Nghiên Cứu Thiết Kế Mô Hình Robot Ứng Dụng Trong Vận Chuyển Hóa

Nghiên cứu thiết kế mô hình robot ứng dụng trong vận chuyển và bốc xếp hóa, nâng cao hiệu quả và tiết kiệm thời gian trong logistics.

• Tác giả: Phạm Hữu Tình
• Người hướng dẫn: ThS. Lê Minh Đức
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Điện Tử
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế, Thể Tạo Thử Nghiệm Mô Hình Robot Ứng Dụng Trong Vận Chuyển, Bốc Xếp Hóa
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT TRONG SẢN XUẤT
• 1.1. Giới thiệu chung về Robot
• 1.2. Phân loại Robot
• 1.3. Ứng dụng Robot trong vận chuyển hàng hóa
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT
• 2.1. Thu phát sóng RF (Radio Frequency)
• 2.2. Cơ chế hoạt động của dây chuyền sản xuất sử dụng PLC
• 2.3. Bộ vi điều khiển, bộ vi xử lý, bộ xử lý tín hiệu số (DSP) và mạng truyền thông công nghiệp
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ LẮP RÁP MÔ HÌNH
• 3.1. Danh sách thiết bị mô hình cần thiết
• 3.2. Sơ đồ khối trung tâm điều khiển
• 3.3. Cấu tạo bên ngoài
• 3.4. Cấu tạo trong và nguyên lý hoạt động
• 3.5. Sơ đồ khối mô hình Robot
• 3.6. Cấu tạo bên ngoài
• 3.7. Cấu tạo bên trong và nguyên lý hoạt động
• 3.8. Sơ đồ khối máy CNC và các khâu dỡ xếp hàng
• 3.9. Cấu tạo bên trong Máy CNC và nguyên lý hoạt động
• 3.10. Cấu tạo bên trong khâu xếp, dỡ hàng và nguyên lý hoạt động
• 3.11. Bộ HMI hiển thị điều khiển Robot
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ VẬN HÀNH MÔ HÌNH
• 4.1. Vận hành mô hình
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế mô hình robot vận chuyển hóa hiện đại

Thiết kế mô hình robot vận chuyển hóa hiện đại đang trở thành xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp. Sự phát triển của công nghệ robot đã mở ra nhiều cơ hội mới cho việc tự động hóa quy trình sản xuất. Mô hình robot không chỉ giúp tăng năng suất mà còn cải thiện độ chính xác trong việc vận chuyển hàng hóa. Việc áp dụng công nghệ robot trong vận chuyển hàng hóa giúp giảm thiểu chi phí lao động và tăng cường hiệu quả sản xuất.

1.1. Khái niệm và lịch sử phát triển của robot

Khái niệm về robot đã xuất hiện từ những năm 1920. Từ đó, nhiều nghiên cứu và phát triển đã diễn ra, dẫn đến sự ra đời của các mô hình robot hiện đại. Các ứng dụng của robot trong sản xuất và vận chuyển hàng hóa ngày càng trở nên phổ biến.

1.2. Vai trò của robot trong ngành công nghiệp hiện đại

Robot đóng vai trò quan trọng trong việc tự động hóa quy trình sản xuất. Chúng giúp giảm thiểu sai sót, tăng tốc độ sản xuất và cải thiện chất lượng sản phẩm. Hệ thống vận chuyển tự động hóa giúp tối ưu hóa quy trình làm việc.

II. Những thách thức trong thiết kế mô hình robot vận chuyển

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc thiết kế mô hình robot vận chuyển cũng gặp phải nhiều thách thức. Các vấn đề như chi phí đầu tư ban đầu cao, yêu cầu về kỹ thuật và bảo trì thường xuyên là những yếu tố cần xem xét. Ngoài ra, việc tích hợp công nghệ robot vào quy trình sản xuất hiện tại cũng có thể gặp khó khăn.

2.1. Chi phí đầu tư và bảo trì

Chi phí đầu tư cho một mô hình robot có thể rất cao. Ngoài ra, việc bảo trì và sửa chữa cũng cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất hoạt động của robot.

2.2. Tích hợp công nghệ vào quy trình sản xuất

Việc tích hợp robot thông minh vào quy trình sản xuất hiện tại có thể gặp khó khăn. Cần có sự chuẩn bị kỹ lưỡng về mặt kỹ thuật và đào tạo nhân viên để đảm bảo sự chuyển giao công nghệ diễn ra suôn sẻ.

III. Phương pháp thiết kế mô hình robot vận chuyển hiệu quả

Để thiết kế một mô hình robot vận chuyển hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp khoa học và công nghệ hiện đại. Việc sử dụng các phần mềm mô phỏng và thiết kế 3D giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế. Ngoài ra, việc lựa chọn linh kiện và vật liệu phù hợp cũng rất quan trọng.

3.1. Sử dụng phần mềm mô phỏng trong thiết kế

Phần mềm mô phỏng giúp kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế trước khi sản xuất thực tế. Điều này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong quá trình phát triển mô hình.

3.2. Lựa chọn linh kiện và vật liệu

Việc lựa chọn linh kiện và vật liệu phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và hiệu suất của mô hình robot. Các linh kiện cần phải đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật và khả năng hoạt động trong môi trường công nghiệp.

IV. Ứng dụng thực tiễn của robot trong vận chuyển hàng hóa

Mô hình robot vận chuyển đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như sản xuất, kho bãi và logistics. Các robot này có khả năng di chuyển hàng hóa một cách tự động, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí. Việc sử dụng robot trong vận chuyển hàng hóa không chỉ tăng cường hiệu quả mà còn giảm thiểu rủi ro cho con người.

4.1. Ứng dụng trong ngành sản xuất

Trong ngành sản xuất, robot được sử dụng để vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm giữa các dây chuyền sản xuất. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình và giảm thiểu thời gian chờ đợi.

4.2. Ứng dụng trong kho bãi và logistics

Robot vận chuyển hàng hóa trong kho bãi giúp tăng cường hiệu quả quản lý hàng tồn kho. Chúng có khả năng di chuyển hàng hóa từ vị trí này sang vị trí khác một cách nhanh chóng và chính xác.

V. Kết luận và tương lai của mô hình robot vận chuyển

Mô hình robot vận chuyển hóa hiện đại đang mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, tương lai của robot trong vận chuyển hàng hóa hứa hẹn sẽ còn nhiều tiềm năng. Việc áp dụng công nghệ mới sẽ giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu chi phí cho doanh nghiệp.

5.1. Tiềm năng phát triển trong tương lai

Tương lai của robot thông minh trong vận chuyển hàng hóa sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ. Các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy sẽ giúp robot ngày càng thông minh hơn.

