Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Đề tài "Thiết kế và thi công máy viết chữ tự động" được thực hiện bởi sinh viên Lê Đức Anh (MSSV: 14141003) và Nguyễn Công Tạo (MSSV: 14141273), dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Thanh Nghĩa tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp – Y sinh, Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (thời gian thực hiện từ ngày 05/10/2020 đến ngày 15/01/2021).
Lý do chọn đề tài xuất phát từ xu hướng phát triển của các hệ thống tự động hóa và công nghệ vi điện tử trong đời sống. Các thiết bị điều khiển tự động thông minh ngày càng thay thế các hoạt động thủ công của con người. Tác giả tiến hành khảo sát các đồ án thực tế trước đó tại Việt Nam, bao gồm:
- Đề tài "Máy Viết Chữ Axidraw" (2017) của nhóm sinh viên Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng (Nguyễn Thành Luân, Nguyễn Minh Hùng, Dương Nguyễn Hữu Trình, Nguyễn Văn Ân, Phó Văn Công), sử dụng Arduino điều khiển máy qua phần mềm Universal Gcode Sender.
- Đề tài "Thiết kế chế tạo mô hình máy khắc lazer ứng dụng công nghệ CNC" của tác giả Hoàng Minh Vũ tại Trường Đại học Hải Phòng, sử dụng Arduino Nano và mạch AKZ250 để vận hành hệ thống CNC.
Từ những khảo sát trên, nhóm tác giả nhận thấy các mô hình trước đó còn bộc lộ hạn chế về tốc độ đầu viết và độ linh hoạt khi vận hành. Do đó, đề tài được triển khai nhằm mục tiêu:
- Thiết kế và thi công hoàn chỉnh mô hình máy viết chữ tự động sử dụng cơ cấu truyền động vít me thay vì truyền động dây đai đơn thuần.
- Điều khiển hệ thống bằng vi điều khiển Arduino Uno R3 kết hợp phần mềm Universal Gcode Sender.
- Thực hiện chức năng viết chữ và vẽ hình ảnh cơ bản theo yêu cầu trên mặt phẳng.
Nhiệm vụ nghiên cứu được phân chia thành 9 nội dung:
- Nội dung 1: Viết tóm tắt yêu cầu đề tài, nội dung thiết kế, xác định các thông số giới hạn.
- Nội dung 2: Tiến hành thiết kế sơ đồ khối và giải thích chức năng từng khối.
- Nội dung 3: Tìm hiểu nguyên lý Arduino, động cơ bước, các module điều khiển và linh kiện liên quan.
- Nội dung 4: Tiến hành vẽ và thiết kế phần cứng.
- Nội dung 5: Tiến hành tính toán kỹ thuật để lựa chọn linh kiện.
- Nội dung 6: Thi công hệ thống cơ khí và mạch điện tử.
- Nội dung 7: Kiểm tra, chạy thử và hiệu chỉnh mô hình thi công.
- Nội dung 8: Viết báo cáo tổng kết nội dung thực hiện.
- Nội dung 9: Bảo vệ luận văn tốt nghiệp.
Phạm vi và giới hạn của đề tài:
- Không gian làm việc: Giới hạn vẽ tối đa trên khổ giấy A4.
- Tốc độ vận hành: Tốc độ vẽ tối đa đạt 6 /phút (theo ghi nhận văn bản).
- Kích thước ký tự: Cỡ chữ nhỏ nhất có thể viết là 20.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án tổng hợp cơ sở lý thuyết về lịch sử phát triển của dòng máy vẽ hai trục AxiDraw, nguyên lý chuyển động học của động cơ bước và kiến trúc điều khiển số CNC mini:
- Lịch sử dòng máy viết chữ: Khởi nguồn từ năm 2014 bởi Tiến sĩ Lindsay Robert Wilson (Công ty IJ Instruments Ltd, Anh) với phiên bản khung nhựa Delrin gia công gồm hai trục X-Y độc lập. Đến năm 2015, Wilson hợp tác với Windell Oskay và Lenore Edman (phòng thí nghiệm Evil Mad Scientist, Mỹ) tạo ra thế hệ thứ hai bằng khung nhôm, sử dụng cơ cấu kéo bằng dây đai đơn và hai động cơ bước. Thế hệ thứ ba được nâng cấp toàn diện với thanh trượt tuyến tính và bánh xe lăn trên nhôm đùn định hình. Tại Việt Nam, các mô hình tự chế ban đầu thường tận dụng ổ đĩa CD cũ hoặc khung nhựa in 3D công suất thấp.
