Chương 1: Tổng Quan. Chương này trình bày vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Giới thiệu các linh kiện, thiết bị sử dụng thiết kế hệ thống, các chuẩn truyền, giao thức.
Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế. Tính toán thiết kế, đưa ra sơ đồ nguyên lí của hệ thống. Chương 4: Thiết Kế Hệ Thống. Thiết kế hệ thống, lưu đồ, đưa ra giải thuật và chương trình.
Chương 5: Kết Quả - Nhận Xét - Đánh Giá Đưa ra kết quả đạt được sau một thời gian nghiên cứu, một số hình ảnh của hệ thống, đưa ra những nhận xét, đánh giá toàn bộ hệ thống. Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển. Trình bày những kết luận về hệ thống những phần làm rồi và chưa làm, đồng thời nếu ra hướng phát triển cho hệ thống. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
CƠ SỞ SÀNG LỌC CÀ CHUA Trong một dây chuyền hệ thống sản xuất bất kỳ của nhà máy, xí nghiệp nào cũng đều chia thành nhiều công đoạn khác nhau, kết quả xử lý của công đoạn này là bắt đầu của một công đoạn khác. Cụ thể, nhóm sẽ xây dựng một hệ thống nằm trong một công đoạn của quá trình xử lý quả cà chua: Công đoạn sàng lọc cà chua theo màu sắc để phân loại quả chín và chưa chín thông qua các loại cảm biến màu sắc làm tiền xử lý và xi-lanh khí nén làm nhiệm vụ tác động cơ học nhằm phân loại. Hệ thống có thể nằm trước hoặc sau một quá trình như cân, rửa, kiểm tra kích thước. Dựa trên yêu cầu về xây dựng một hệ thống sàng lọc cà chua bằng màu sắc các thành phần thiết bị cơ bản gồm: Thiết bị đầu vào: Nút nhấn, cảm biến màu, cảm biến tiệm cận, MCB.
Thiết bị điều khiển trung tâm: Arduino, PLC. Thiết bị đầu ra: Led, Động cơ AC, Van, Xi – lanh. Hệ thống sàng lọc Hình 2. Quả được sàng lọc BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2.1 Cảm biến màu sắc a. Nguyên lý chung Cảm biến màu hoạt động dựa trên nguyên tắc hấp thụ và phản xạ ánh sáng. Chuyển đổi cường độ ánh sáng thành tần số hoặc giá trị điện áp. Sau đó tần số, giá trị điện áp này được đưa qua một bộ chuyển đổi.
Chính tần số hoặc giá trị điện áp này sẽ quyết định màu sắc đã cảm nhận được. Mỗi cảm biến có bộ lọc màu, nó chỉ cho phép nhận biết một màu và các màu khác sẽ bị chặn lại. Ví dụ khi lựa chọn các bộ lọc màu đỏ thì chỉ có ánh sáng tới là màu đỏ mới có thể được thông qua, màu xanh và màu xanh lá cây sẽ được ngăn chặn, nên chúng ta nhận được ánh sáng đỏ và tương tự các màu khác cũng vậy Cảm biến khi có ánh sáng và chuyển đổi nó thành tần số nhất định. sau đó tần số này được đưa vào một bộ chuyển đổi tần số.
Tần số được tạo ra, tương ứng với màu sắc của ánh sáng, tạo ra một tần số nhất định. tần số đầu ra này sau đó sẽ quyết định màu sắc đã cảm nhận được. Vì vậy, về cơ bản là ánh sáng đã được chuyển đổi thành một tần số. Mỗi màu sắc có tần số riêng của nó.
Vì vậy, đây là cách cảm biến này có thể phân biệt giữa các màu sắc. Ứng dụng Cảm biến màu dùng cho các dự án về phân loại, sàng lọc vật bằng màu sắc, hỗ trợ xử lý ảnh c. Một số loại cảm biến màu trên thị trường Trên thị trường có những loại cảm biến màu phổ biến như: TCS3200, TCS34725,. Một số loại cảm biến màu phổ biến BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT d.