5.2. Tác động đến ngành công nghiệp

Sự phát triển của robot trong vận chuyển hàng hóa sẽ có tác động lớn đến ngành công nghiệp. Nó không chỉ giúp tăng cường hiệu quả sản xuất mà còn tạo ra nhiều cơ hội việc làm mới trong lĩnh vực công nghệ.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế phát triển của quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, các nhà máy và xưởng sản xuất công nghiệp gia tăng ứng dụng công nghệ hiện đại vào dây chuyền vận hành nhằm nâng cao năng suất và tối ưu hóa chi phí vận hành. Để đáp ứng các tiêu chuẩn sản xuất công nghiệp hiện đại, một hệ thống phân loại, bốc xếp và vận chuyển hàng hóa phải đảm bảo ba yêu cầu cốt lõi: tính chính xác, tính nhanh gọn và tính tự động hóa. Trong các nhà xưởng có quy mô mặt bằng rộng lớn, hoạt động vận chuyển thủ công bộc lộ nhiều hạn chế về sức bền thể lực, thời gian di chuyển và mức độ an toàn lao động. Ngược lại, hệ thống robot tự hành vận chuyển (robocar) có khả năng làm việc liên tục 24/24 giờ, định hướng di chuyển chính xác theo các lộ trình được lập trình trước, bao quát toàn bộ nhà xưởng và chuyên chở khối lượng hàng hóa lớn dưới sự giám sát kỹ thuật của con người. Bên cạnh đó, bộ điều khiển trung tâm đóng vai trò như đầu não cung cấp tín hiệu điều khiển và phân phối điện năng cho toàn bộ hệ thống thiết bị trong trạm xưởng.

Xuất phát từ thực tiễn trên, tác giả Phạm Hữu Tình đã thực hiện khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử tại Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam với đề tài: "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm mô hình robot ứng dụng trong vận chuyển, bốc xếp hàng hóa".

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận là thiết kế, chế tạo phần cứng và thử nghiệm thực tế một mô hình dây chuyền tự động hóa khép kín gồm robot vận chuyển tự hành kết hợp với bộ điều khiển trung tâm đóng vai trò như bộ lập trình điều khiển (PLC), các trạm gia công máy CNC mô phỏng và các khâu xếp/dỡ hàng tự động. Để đạt được mục tiêu này, các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác định như sau:

1. Tổng quan hóa lý thuyết về robot công nghiệp, kỹ thuật truyền thông không dây tần số vô tuyến (RF), cấu trúc vi điều khiển, vi xử lý, bộ xử lý tín hiệu số (DSP) và mạng truyền thông công nghiệp.
2. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện cho trung tâm điều khiển PLC và mạch điều khiển robot trên phần mềm Altium Designer.
3. Thực hiện tính toán kỹ thuật về cơ cấu truyền động cơ khí (chọn công suất động cơ) và hình học quang học cho hệ thống cảm biến dò đường.
4. Chế tạo phần cứng thủ công trên bo mạch đục lỗ (PCB test), gia công kết cấu cơ khí xe bằng vật liệu mica, lắp ráp hoàn thiện robot và các trạm chức năng.
5. Lập trình điều khiển phối hợp giữa PLC và robot qua tần số vô tuyến RF, thiết lập 28 chu trình vận chuyển tự động khép kín và tích hợp bàn phím hiển thị HMI điều khiển thủ công.
6. Vận hành thử nghiệm mô hình trên sa hình sàn nhà xưởng để đánh giá khả năng bám đường line, tính chính xác khi dừng đỗ tại các trạm và độ ổn định của tín hiệu truyền thông.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống mô hình robot tự hành dò đường (line follower) vận chuyển hàng hóa, trung tâm điều khiển logic PLC tự chế tạo trên vi điều khiển, và các thiết bị liên kết ngoại vi gồm module cảm biến quang, công tắc hành trình, động cơ chấp hành và giao diện nút bấm HMI. Phạm vi nghiên cứu về mặt không gian được thực hiện tại Bộ môn Kỹ thuật điện và Tự động hóa - Khoa Cơ điện và Công trình, Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, cùng sự hỗ trợ kỹ thuật từ Công ty Điện tử Anh Việt. Về mặt thời gian, khóa luận được hoàn thành vào tháng 08 năm 2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống luận cứ kỹ thuật dựa trên các nền tảng lý thuyết chuyên ngành về kỹ thuật viễn thông vô tuyến, kiến trúc phần cứng máy tính nhúng và mạng điều khiển công nghiệp:

• Kỹ thuật truyền thông tần số vô tuyến (Radio Frequency - RF): Nghiên cứu bản chất sóng mang hình sin tần số cao, các phương pháp điều biến sóng mang bao gồm điều chế biên độ (AM - Amplitude Modulation) và điều chế tần số (FM - Frequency Modulation). Phân tích đặc tính bức xạ của ăng-ten, độ khuếch đại ăng-ten (dựa trên việc thu hẹp độ rộng chùm sóng ngang và sóng dọc) và hiện tượng truyền dẫn đa đường dẫn đến suy hao tín hiệu. Khảo sát nguyên lý hoạt động của khối thu phát sóng ASK ở tần số 433,92 MHz với cơ chế thiết lập địa chỉ 8 bit và 4 bit qua công tắc gạt DIP (A0-A7). Khóa luận tổng hợp bảng phân loại 3 chế độ truyền tín hiệu cơ bản:

Tiêu chí so sánh	Chế độ đơn công (Simplex)	Chế độ bán song công (Half Duplex)	Chế độ song công toàn phần (Full Duplex)
Hướng truyền tín hiệu	Đơn hướng một chiều cố định	Hai chiều, mỗi thời điểm chỉ truyền theo một hướng	Hai chiều đồng thời cùng một lúc
Cơ chế gửi/nhận	Bên gửi chỉ gửi dữ liệu, bên nhận chỉ nhận	Cả hai bên đều có thể gửi và nhận dữ liệu nhưng không đồng thời	Cả hai bên có thể gửi và nhận dữ liệu đồng thời
Hiệu suất truyền	Mức hiệu suất thấp nhất	Tốt hơn chế độ Simplex	Đạt hiệu suất cao nhất
Thiết bị ví dụ	Bàn phím máy tính và màn hình	Máy bộ đàm liên lạc	Máy điện thoại thoại

