các bộ phận được lắp ráp đúng cách và hoạt động trơn tru. Kiểm tra là công đoạn cuối cùng để đảm bảo máy hoạt động đúng theo yêu cầu kỹ thuật. Cần tuân thủ các quy trình sản xuất và kiểm tra chất lượng để đảm bảo chất lượng của máy. Ngoài ra, cần có các thiết bị và dụng cụ chuyên dụng để hỗ trợ quá trình chế tạo.

4.1. Gia Công Cơ Khí Chính Xác Yếu Tố Quyết Định Chất Lượng

Gia công cơ khí chính xác là một yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của máy cắt dây tự động. Các bộ phận cơ khí cần được gia công với độ chính xác cao để đảm bảo hoạt động trơn tru và giảm thiểu sai số. Các phương pháp gia công cơ khí phổ biến bao gồm tiện, phay, bào, và mài. Nên sử dụng các máy gia công CNC để đạt được độ chính xác cao và năng suất cao. Cần kiểm tra kích thước và hình dạng của các bộ phận sau khi gia công để đảm bảo chúng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

4.2. Lắp Ráp và Kết Nối Đảm Bảo Hoạt Động Trơn Tru

Lắp ráp và kết nối các bộ phận là một công đoạn quan trọng trong quá trình chế tạo máy cắt dây tự động. Các bộ phận cần được lắp ráp đúng cách và kết nối chặt chẽ để đảm bảo hoạt động trơn tru và ổn định. Cần tuân thủ các hướng dẫn lắp ráp và sử dụng các dụng cụ chuyên dụng. Nên kiểm tra các kết nối điện và cơ khí để đảm bảo chúng chắc chắn và an toàn. Ngoài ra, cần đảm bảo các bộ phận chuyển động được bôi trơn đầy đủ để giảm ma sát và tăng tuổi thọ.

4.3. Kiểm Tra và Hiệu Chỉnh Đảm Bảo Yêu Cầu Kỹ Thuật

Kiểm tra và hiệu chỉnh là công đoạn cuối cùng để đảm bảo máy cắt dây tự động hoạt động đúng theo yêu cầu kỹ thuật. Cần kiểm tra các chức năng của máy, bao gồm điều khiển động cơ, điều khiển hệ thống dẫn dây, và bảo vệ quá tải. Nên sử dụng các thiết bị đo kiểm chuyên dụng để đo đạc độ chính xác và hiệu suất của máy. Nếu phát hiện các lỗi, cần thực hiện hiệu chỉnh và sửa chữa kịp thời. Ngoài ra, cần kiểm tra các yếu tố an toàn như công tắc dừng khẩn cấp và hệ thống bảo vệ quá tải.

V. Ứng Dụng Thực Tế và Kết Quả Nghiên Cứu Máy Cắt Dây Tự Động

Máy cắt dây tự động có nhiều ứng dụng thực tế trong các ngành công nghiệp khác nhau. Trong ngành điện tử, máy được sử dụng để cắt dây điện, cáp điện, và các linh kiện điện tử. Trong ngành cơ khí, máy được sử dụng để cắt các vật liệu kim loại và phi kim loại. Trong ngành sản xuất khuôn mẫu, máy được sử dụng để tạo ra các khuôn mẫu chính xác. Ngoài ra, máy còn được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác như ô tô, hàng không, và y tế. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng máy cắt dây tự động có thể giúp tăng năng suất, giảm chi phí, và cải thiện chất lượng sản phẩm.

5.1. Ứng Dụng Máy Cắt Dây Trong Ngành Điện Tử

Trong ngành điện tử, máy cắt dây tự động đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị điện tử. Nó được sử dụng để cắt dây điện, cáp điện, và các linh kiện điện tử với độ chính xác cao. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc sản xuất các thiết bị điện tử nhỏ gọn và phức tạp. Ngoài ra, máy còn được sử dụng để loại bỏ lớp vỏ cách điện của dây điện và cáp điện, giúp tiết kiệm thời gian và công sức so với các phương pháp thủ công. Sự tự động hóa quá trình cắt dây giúp tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất.

5.2. Ứng Dụng Máy Cắt Dây CNC Trong Ngành Cơ Khí

Trong ngành cơ khí, máy cắt dây CNC được sử dụng để cắt các vật liệu kim loại và phi kim loại với độ chính xác cao. Nó có thể cắt các hình dạng phức tạp và các chi tiết nhỏ mà các phương pháp cắt khác khó có thể thực hiện được. Máy được sử dụng trong việc sản xuất các bộ phận máy móc, khuôn mẫu, và các sản phẩm cơ khí khác. Sự tự động hóa quá trình cắt dây giúp tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất. Ngoài ra, nó còn giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu lãng phí vật liệu.