- Cơ sở lý thuyết về động cơ bước: Động cơ bước là động cơ đồng bộ biến đổi xung điện áp rời rạc thành chuyển động góc quay của rotor theo từng bước rời rạc với độ chính xác cao. Động cơ có 5 đặc điểm vận hành chính: không chổi than, tạo mô-men giữ lớn ở dải tốc độ thấp nhờ từ trường hãm, điều khiển vị trí theo vòng hở không cần cảm biến phản hồi (encoder), tốc độ quay không phụ thuộc vào tải (khi chưa vượt ngưỡng mô-men gây trượt bước), và đáp ứng tức thời khi khởi động, dừng hoặc đảo chiều.
- Phương pháp xác định thứ tự dây động cơ bước: Sử dụng đồng hồ đo thông mạch và đo điện trở để chia 2 cụm cuộn dây (điện trở giữa hai đầu dây bằng khoảng gấp đôi điện trở từ dây chung đến từng đầu dây). Dùng nguồn một chiều 3–5V kích thử lần lượt từng đầu cuộn dây để xác định chiều quay (lùi nửa bước, tới nửa bước hoặc đứng yên), từ đó thiết lập thứ tự kết nối chuẩn: Dây chung (0) -> Đen (1) -> Đỏ (2) -> Xanh lục (3) -> Xanh dương (4).
- Nền tảng phần mềm ứng dụng:
- Inkscape: Phần mềm đồ họa vector mã nguồn mở dùng để xử lý hình ảnh, văn bản và chuyển đổi đồ họa thành các đường dẫn vector tương thích với định dạng mã G-code.
- Universal Gcode Sender (UGS): Phần mềm viết bằng Java dùng để giao tiếp, truyền dữ liệu chuỗi lệnh G-code từ máy tính xuống bo mạch qua cổng nối tiếp (Serial/UART), tích hợp bộ hiển thị mô phỏng không gian 3D (3D Gcode Visualizer) và ước tính thời gian thực hiện.
- GRBL: Firmware nguồn mở biên dịch mã lệnh G-code thành tín hiệu phát xung điều khiển bước (STEP/DIR) chạy trực tiếp trên vi điều khiển ATmega328.
Thiết kế và thi công hệ thống
Thiết kế sơ đồ khối và nguyên lý hệ thống
Hệ thống điều khiển được cấu trúc thành các khối chức năng liên kết chặt chẽ:
- Khối nguồn: Chuyển đổi điện lưới xoay chiều thành nguồn một chiều 12VDC cấp cho động cơ bước, đồng thời kết hợp mạch hạ áp tạo mức 5VDC cấp cho vi điều khiển và động cơ servo.
- Khối điều khiển và xử lý trung tâm: Tiếp nhận mã lệnh điều khiển từ máy tính thông qua cáp kết nối USB, xử lý thuật toán nội suy chuyển động và xuất tín hiệu điều khiển tới các tầng công suất.
- Khối chấp hành trục X và trục Y: Hai động cơ bước Nema 17 truyền động trục vít me T8 dẫn hướng chuyển động tịnh tiến cho cụm đầu bút.
- Khối chấp hành trục Z (nâng hạ bút): Động cơ RC Servo SG90-9G điều khiển góc quay để hạ bút tiếp xúc mặt giấy hoặc nhấc bút khi di chuyển không tải.