• Kiến trúc phần cứng điều khiển nhúng: Phân tích cấu trúc bên trong của vi điều khiển (máy tính đơn chip chế tạo theo công nghệ VLSI gồm CPU, RAM, ROM, I/O, timer, bộ đếm, cổng nối tiếp, mạch dao động); cấu tạo bộ vi xử lý trung tâm (CPU gồm khối điều khiển CU, khối tính toán số học logic ALU, hệ thống thanh ghi Registers, xung nhịp clock, bộ nhớ đệm Cache và bus hệ thống FSB); đặc tính của bộ xử lý tín hiệu số (DSP) chuyên dụng cho tính toán thời gian thực đối với dòng dữ liệu liên tục (âm thanh, đồ họa).
• Mạng truyền thông công nghiệp: Nghiên cứu mô hình phân cấp mạng truyền thông số và giao thức mạng trường Profibus (bao gồm các biến thể Profibus DP, Profibus PA, Profibus FMS). Giao thức Profibus hoạt động theo nguyên tắc token bus không đồng bộ thời gian thực trên môi trường truyền dẫn cáp đôi xoắn hoặc chuẩn RS485, hỗ trợ tốc độ truyền từ 500 kbit/s đến 12 Mbit/s, khoảng cách mạng 200 m (mở rộng lên 800 m khi có bộ lặp repeater) với tối đa 32 đến 127 nút mạng.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được tác giả áp dụng bao gồm:

• Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết kỹ thuật điện tử, vi điều khiển và truyền thông mạng công nghiệp.
• Phương pháp tính toán cơ học giải tích để xác định tọa độ trọng tâm hệ xe, lực tác dụng lên bánh xe, gia tốc khởi động và mô men quay nhằm lựa chọn công suất động cơ phù hợp.
• Phương pháp tính toán quang học hình học thực nghiệm nhằm xác định góc chiếu, vùng giao thoa phản xạ và khoảng cách bố trí các mắt cảm biến hồng ngoại trên bề mặt đường chạy.
• Phương pháp thiết kế kỹ thuật hỗ trợ bởi máy tính (CAD): vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện tử bằng phần mềm Altium Designer.
• Phương pháp chế tạo thủ công và thực nghiệm mô hình: lắp ráp phần cứng cơ khí bằng vật liệu mica, đi dây và hàn mạch điều khiển trên bo mạch test đục lỗ, lập trình nhúng và thử nghiệm vận hành trên sa hình nhà xưởng.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu bao gồm các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn từ datasheet của nhà sản xuất đối với linh kiện bán dẫn (PIC18F46K22, NRF24L01, LM298N, LM1117, ULN2803, TCRT5000) cùng dữ liệu đo đạc thực tế từ quá trình vận hành sa hình mô phỏng.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống mô hình hoàn chỉnh được cấu thành từ 8 hạng mục thiết bị và cơ cấu phần cứng chính:

STT	Tên thiết bị chi tiết	Mô tả kỹ thuật chính	Đơn vị tính	Số lượng
1	Bộ điều khiển trung tâm PLC	Mạch điều khiển tự chế sử dụng vi điều khiển PIC18F46K22	Cái	1
2	Robot vận chuyển hàng hóa	Xe tự hành 4 bánh bám line, điều khiển công suất bằng module LM298	Cái	2
3	Cảm biến khâu xếp hàng	Module cảm biến quang hồng ngoại TCRT5000	Cái	1
4	Trạm máy quét trạng thái CNC	Cụm máy mô phỏng công đoạn CNC A và CNC B tích hợp motor và công tắc hành trình	Cái	2
5	Cảm biến khâu dỡ hàng	Module cảm biến quang hồng ngoại TCRT5000	Cái	1
6	Bàn phím điều khiển HMI	Bàn phím số công nghiệp lấy từ cây bơm xăng dầu ATEL	Cái	2
7	Khung sàn sa hình mô hình	Khung mặt sàn nhà xưởng kẻ vạch dẫn hướng đen - trắng	Cái	1
8	Bộ nguồn cấp điện một chiều DC	Bộ nguồn đa năng DC 12V mã hiệu PS-305D	Cái	1

Hệ thống được thiết kế và triển khai cụ thể qua các khối kỹ thuật sau:

• Bộ điều khiển trung tâm (PLC tự chế): Bo mạch được thiết kế nguyên lý trên phần mềm Altium Designer và hàn nối thủ công trên mạch phíp đồng đục lỗ. Trung tâm điều khiển dùng chip vi điều khiển PIC18F46K22 (kiến trúc CPU RISC, bộ nhớ EEPROM 1024 byte, tốc độ xử lý 16 MIPS, bộ nhớ chương trình 64 Kbyte, tích hợp 28 kênh analog 10-bit). Nguồn cấp vào 5V qua IC ổn áp tuyến tính LM1117 (hoặc NCP1117) hạ áp xuống 3,3V cấp nguồn cho module truyền thông không dây NRF24L01. Module NRF24L01 hoạt động ở dải tần 2,4 GHz, giao thức SPI 4 dây (SCK, MISO, MOSI, SS), tốc độ truyền nhận 1-2 Mbps, công suất phát 4 mức (0, -6, -12, -18 dBm) kết nối với vi điều khiển qua IC đệm 74HC125N để cách ly trở kháng logic. Bộ điều khiển có 16 kênh I/O công nghiệp (8 kênh đầu vào Input nhận tín hiệu cảm biến và công tắc hành trình qua các port A0-A7, B1-B5; 8 kênh đầu ra Output kích mở động cơ các máy CNC qua IC đệm dòng Darlington ULN2803 chịu điện áp tối đa 50V, dòng cực góp 500 mA) kết hợp với 4 thanh trở băng 10 kΩ. Cổng nạp chương trình nạp code trực tiếp trong mạch bằng bộ nạp PICkit 3 qua giao tiếp USB.
• Robot vận chuyển tự hành: Khung xe được gia công bằng các tấm nhựa mica giảm tải trọng, kích thước chiều dài 25 cm, chiều rộng 14,8 cm, trang bị 4 bánh xe đường kính 6 cm. Cơ cấu chuyển động gồm 4 động cơ điện một chiều (DC) giảm tốc (tỉ số truyền 1:48, tốc độ 125 vòng/phút ở 3VDC và 208 vòng/phút ở 5VDC, dòng tiêu thụ 110-140 mA) được điều khiển thông qua 2 module cầu H L298N (mỗi module điều khiển đảo chiều và điều tốc PWM cho 2 động cơ, điện áp cấp tối đa 46V, dòng tải 2A, công suất 25W). Khối dò đường sử dụng thanh cảm biến BFD-1000 tích hợp 5 mắt cảm biến hồng ngoại hướng xuống mặt sàn để phát hiện vạch line trắng/đen, 1 cảm biến hồng ngoại phía trước để phát hiện vật cản và 1 công tắc hành trình chống va chạm, tín hiệu kết nối về vi điều khiển qua các cổng A1, A2 và B1 đến B5.