5.3. Ứng Dụng Máy Cắt Dây EDM Trong Sản Xuất Khuôn Mẫu

Trong ngành sản xuất khuôn mẫu, máy cắt dây EDM được sử dụng để tạo ra các khuôn mẫu chính xác và phức tạp. Nó sử dụng phương pháp phóng điện để cắt vật liệu, cho phép tạo ra các chi tiết nhỏ và khó gia công với độ chính xác cao. Máy được sử dụng trong việc sản xuất các khuôn mẫu cho ngành nhựa, kim loại, và các ngành công nghiệp khác. Sự tự động hóa quá trình cắt dây giúp tăng năng suất và giảm chi phí sản xuất. Ngoài ra, nó còn giúp cải thiện chất lượng khuôn mẫu và giảm thiểu thời gian sản xuất.

VI. Kết Luận và Triển Vọng Tương Lai Của Máy Cắt Dây Tự Động

Tóm lại, máy cắt dây tự động là một công nghệ quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Mặc dù vẫn còn một số thách thức, nhưng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy cắt dây tự động sẽ ngày càng trở nên phổ biến và hiệu quả hơn. Trong tương lai, có thể kỳ vọng vào sự ra đời của các loại máy cắt dây tự động thông minh hơn, có khả năng tự học và thích nghi với các điều kiện sản xuất khác nhau. Các nghiên cứu về tự động hóa máy cắt dây sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.

6.1. Xu Hướng Phát Triển Tự Động Hóa Máy Cắt Dây

Xu hướng phát triển tự động hóa máy cắt dây đang tập trung vào việc tích hợp các công nghệ thông minh như trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine Learning). Các máy cắt dây tự động trong tương lai có thể tự động điều chỉnh các thông số cắt dựa trên dữ liệu thu thập được từ các cảm biến và hệ thống giám sát. Điều này giúp tối ưu hóa quá trình cắt, giảm thiểu sai số, và tăng năng suất. Ngoài ra, các máy cắt dây tự động còn có thể tự động phát hiện và khắc phục các sự cố, giảm thiểu thời gian dừng máy và chi phí bảo trì.

6.2. Các Nghiên Cứu Mới Về Vật Liệu Cắt Dây

Các nghiên cứu về vật liệu cắt dây đang tập trung vào việc tìm kiếm các vật liệu có độ bền cao, khả năng cắt tốt, và giá thành hợp lý. Các vật liệu mới như dây cắt kim cương, dây cắt nano, và dây cắt composite đang được nghiên cứu và phát triển. Các vật liệu này có tiềm năng cải thiện đáng kể hiệu suất và tuổi thọ của máy cắt dây tự động. Ngoài ra, các nghiên cứu còn tập trung vào việc phát triển các phương pháp xử lý bề mặt dây cắt để tăng cường khả năng cắt và giảm ma sát.

6.3. Vai Trò Của Phần Mềm Máy Cắt Dây Trong Tương Lai

Phần mềm máy cắt dây đóng vai trò ngày càng quan trọng trong việc điều khiển và quản lý quá trình cắt. Các phần mềm hiện đại có khả năng lập trình phức tạp, mô phỏng quá trình cắt, và tối ưu hóa các thông số cắt. Trong tương lai, các phần mềm máy cắt dây sẽ được tích hợp các công nghệ AI và Machine Learning để tự động điều chỉnh và cải thiện hiệu suất. Ngoài ra, các phần mềm còn có thể kết nối với các hệ thống quản lý sản xuất (MES) và hệ thống hoạch định nguồn lực doanh nghiệp (ERP) để tạo ra một quy trình sản xuất tích hợp và hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 4 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 1.1 Giới thiệu đề tài Trong sự phát triển không ngừng của lĩnh vực điện tử, điện lạnh và viễn thông, máy cắt dây điện được xem là thiết bị chủ lực, có tác dụng nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí sản xuất và đem lại rất nhiều lợi ích. Khác với phương pháp cắt dây điện thủ công hay sử dụng máy móc truyền thống, máy cắt dây điện tự động là dòng máy sử dụng công nghệ cắt dây tự động tiên tiến, hiện đại hàng đầu, giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu tối đa các sai số. Máy cắt dây điện thân thiện với xưởng sản xuất, giúp tiết kiệm thời gian và không gian nhờ thiết kế gọn gàng. Bên cạnh đó, máy cắt dây điện tự động có khả năng hoạt động tự động, công nhân chỉ cần điều khiển và giám sát, đảm bảo an toàn cho người lao động.