Cơ sở lựa chọn cảm biến cho đề tài Đề tài yêu cầu cảm biến có tầm đo từ 3-10cm, sai số và nhiễu ít, dễ kết nối, giá thành thấp so với cảm biến công nghiệp. Nhóm thực hiện lựa chọn cảm biến TCS3200 để đáp ứng các yêu cầu trên của đề tài.2 Cảm biến tiệm cận a. Nguyên lý chung Cảm biến tiệm cận là một cảm biến có thể phát hiện sự hiện diện của các vật thể gần đó mà không có bất kỳ tiếp xúc vật lý nào. Một cảm biến tiệm cận thường phát ra trường điện từ hoặc chùm tia bức xạ điện từ và tìm kiếm những thay đổi trong trường hoặc tín hiệu trở lại.
Ứng dụng Phát hiện chất lỏng (loại điện dung): Phát hiện mức của chất lỏng trong chai từ bên ngoài. Dùng dây chuyền chiết rót nước, sữa, bia,… Phát hiện vật rắn: Phát hiện vật rắn ở khoảng cách nhất định. Dùng trong dây chuyền sản xuất linh kiện – phát hiện sự biến dạng cơ khí của chi tiết, dùng trong giai đoạn đếm sản phẩm,… c. Một số loại cảm biến trên thị trường Trên thị trường có những loại cảm biến tiệm cận phổ biến như: E3F - DS30C4, E18 - D50NK, TCRT5000 FC - 123, E18 – D80NK Hình 2.
Một số loại cảm biến tiệm cận phổ biến d. Cơ sở lựa chọn cảm biến cho đề tài Đề tài yêu cầu cảm biến tiệm cận có đáp ứng nhanh, tầm đo từ 3-10cm, giá thành thấp, dễ kết nối và sử dụng. Cảm biến E18 – D80NK đã đáp ứng được tất cả các yêu cầu trên của đề tài nên được lựa chọn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.
Khái niệm Cầu dao là một loại thiết bị đóng - ngắt mạch điện, tương tự như công tắc, nhưng mức tải cường độ cao hơn, phục vụ cho nhiều thiết bị điện. Ngoài ra cầu dao còn được sử dụng để chuyển nguồn điện, đảo chiều quay của động cơ điện (1 pha và 3 pha). Cầu dao có nhiều chủng loại và kích cỡ khác nhau, từ những thiết bị nhỏ dùng cho gia đình cho đến loại thiết bị chuyển mạch lớn để bảo vệ điện cao thế cho toàn bộ một thành phố. Nguyên lý CB dòng điện cực đại Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động.
Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút. Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt. Nguyên lý CB dòng cực đại ii. Nguyên lý CB điện áp thấp Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần ứng 10 hút lại với nhau.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Nguyên lý CB điện áp thấp Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt. Ứng dụng MCB được sử dụng để thực hiện nhiều chức năng như thiết bị chuyển mạch điều khiển cục bộ, cách ly các thiết bị chuyển mạch chống lại các lỗi và các thiết bị bảo vệ quá tải cho các thiết bị hoặc thiết bị cụ thể. MCB ngày càng được sử dụng rất phổ biến ở các công trình công nghiệp lẫn công trình dân dụng.
MCB được lắp đặt ở gia đình, công trình lớn: khách sạn, nhà hàng và các căn hộ chung cư…giúp bảo vệ an toàn cho người sử dụng. Một số loại MCB trên thị trường Trên thị trường có một số loại MCB phổ biến như: MCB Panasonic, MCB LS, MCB Schneider,… Hình 2. Một số loại MCB phổ biến BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.3 Tổng quan về PLC a. Khái niệm PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được).
Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật toán điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngôn ngữ lập trình. Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển. Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan)… Ngôn ngữ lập trình phổ biến là LAD (Ladder logic - Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram - Khối chức năng), STL (Statement List - Liệt kê lệnh) và Ladder logic là ngôn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất. Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý.
Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục "lặp" trong chương trình do "người sử dụng lập ra" chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình. Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau: Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, sửa chữa. Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.
Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp. Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các Module mở rộng. Giá cả có thể cạnh tranh được. Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng, Relay, dây nối và các relay thời gian.
Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả … Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp. Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch … sau đó là các chức năng làm toán trên các máy lớn … Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I/O nhiều hơn.