Tên chân LM298N	Chức năng kỹ thuật
IN1 & IN2	Tín hiệu logic đầu vào điều khiển chiều quay động cơ A
IN3 & IN4	Tín hiệu logic đầu vào điều khiển chiều quay động cơ B
ENA	Chân kích hoạt điều chế độ rộng xung (PWM) điều tốc cho Động cơ A
ENB	Chân kích hoạt điều chế độ rộng xung (PWM) điều tốc cho Động cơ B
OUT1 & OUT2	Chân công suất đầu ra kết nối động cơ A
OUT3 & OUT4	Chân công suất đầu ra kết nối động cơ B
12V & GND	Chân cấp nguồn công suất động cơ 12V và chân nối đất chung

• Tính toán kỹ thuật chọn động cơ: Xe có khối lượng thân $M_1 = 2\text{ kg}$, tải trọng hàng hóa dạng hộp chữ nhật $M_2 = 2\text{ kg}$, khối lượng mỗi bánh xe $m = 0,025\text{ kg}$. Đặt vật nặng tại vị trí $x = L/4$ (với $L$ là khoảng cách giữa hai trục bánh xe), tính được hoành độ trọng tâm của hệ là $x_G = 3L/8$. Lực tác dụng lên bánh xe dẫn động phân bố theo trọng tải. Giả thiết thời gian xe tăng tốc từ 0 đến vận tốc cực đại $v_{\max} = 0,5\text{ m/s}$ trong $t = 1\text{ s}$, suy ra gia tốc khởi động $a = 0,5\text{ m/s}^2$. Phương trình cân bằng mô men quanh trục bánh xe: $$T - F_{ms} \cdot R = I \cdot \gamma$$ Với mô men quán tính bánh xe $I = m \cdot R^2 / 2$ và bán kính bánh xe $R = 12,5\text{ mm}$, tính toán được mô men cản tác dụng lên bánh xe là $T = 50,75\text{ N}\cdot\text{mm}$. Công suất cơ học yêu cầu của động cơ: $$P = T \cdot \omega = 0,634\text{ W}$$ Dựa trên kết quả tính toán, tác giả lựa chọn động cơ DC giảm tốc mã hiệu GA25-V1 có tích hợp hộp số và đĩa xung encoder.
• Tính toán kỹ thuật bố trí cảm biến quang: Cảm biến phản xạ hồng ngoại phototransistor TCRT5000 hoạt động ở điện áp 5V, dòng $I_c = 100\text{ mA}$, dòng phát $I_F = 60\text{ mA}$, phạm vi phát hiện hiệu quả từ 0,2 đến 15 mm. Khoảng cách giữa 2 cảm biến $d = 3,5\text{ mm}$, góc chiếu $\alpha = 16^\circ$, $\beta = 30^\circ$. Để xuất hiện vùng giao thoa phản xạ $X_d \ge 0$, chiều cao cảm biến so với mặt sàn phải thỏa mãn: $$h \ge \frac{d}{2 \cdot \tan\beta} = \frac{3,5}{2 \cdot \tan 30^\circ} \approx 4,05\text{ mm}$$ Thực nghiệm đo cường độ ánh sáng phản xạ cho thấy khoảng cách từ 10 mm đến 20 mm cho tín hiệu phản hồi mạnh nhất, do đó tác giả chọn độ cao lắp đặt $h = 15\text{ mm}$ (cho vùng giao thoa $X_d = 9,5\text{ mm}$). Bố trí cảm biến theo phương dọc để tăng bề rộng giao thoa và độ nhạy bám vạch. Để tránh hiện tượng nhiễu giao thoa quang học giữa hai cảm biến cạnh nhau ($l_{\min} = 10,72\text{ mm}$), khoảng cách bước chọn $L = 7\text{ mm}$, tổng số 7 cảm biến trên thanh dài 85 mm.
• Giao diện điều khiển HMI và trạm chức năng: Bàn phím số cây xăng dầu ATEL được nối vào các chân RC5-RC7 của vi điều khiển. Quy trình kết nối: nhấn giữ phím chức năng trên HMI để chọn kênh (Kênh 1 và 2 liên lạc với 2 Robot, Kênh 3 liên lạc với PLC), sau đó nhấn nút Start lần lượt trên Robot và PLC để kích hoạt dây chuyền. Khi điều khiển thủ công bằng tay, các phím số 2, 4, 6, 8 được gán tương ứng với các lệnh điều hướng robot di chuyển tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về Robot trong sản xuất

Chương 1 hệ thống hóa lịch sử phát triển của kỹ thuật robot: từ khái niệm ban đầu do nhà soạn kịch Karel Capek đề xuất năm 1922 tại New York, sự ra đời của cơ cấu tay máy đôi master-slave của Goertz (phòng thí nghiệm Argonne, 1948 và 1954), tay máy thám hiểm biển sâu của General Mills (1956), cỗ máy biết đi 4 chân dẫn động thủy lực của Mosher thuộc General Electric, robot tự hành nhận dạng hình ảnh tại Đại học Stanford (1969), robot tự hành Lunokhod thám hiểm Mặt Trăng (1970), robot Shakey, cho đến robot sáu chân Hexapod tại Đại học Kỹ thuật Munich (TU Munich). Khóa luận phân loại robot công nghiệp theo 6 ngành ứng dụng chủ yếu: sản xuất ô tô - xe máy (Automotive Industry), gia công cơ khí, công nghiệp dược phẩm - y tế, công nghiệp hóa chất, chế biến gỗ, và sản xuất chế tạo linh kiện điện tử. Tiếp theo, chương phân tích chuyên sâu lợi ích của robot vận chuyển hàng trong nhà máy: khả năng vận hành liên tục 24/24 giờ, tối ưu hóa không gian lưu kho lớn, nâng cao năng suất vận chuyển hàng khối lượng lớn, giảm chi phí nhân công và đảm bảo an toàn tuyệt đối trong môi trường sản xuất độc hại.

Chương 2: Cơ sở lí thuyết

Chương 2 trình bày toàn bộ cơ sở lý thuyết về viễn thông và điều khiển lập trình. Phần truyền thông vô tuyến RF phân tích sóng mang sin thuần số cao, cơ chế điều chế biên độ (AM), điều chế tần số (FM), luồng bit số điều chế, đặc tính khuếch đại định hướng của ăng-ten, và bảng so sánh 3 chế độ truyền tín hiệu (đơn công, bán song công, song công toàn phần). Chương mô tả nguyên lý mạch thu phát ASK ở dải tần 433,92 MHz với cơ chế so khớp địa chỉ qua switch DIP. Trong phần kiến trúc máy tính nhúng, chương so sánh chi tiết giữa vi điều khiển (thiết bị tích hợp đơn chip đa tính năng), bộ vi xử lý (tập trung vào khối điều khiển CU, khối số học ALU, hệ thống thanh ghi, tốc độ xung nhịp, băng thông bus FSB và bộ nhớ cache), và bộ xử lý tín hiệu số DSP (tối ưu hóa phép tính số nguyên và dấu phẩy động cho các thuật toán âm thanh số như cân bằng âm sắc equalizer, chia tần loa, đảo pha, canh độ trễ delay). Đối với mạng công nghiệp, chương phân tích mô hình phân cấp mạng và giao thức Profibus (Profibus DP, PA, FMS) về tốc độ (500 kbit/s đến 12 Mbit/s), khoảng cách truyền dẫn (200 m không repeater, 800 m có repeater), chuẩn vật lý cáp xoắn đôi RS485 và cơ chế luân chuyển thẻ bài token bus. Cuối cùng, chương thiết lập cơ chế hoạt động của dây chuyền gồm 28 chu trình chạy/dừng khép kín giữa PLC và robot qua tần số RF, cùng chức năng của 8 cổng vào Input và 8 cổng ra Output.