Tham khảo một số máy cắt dây điện: Hình 1.1: Máy cắt và tuốt dây điện tự động FOUNG-E FE-220 GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 5 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 Hình 1.2 Máy cắt dây cáp điện SCHLEUNIGER EcoCut 3200 Hình 1.3: máy cắt và tuốt dây điện tự động C377A GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 6 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 Hình 1.4: Máy cắt dây điện cho khuôn mẫu và các bộ phận kim loại Hình 1.5: Máy cắt dây điện dùng kìm GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 7 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 Hiện tại giá thành của máy trong thực tế vẫn còn khá cao. Xuất phát từ thực tế và những lợi ích mà máy mang lại, chúng em quyết định lựa chọn đề tài “ Máy cắt dây điện tự động “ này để thực hiện làm đồ án chuyên nghành.2 Phân tích đề tài 1.1 Mục tiêu của đề tài + Nắm được một cách tổng quan về các phần của mạch. + Hiểu rõ về nguyên lí hoạt động của máy cắt dây điện. +Nghiên cứu về vi điều khiển PIC16f877A để ứng dụng lập trình .2 Yêu cầu thiết kế + Thiết kế mô hình máy cắt dây điện + Thiết kế vị trí đặt động cơ , cơ cấu cắt , mạch điện, LCD + Lập trình + Hoàn thiện, viết báo cáo vv.3 Ý nghĩa của đề tài Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức ngoài thực tế.

Đề tài thiết kế chế tạo thiết bị, mô hình để ứng dụng vào trong sản xuất. Mặt khác cững để các sinh viên trong trường đặc biệt là sinh viên khoa Điện – Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các học sinh, sinh viên khoá sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập.3 Sơ đồ và các chức năng của các khối 1.1 Sơ đồ khối GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 8 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 1.2 Chức năng của các khối - Khối nguồn: có nhiệm vụ cung cấp năng lượng hoạt động cho các khối cảm biến, khối vi xử lý, khối hiển thị. Nguồn cung cấp cho động cơ là 12V, xilanh là 24V, nguồn cung cấp cho khối vi xử lý và khối hiển thị là 5V. -Khối điều khiển: các nút nhấn để xử lý các thông tin và sau đó xuất tín hiệu ra cho khối hiển thị và công suất.

Được thực hiện thông qua vi điều khiển PIC16f877A. - Khối hiển thị: Là LCD 16x2 có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu điều khiển hiển thi nội dung thông tin mà người dùng muốn hiển thị, nội dung đó đã được lập trình bằng phần mềm ở khối điều khiển. - Khối công suất : khuếch đại tín hiệu từ vi xử lí ra để điều khiển động cơ và xilanh - Khối xilanh : thực hiện cơ cấu cắt dây - Khối động cơ : thực hiện đo và đưa dây vào cơ cấu cắt dây 1.4 Tìm hiểu các linh kiện cần dùng 1.1 Vi điều khiển PIC16F877A a. Giới thiệu PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip Technology.

Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 sau đó phát triển lên nhiều dòng khác nhau như: + Pic10F + Pic12F + Pic16F + Pic18F + Pic24F + Pic32F GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 9 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu củamáy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, … b.

Đặc điểm thực thi tốc độ cao CPU RISC là: - Có 35 lệnh đơn. - Thời gian thực hiện tất cả các lệnh là 1 chu kì máy, ngoại trừ lệnh rẽ nhánh là 2. - Tốc độ hoạt động: + Ngõ vào xung clock có tần số 20MHz. + Chu kì lệnh thực hiện lệnh 200ns.

- Có nhiều nguồn ngắt. - Có 3 kiểu định địa chỉ trực tiếp, gián tiếp và tức thời. GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 10 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 c. Cấu trúc đặc biệt của vi điều khiển - Bộ dao động nội chính xác + Sai số ± 1% + Có thể lựa chọn tần số từ 31 kHz đến 8 Mhz bằng phần mềm.

+ Cộng hưởng bằng phần mềm. + Chế độ bắt đầu 2 cấp tốc độ. + Mạch phát hiện hỏng dao động thạch anh cho các ứng dụng quan trọng. + Có chuyển mạch nguồn xung clock trong quá trình hoạt động để tiết kiệm công suất.

- Có chế độ ngủ để tiết kiệm công suất. - Dãy điện áp hoạt động rộng từ 2V đến 5,5V. - Tầm nhiệt độ làm việc theo chuẩn công nghiệp. - Có mạch reset khi có điện (Power On Reset – POR).