Chương 3: Thiết kế lắp ráp mô hình

Chương 3 là chương trọng tâm của khóa luận, mô tả chi tiết quá trình tính toán và thiết kế kỹ thuật. Mở đầu bằng bảng danh mục 8 thiết bị phần cứng chính. Khối điều khiển trung tâm PLC được thiết kế trên Altium và lắp ráp trên bo mạch đục lỗ bằng vi điều khiển PIC18F46K22, module RF NRF24L01 (2,4 GHz, chuẩn SPI), ổn áp hạ áp LM1117 xuống 3,3V, IC đệm trở kháng logic 74HC125N, mạch đệm dòng công suất ULN2803 và 4 trở băng 10 kΩ, nạp chương trình bằng PICKIT 3. Về phần robot, thân xe được gia công bằng mica kích thước 25 cm x 14,8 cm, 4 bánh xe 6 cm, 4 động cơ giảm tốc DC dẫn động qua 2 mạch cầu H LM298N, khối cảm biến dò vạch BFD-1000 nối vào vi điều khiển qua các cổng A1-A2 và B1-B5. Chương cung cấp đầy đủ các bước tính toán động lực học chọn động cơ GA25-V1 (công suất $P = 0,634\text{ W}$, mô men $T = 50,75\text{ N}\cdot\text{mm}$) và tính toán quang học bố trí cảm biến phototransistor TCRT5000 (chiều cao $h = 15\text{ mm}$, khoảng cách bước $L = 7\text{ mm}$, thanh dài 85 mm). Đồng thời, chương trình bày chi tiết nguyên lý phối hợp các trạm gia công: máy CNC A và CNC B tích hợp cảm biến TCRT5000 (khoảng cách làm việc 1-25 mm) và công tắc hành trình điều khiển chu trình động cơ quay 2 vòng thuận, 3 vòng ngược, 4 vòng thuận (kèm đèn nháy tín hiệu); khâu xếp/dỡ hàng tại vị trí số 1 và 19 được lập trình quay 5 vòng động cơ; cụm bàn phím HMI cây xăng ATEL điều khiển chọn kênh và điều khiển chạy thủ công bằng các phím số 2, 4, 6, 8.

Chương 4: Kết quả và vận hành mô hình

Chương 4 ghi nhận quy trình vận hành thử nghiệm và các kết quả thực nghiệm của hệ thống trên sa hình mặt sàn nhà xưởng. Trình tự vận hành hệ thống được thực hiện qua các bước: kiểm tra tổng thể cơ khí và hệ thống dây nối, cấp nguồn 12VDC từ bộ nguồn PS-305D, bật công tắc nguồn (đèn LED đỏ bật sáng báo trạng thái có điện), thiết lập kết nối giao tiếp RF qua bàn phím HMI, đưa robot về vị trí vạch số 0, nhấn nút Start trên Robot để tiến lên vị trí 01 và nhấn nút Start trên PLC để kích hoạt dây chuyền tự động chạy 1 vòng khép kín. Kết quả thực nghiệm xác nhận robot hoàn thành tốt cả 2 chế độ làm việc: tự động dò đường theo vạch line đen và điều khiển chuyển động thủ công từ bàn phím HMI qua sóng RF. Chương kết thúc bằng việc phân tích ưu điểm (mạch nhỏ gọn, tự chế tạo bằng tay chi phí thấp, hiển thị tín hiệu rõ ràng, đáp ứng yêu cầu logic đề ra) và nhược điểm kỹ thuật của mô hình (chưa có giao diện giám sát SCADA trên máy tính, sóng RF còn chịu ảnh hưởng của nhiễu môi trường).

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành toàn bộ các mục tiêu thiết kế và thực nghiệm với các kết quả cụ thể:

• Chế tạo thành công mô hình vật lý gồm 1 bộ điều khiển trung tâm PLC tự chế trên vi điều khiển PIC18F46K22 và 2 xe robot vận chuyển tự hành 4 bánh bám vạch, giao tiếp không dây ở dải tần 2,4 GHz qua module NRF24L01.
• Vận hành thành công dây chuyền vận chuyển khép kín gồm 28 chu trình tự động liên kết giữa khâu xếp hàng (vị trí số 1), trạm gia công CNC A, trạm gia công CNC B và khâu dỡ hàng (vị trí số 19).
• Hệ thống đáp ứng chính xác các thông số kỹ thuật được tính toán và thiết kế:
  • Khung xe mica kích thước 25 cm x 14,8 cm, đường kính bánh xe 6 cm, vận tốc cực đại $0,5\text{ m/s}$, gia tốc $0,5\text{ m/s}^2$, mô men kéo $50,75\text{ N}\cdot\text{mm}$, công suất cơ học $0,634\text{ W}$.
  • Động cơ DC giảm tốc tỉ số truyền 1:48, hoạt động ổn định ở dải điện áp 3-9VDC.
  • Thanh cảm biến dò đường định vị ở độ cao $h = 15\text{ mm}$ cách mặt sàn, bước khoảng cách cảm biến $7\text{ mm}$, phân biệt chính xác vạch đen trên nền trắng nhờ độ tương phản quang học.
  • Các trạm máy CNC và khâu bốc dỡ điều khiển chính xác số vòng quay động cơ qua công tắc hành trình: motor máy CNC quay đúng 2 vòng thuận, 3 vòng ngược, 4 vòng thuận kèm số lần nháy đèn tương ứng; motor trạm dỡ quay đúng 5 vòng ngắt tiếp điểm.
  • Khối công suất ULN2803 và module LM298N cách ly bảo vệ an toàn cho chip xử lý trung tâm, không xảy ra hiện tượng sụt áp hay quá nhiệt trong quá trình thử nghiệm.

Về giải pháp và kiến nghị kỹ thuật, tác giả đề xuất ứng dụng giải pháp đệm cách ly logic 3 trạng thái bằng IC 74HC125N kết hợp tụ gốm lọc nhiễu đường truyền tín hiệu RF; đồng thời tái sử dụng bàn phím cây xăng dầu ATEL làm giao diện HMI giúp giảm đáng kể chi phí chế tạo mô hình tự động hóa. Đóng góp nổi bật của đề tài là xây dựng thành công giải pháp tích hợp phần cứng cơ điện tử tự chế bằng tay với chi phí thấp nhưng vẫn đảm bảo tính năng điều khiển logic công nghiệp tương đương một hệ thống PLC - AGV thu nhỏ, mở ra hướng ứng dụng khả thi cho các cơ sở sản xuất quy mô vừa và nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận thẳng thắn chỉ ra các điểm hạn chế kỹ thuật hiện tại của mô hình:

• Hệ thống chưa được xây dựng phần mềm giao diện giám sát, thu thập dữ liệu và mô phỏng trên máy tính (chưa có hệ thống SCADA/GUI trực quan).
• Tín hiệu truyền thông không dây tần số vô tuyến RF giữa PLC và các robot chưa đạt độ ổn định tối ưu, còn chịu tác động của hiện tượng nhiễu điện từ trường và phản xạ đa đường từ môi trường xung quanh.
• Bo mạch điều khiển trung tâm và mạch robot được đi dây và hàn nối thủ công trên bo mạch đục lỗ (board test), dẫn đến độ bền cơ học và tính thẩm mỹ công nghiệp chưa cao, dễ phát sinh lỗi tiếp xúc trong quá trình vận hành lâu dài.

Dựa trên phạm vi và kết quả đạt được, hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài bao gồm:

• Thiết kế phần mềm điều khiển và giám sát trung tâm trên máy tính kết nối mạng không dây để theo dõi thời gian thực vị trí robot và trạng thái các trạm sản xuất.
• Tối ưu hóa thuật toán lọc nhiễu truyền thông RF, bổ sung giao thức kiểm tra lỗi truyền dữ liệu hoặc chuyển đổi sang các chuẩn truyền thông công nghiệp không dây ổn định hơn.
• Thiết kế và gia công mạch in chuyên nghiệp (PCB) hai lớp đạt tiêu chuẩn công nghiệp nhằm nâng cao tính thẩm mỹ, độ ổn định tín hiệu và độ bền cho thiết bị.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và kỹ thuật thực hành rõ ràng đối với:

• Giảng viên và sinh viên các chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật điện và Tự động hóa, Kỹ thuật Điều khiển và Tin học công nghiệp trong các học phần đồ án thiết kế hệ thống nhúng, đồ án robot hoặc khóa luận tốt nghiệp về xe tự hành AGV.
• Kỹ sư nghiên cứu và phát triển hệ thống tự động hóa nhà xưởng quy mô vừa và nhỏ có nhu cầu xây dựng các mô hình thử nghiệm xe tự hành dò đường chi phí thấp.

Các nội dung có giá trị tham khảo kỹ thuật cao nhất trong tài liệu bao gồm:

• Phương pháp tính toán cơ học giải tích để xác định tọa độ trọng tâm, lực bám và công suất động cơ dẫn động xe tự hành 4 bánh.
• Quy trình tính toán quang hình học xác định vùng giao thoa và khoảng cách tối ưu cho hệ thống cảm biến quang phototransistor TCRT5000.
• Bản vẽ sơ đồ nguyên lý ghép nối giữa vi điều khiển PIC18F46K22 với module vô tuyến NRF24L01 qua mạch đệm cách ly logic và tầng công suất ULN2803.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng vi điều khiển nào làm bộ điều khiển trung tâm PLC và cấu hình các cổng I/O ra sao?
Bộ điều khiển trung tâm PLC tự chế sử dụng vi điều khiển PIC18F46K22 của Microchip. Cấu hình mạch gồm 16 kênh I/O công nghiệp chia đều thành 8 cổng đầu vào (Input nhận tín hiệu từ các cảm biến quang TCRT5000 và công tắc hành trình tại các trạm) và 8 cổng đầu ra (Output kích mở điều khiển motor của các máy CNC và khâu xếp dỡ thông qua IC đệm dòng Darlington ULN2803 kết hợp với 4 thanh trở băng 10 kΩ).

2. Giải pháp truyền thông không dây giữa PLC và robot được thiết kế bằng công nghệ nào?
Hệ thống sử dụng module truyền thông không dây NRF24L01 hoạt động ở dải tần 2,4 GHz, giao tiếp với vi điều khiển PIC18F46K22 qua chuẩn truyền thông nối tiếp SPI 4 dây (SCK, MISO, MOSI, SS) với tốc độ dữ liệu 1-2 Mbps. Mạch sử dụng IC ổn áp LM1117 hạ áp từ 5V xuống 3,3V để cấp nguồn riêng cho module RF và kết hợp IC đệm 74HC125N cùng các tụ gốm để lọc nhiễu chuyển mạch logic số.

3. Động cơ dẫn động robot được tính toán và lựa chọn dựa trên những thông số cơ học nào?
Quá trình tính toán dựa trên mô hình hệ gồm khối lượng xe $M_1 = 2\text{ kg}$, tải trọng hàng $M_2 = 2\text{ kg}$, khối lượng bánh xe $m = 0,025\text{ kg}$, hoành độ trọng tâm $x_G = 3L/8$, gia tốc xe đạt $0,5\text{ m/s}^2$ khi tăng tốc lên $0,5\text{ m/s}$ trong 1 giây. Kết quả tính toán mô men cản $T = 50,75\text{ N}\cdot\text{mm}$ và công suất yêu cầu $P = 0,634\text{ W}$, từ đó tác giả lựa chọn động cơ DC giảm tốc GA25-V1 tích hợp encoder.

4. Dãy cảm biến dò đường của robot được thiết kế và bố trí theo thông số kỹ thuật nào?
Dãy cảm biến dò đường sử dụng thanh cảm biến BFD-1000 tích hợp 5 mắt hồng ngoại dò line hướng xuống đất, 1 mắt tránh chướng ngại vật phía trước và 1 công tắc hành trình chống va chạm. Dựa trên tính toán quang học góc chiếu $\alpha = 16^\circ$, $\beta = 30^\circ$, cảm biến được bố trí theo phương dọc ở độ cao $h = 15\text{ mm}$ so với mặt sàn (vùng giao thoa $X_d = 9,5\text{ mm}$) và khoảng cách giữa các cảm biến liên tiếp là $L = 7\text{ mm}$ trên thanh dài 85 mm để nhận biết độ phản xạ giữa nền trắng và vạch line đen.