- Có bộ định thời chờ ổn định điện áp khi mới có điện (Power up Timer – PWRT) và bộ định thời chờ dao động hoạt động ổn định khi mới cấp điện (Oscillator Startup Timer – OST). - Có mạch tự động reset khi phát hiện nguồn điện cấp bị sụt giảm, cho phép lựa chọn bằng phần mềm (Brown out Reset – BOR). - Có bộ định thời giám sát (Watchdog Timer – WDT) dùng dao động trong chip cho phép bằng phần mềm (có thể định thời lên đến 268 giây). - Đa hợp ngõ vào reset với ngõ vào có điện trở kéo lên.

- Có bảo vệ code đã lập trình. - Bộ nhớ Flash cho phép xóa và lập trình 100,000 lần. - Bộ nhớ Eeprom cho phép xóa và lập trình 1,000,000 lần và có thể tồn tại trên 40 năm. - Cho phép đọc/ghi bộ nhớ chương trình khi mạch hoạt động.

- Có tích hợp mạch gỡ rối. Cấu trúc nguồn công suất thấp - Chế độ chờ: dòng tiêu tán khoảng 50nA, sử dụng nguồn 2V. - Dòng hoạt động. + 11µA ở tần số hoạt động 32kHz, sử dụng nguồn 2V.

GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 11 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 + 220µA ở tần số hoạt động 4MHz, sử dụng nguồn 2V. - Bộ định thời Watchdog Timer khi hoạt động tiêu thụ 1,4µA, điện áp 2V. Cấu trúc ngoại vi - Có 35 chân I/O cho phép lựa chọn hướng độc lập: + Mỗi ngõ ra có thể nhận/cấp dòng lớn khoảng 25mA nên có thể trực tiếp điều khiển led + Có các port báo ngắt khi có thay đổi mức logic. + Có các port có điện trở kéo lên bên trong có thể lập trình.

+ Có ngõ vào báo thức khỏi chế độ công suất cực thấp. - Có module so sánh tương tự: + Có 2 bộ so sánh điện áp tương tự + Có module nguồn điện áp tham chiếu có thể lập trình. + Có nguồn điện áp tham chiếu cố định có giá trị bằng 0,6V. + Có các ngõ vào và các ngõ ra của bộ so sánh điện áp.

+ Có chế độ chốt SR. - Có bộ chuyển đổi tương tự sang số: Có 14 bộ chuyển đổi tương tự với độ phân giải 10 bit. - Có timer0: 8 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình. - Có timer1: + 16 bit hoạt động định thời/đếm xung ngoại có bộ chia trước có thể lập trình.

+ Có ngõ vào cổng của timer1 để có thể điều khiển timer1 đếm từ tín hiệu bên ngoài. + Có bộ dao động công suất thấp có tần số 32kHz. - Có timer2: 8 bit hoạt động định thời với thanh ghi chu kỳ, có bộ chia trước và chia sau. - Có module capture, compare và điều chế xung PWM+ nâng cao + Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với độ phân giải cao nhất là 12,5ns.

+ Có bộ điều chế xung PWM với số kênh ngõ ra là 1, 2 hoặc 4, có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz. + Có ngõ ra PWM điều khiển lái. GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 12 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 - Có module capture, compare và điều chế xung PWM + Có bộ capture 16 bit có thể đếm được xung với chu kỳ cao nhất là 12,5ns. + Có bộ so sánh 16 bit có thể so sánh xung đếm với chu kỳ lớn nhất là 200ns + Có bộ điều chế xung PWM có thể lập trình với tần số lớn nhất là 20kHz.

- Có thể lập trình trên bo ISP thông qua 2 chân. - Có module truyền dữ liệu nối tiếp đồng bộ MSSP hổ trợ chuẩn truyền 3 dây SPI, chuẩn I2C ở 2 chế độ chủ và tớ. Cấu trúc của vi điều khiển Các khối bên trong vi điều khiển bao gồm: - Có khối thanh ghi định cấu hình cho vi điều khiển. - Có khối bộ nhớ chương trình có nhiều dung lượng cho 5 loại khác nhau.

- Có khối bộ nhớ ngăn xếp 8 cấp (8 level stack). - Có khối bộ nhớ Ram cùng với thanh ghi FSR để tính toán tạo địa chỉ cho 2 cách truy xuất gián tiếp và trực tiếp. GVHD: Thầy Đặng Văn Khanh Page | 13 Trường Đại học SPKT Hưng Yên December 30, 1899 - Có thanh ghi lệnh (Instruction register) dùng để lưu mã lệnh nhận về từ bộ nhớ chương trình.