5. Chu trình hoạt động tự động của trạm máy CNC và khâu bốc dỡ được lập trình theo cơ chế nào?
Khi robot di chuyển đến trạm, cảm biến TCRT5000 phát hiện xe và báo tín hiệu về PLC. Tại trạm máy CNC, động cơ được điều khiển quay theo chu trình: 2 vòng thuận (đèn nháy 2 lần), 3 vòng ngược (đèn nháy 3 lần), và 4 vòng thuận (đèn nháy 4 lần), số vòng quay được kiểm soát chính xác bằng số lần nhấp công tắc hành trình. Tại khâu xếp/dỡ hàng (vị trí 1 và 19), động cơ chấp hành quay đủ 5 vòng chạm công tắc hành trình 5 lần thì tự động dừng, sau đó cảm biến báo trạng thái để robot tiếp tục chu trình di chuyển.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Phạm Hữu Tình đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công mô hình robot vận chuyển hàng hóa kết hợp bộ điều khiển trung tâm PLC tự chế trên vi điều khiển PIC18F46K22. Hệ thống đã vận hành thử nghiệm ổn định trên sa hình sàn nhà xưởng với 28 chu trình tự động khép kín, phối hợp chính xác giữa robot tự hành bám line, các trạm gia công CNC và khâu bốc dỡ hàng thông qua mạng truyền thông không dây RF 2,4 GHz và bàn phím HMI công nghiệp. Mặc dù còn hạn chế về độ chống nhiễu vô tuyến và chưa tích hợp giao diện giám sát SCADA trên máy tính, đề tài đã giải quyết trọn vẹn bài toán cơ điện tử từ khâu tính toán động lực học, thiết kế mạch nguyên lý cho đến chế tạo và vận hành thực nghiệm. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị ứng dụng cao cho sinh viên và kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật điện, Tự động hóa và Cơ điện tử trong việc phát triển các hệ thống vận chuyển tự động thu nhỏ phục vụ sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ROBOT TRONG SẢN XUẤT.1 Giới thiệu chung về Robot. Khái niệm Robot ra đời đầu tiên vào ngày 09/10/1922 tại New York, khi nhà soạn kịch người Tiệp Kh Karen Kapek đã tưởng tượng ra một cỗ máy hoạt động một cách tự động, nó là niềm mơ ước của con người lúc đó. Từ đó ý tưởng thiết kế, chế tạo Robot đã luôn thôi thúc con người. Đến năm 1948, tại phòng thí nghiệm quốc gia Argonne, Goertz đã chế tạo thành công tay máy đôi (master- slave manipulator).

Đến năm 1954, Goertz đã chế tạo tay máy đôi sử dụng động cơ servo và có thể nhận biết được lực tác động lên khâu cuối. Năm 1956 hãng Generall Mills đã chế tạo tay máy hoạt động trong việc thám hiểm dại dương. Mosher, của General Electric đã chế tạo một cỗ máy biết đi bằng 4 chân. Hệ thống vận hành bởi động cơ đốt trong và mỗi chân vận hành bởi một hệ thống servo thủy lực.

Năm 1969, đại học Stanford đã thiết kế được Robot tự hành nhờ nhận dạng hình ảnh. Năm 1970 con người đã chế tạo được Robot tự hành Lunokohod, thám hiểm bề mặt của mặt trăng. Robot Shakey Trong giai đoạn này, ở nhiều nước khác cũng tiến hành công tác nghiên cứu tương tự, tạo ra các Robot điều khiển bằng máy tính có lắp đặt các loại cảm biến và thiết bị giao tiếp người và máy. Theo sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các Robot ngày càng được chế tạo nhỏ gọn hơn, thực được nhiều chức năng hơn, thông minh hơn.

Một lĩnh vực được nhiều nước quan tâm là các Robot tự hành, các chuyển động của chúng ngày càng đa dạng, bắt chước các chuyển động của chân người hay các loài động vật như: bò sát, động vật 4 chân. Và các loại xe Robot (robocar) nhanh chóng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt(FMS). Nguyên bản của Robot Hexapod TU Munich 1. Phân loại Robot.

Phân loại Robot công nghiệp theo các ngành nghề công nghiệp. - Robot sử dụng trong ngành sản xuất oto xe máy – Automotive Industry. - Robot sử dụng trong gia công cơ khí. - Robot sử dụng trong ngành dược phẩm, y tế.

- Robot sử dụng trong ngành hóa chất. - Robot sử dụng trong ngành công nghiệp gỗ. - Robot sử dụng trong ngành chế tạo linh kiện điện tử. Ứng dụng Robot trong vận chuyển hàng hóa.

- Robot vận chuyển hàng trong nhà máy, công xưởng là các sản phẩm tự động hóa có khả năng điều hướng dưới sự lập trình của con người. + Robot vận chuyển có thể hoạt động liên tục 24/24h, đây là ưu điểm vượt trội nếu so sánh vào sức người, con người không thể làm việc liên tục 24h. + Robot vận chuyển có thể di chuyển hàng hóa từ tất cả các vị trí được lập trình sẵn, bao quát toàn bộ nhà xưởng, điều này một nếu dùng sức người khó có thể đáp ứng được nếu diện tích kho hàng hóa quá lớn. + Robot vận chuyển có thể di chuyển được khối lượng hàng hóa lớn hơn, nhanh chóng và năng suất.

Con người chỉ cần giám sát và theo dõi toàn bộ quá trình, việc còn lại sẽ hoàn toàn được tự động. + Toàn bộ quy trình được vận hành tự động, người lao động chỉ cần giám sát và lập trình theo đúng yêu cầu kỹ thuật. + Cung cấp giải pháp di chuyển an toàn, hiệu quả, tiết kiệm chi phí tối ưu cho doanh nghiệp. + Ngoài ra robot vận chuyển còn còn làm tăng hiệu suất, tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2 2. Thu phát sóng RF (Radio Frequency). Trong viễn thông, sóng mang, tín hiệu sóng mang hay chỉ là sóng mang, là một dạng sóng (thường là hình sin) được điều chế (sửa đổi) với tín hiệu mang thông tin nhằm mục đích truyền tải thông tin. Sóng mang này thường có tần số cao hơn nhiều so với tín hiệu đầu vào.

Tần số của kênh RF được hiểu đúng nhất là tần số của sóng mang. Sóng mang là sóng thuần có tần số không đổi, hơi giống sóng sin. Bản thân nó không mang nhiều thông tin mà chúng ta có thể liên quan đến (chẳng hạn như lời nói hoặc dữ liệu). Biểu thị sóng mang (sóng RF) Để bao gồm thông tin lời nói hoặc thông tin dữ liệu, cần phải đặt một sóng khác (được gọi là tín hiệu đầu vào) lên trên sóng mang.

Quá trình áp đặt tín hiệu đầu vào lên sóng mang được gọi là quá trình điều chế. Nói cách khác, điều chế thay đổi hình dạng của sóng mang để mã hóa bằng cách nào đó lời nói hoặc thông tin dữ liệu mà chúng ta muốn mang theo. Điều chế giống như ẩn một đoạn mã bên trong sóng mang. - Bất kỳ sóng nào cũng có ba tính chất cơ bản: + Biên độ - chiều cao của sóng.

+ Tần số - một số sóng truyền qua trong một giây nhất định. + Pha - trong đó pha ở bất kỳ thời điểm nào. Có nhiều cách khác nhau để điều biến sóng mang. Đầu tiên, người dùng có thể điều chỉnh chiều cao của sóng mang.

Nếu cường độ của tín hiệu đầu vào thay đổi theo độ lớn của giọng nói của người dùng và sau đó thêm tín hiệu này vào sóng mang, thì biên độ của sóng mang sẽ thay đổi tương ứng với tín hiệu đầu vào được đưa vào đó. Đây được gọi là điều chế biên độ hoặc AM (Amplitude Modulation). Điều chế biên độ hoặc AM Tần số của tín hiệu đầu vào cũng có thể được thay đổi. Nếu tín hiệu đầu vào này được thêm vào sóng mang thuần, do đó nó sẽ làm thay đổi tần số của sóng mang.

Bằng cách đó, người dùng có thể sử dụng các thay đổi của tần số để mang thông tin giọng nói. Đây được gọi là điều chế tần số hoặc FM (Frequency Modulation). Điều chế tần số hoặc FM Hai chiến lược này có thể được kết hợp để tạo ra một sơ đồ thứ ba. Trên thực tế, bất kỳ chiến lược nào kết hợp tín hiệu đầu vào với sóng mang để mã hóa giọng nói hoặc thông tin hữu ích khác được gọi là sơ đồ điều chế.

Các sơ đồ điều chế có thể là tương tự hoặc kỹ thuật số. Sơ đồ điều chế tương tự có sóng đầu vào thay đổi liên tục giống như sóng sin. Trong sơ đồ điều chế kỹ thuật số, nó phức tạp hơn một chút. Giọng nói được lấy mẫu ở một số tốc độ và sau đó được nén và chuyển thành một luồng bit - một luồng gồm các số 0 và 1 - và điều này đến lượt nó được tạo thành một loại sóng cụ thể sau đó được chồng lên sóng mang.

- Anten Anten được định nghĩa là “phần của hệ thống truyền hay nhận được thiết kế để bức xạ hay nhận sóng điện từ”. Nói cách khác, anten lấy tín hiệu RF (được sinh ra bởi radio) và bức xạ nó vào trong không khí hay anten có thể nhận sóng điện từ cho radio. - Có hai chức năng trong một hệ thống thông tin liên lạc: 4 + Khi kết nối với máy phát, nó thu thập các tín hiệu AC và gửi thẳng. + Hoặc phát xạ sóng RF đi theo mô hình cụ thể cho từng loại ăng-ten.

+ Khi kết nối với máy thu, anten lấy sóng RF mà nó nhận được và gửi tín hiệu AC cho máy thu. +Việc truyền RF của một anten thường được so sánh hoặc tham chiếu đến một bộ bức xạ đẳng hướng. + Có hai cách để tăng công suất phát ra một Anten. +Tạo ra công suất mạnh hơn tại máy phát (không ưu tiên vì tốn kém).

+Truyền hoặc hội tụ tín hiệu RF được phát xạ từ anten. Sóng tín hiệu từ Anten Là sự biến thiên của độ khúc xạ, nhiễu xạ, phản xạ, là nguyên nhân chủ yếu dẫn đến hiện tượng truyền dẫn đa đường mà kết quả của nó là tổn hao tín hiệu sóng. * Độ khuếch đại của anten: Độ khuếch đại anten là kết quả việc tập trung phát sóng vô tuyến vào một chùm hẹp hơn. Bằng việc giới hạn độ rộng chùm (beamwidth) tính theo độ ngang (horizontal) và độ dọc (vertical) mà vẫn giữ nguyên công suất phát sẽ cho một sóng vô tuyến được phát đi xa hơn.

- Có 3 chế độ truyền: Simplex (đơn công), half duplex (bán song công) và full duplex (song công toàn phần). Chế độ truyền xác định hướng của luồng tín hiệu giữa hai thiết bị được kết nối. Bảng so sánh giữa chế độ truyền đơn công và song công So sánh Simplex Half Duplex Full Duplex Hướng truyền tín Hai chiều, mỗi lần Hai chiều, đồng thời Đơn hướng hiệu theo một hướng theo hai hướng Bên gửi có thể gửi và Bên gửi có thể gửi Bên gửi chỉ có Gửi/Nhận thể gửi dữ liệu nhận dữ liệu, nhưng và nhận dữ liệu chỉ thực hiện được cùng một lúc 5 một hành động vào một thời điểm Chế độ truyền Tốt hơn chế độ Chế độ truyền tốt Hiệu suất kém nhất Simplex nhất Bàn phím và Ví dụ Bộ đàm Điện thoại màn hình * Bộ phận phát: Bao gồm bộ mã hóa và bộ phát ASK. Bộ mã hóa tạo địa chỉ có 8 bit và 4 bit.

Chúng ta có thể đặt địa chỉ bằng cách sử dụng công tắc DIP được kết nối trong bộ mã hóa A0 – A7. Trong trường hợp thiết lập 1 địa chỉ trong mạch phát, địa chỉ này sẽ được yêu cầu trong phần thu. Chính vì lý do nà nên phần máy thu và máy phát phải được đặt trong cùng một địa chỉ. * Bộ phận thu: Bộ phận thu cung được hoạt động ở mức 433,92 MHz và có độ nhạy cao.

Bộ thu ASK hoạt động từ 4,5 đến 5,5 VDC và có cả đầu ra tuyến tính và kỹ thuật số. Bộ phận thu sẽ được nhận dữ liệu từ máy phát. Sau đó, bộ giải mã sẽ giải mã dữ liệu và kích hoạt chân đầu ra tương ứng. Cơ chế hoạt động của dây chuyền sản xuất sử dụng PLC.

Bộ vi điều khiển, bộ vi xử lý, bộ xử lý tín hiệu số (DSP) và mạng truyền thông công nghiệp. Vi điều khiển. Là một máy tính được tích hợp trên một chip (single chip microcomputer) được tạo ra qua VLSI. Vi điều khiển cũng được gọi là bộ điều khiển nhúng bởi vì vi điều khiển và các mạch điện hỗ trợ được tích hợp hoặc nhúng vào thiết bị mà nó kiểm soát.

Vi điều khiển có nhiều bit khác nhau giống như vi xử lý (cho đến nay thì có các loại vi điều khiển 4bit, 8bit, 16bit, 32bit, 64bit và 128 bit). Cấu tạo trong của chip vi điều khiển 6 - Vi điều khiển thường chứa các linh kiện sau: + Bộ xử lý trung tâm (CPU). + Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM). + Bộ nhớ chỉ đọc (ROM).

+ Cổng đầu vào / đầu ra.