Tính toán và lựa chọn thiết bị phần cứng
| Khối chức năng / Linh kiện |
Thông số kỹ thuật chi tiết |
Vai trò trong hệ thống |
| Arduino Uno R3 |
Vi điều khiển ATmega328 họ 8-bit, tần số thạch anh 16 MHz; Bộ nhớ: Flash 32KB, SRAM 2KB, EEPROM 1KB; Điện áp hoạt động 5VDC, dòng tiêu thụ 30mA; 14 chân Digital I/O, 6 chân Analog 10-bit. |
Trung tâm xử lý, nạp firmware GRBL, nhận mã G-code từ UGS và xuất xung STEP/DIR. |
| CNC Shield V3 |
Điện áp vận hành 12–36VDC; Hỗ trợ 4 khe cắm driver; Chân kết nối Endstop, Spindle, UART, I2C; 3 cặp chân jump MS0, MS1, MS2 để cấu hình vi bước. |
Bo mạch mở rộng giao tiếp trực tiếp trên Arduino Uno R3, phân phối tín hiệu điều khiển động cơ. |
| Driver A4988 |
Điện áp logic 3,3–5V; Điện áp tải VMOT 8–35V; Dòng điện đỉnh 2A; Tích hợp bảo vệ quá nhiệt; Điều chỉnh dòng qua biến trở ($I_{\text{Limit}} = V_{\text{REF}} \times 2$). |
Điều khiển công suất cho 2 động cơ bước trục X và Y; hỗ trợ phân giải vi bước từ Full bước đến 1/16 bước. |
| Động cơ bước Nema 17 |
Trục động cơ đường kính 5mm; Dòng điện định mức 1,5A; Góc bước cơ bản 1,8° (200 bước/vòng quay). |
Tạo mô-men quay dẫn động trực tiếp cơ cấu vít me cho trục hoành (X) và trục tung (Y). |
| Động cơ RC Servo SG90 |
Khối lượng 9g; Điện áp làm việc 4,8–5V; Dải góc quay 0°–180°; Tốc độ đáp ứng 60° trong 0,1 giây. |
Cơ cấu nâng/hạ giá kẹp bút viết theo lệnh điều khiển góc quay. |
| Trục vít me T8 |
Thép không gỉ, đường kính ngoài 8mm, bước ren 8mm (dịch chuyển 8mm/vòng xoay). |
Biến chuyển động quay của động cơ Nema 17 thành chuyển động tịnh tiến chính xác. |
| Khớp nối mềm & Thanh trượt |
Khớp nhôm dài 25mm, đường kính 19mm, lỗ cốt 5mm-6mm; Thanh trượt tròn đường kính 8mm, độ cứng HRC55-65. |
Liên kết trục động cơ với vít me, triệt tiêu độ lệch tâm; định hướng chuyển động thẳng của bàn trượt. |
Tính toán chế độ vi bước và thông số xung điều khiển
Vi mạch Driver A4988 điều chỉnh chế độ bước thông qua các chân mức logic MS0, MS1, MS2. Số xung cần cấp để động cơ Nema 17 (góc bước 1,8°) hoàn thành 1 vòng quay 360° tương ứng từng chế độ:
- Chế độ Full bước (Low - Low - Low): 200 xung/vòng.
- Chế độ 1/2 bước (High - Low - Low): 400 xung/vòng.
- Chế độ 1/4 bước (Low - High - Low): 800 xung/vòng.
- Chế độ 1/8 bước (High - High - Low): 1600 xung/vòng.
- Chế độ 1/16 bước (High - High - High): 3200 xung/vòng.
Với trục vít me T8 có bước ren 8mm (1 vòng quay đai ốc tịnh tiến được 8mm), thông số cài đặt số xung trên mỗi milimét dịch chuyển ($X$ tính bằng pulse/mm) thiết lập trong Universal Gcode Sender được tính toán như sau:
- Chế độ Full bước: $X = \frac{200}{8} = 25\text{ pulse/mm}$
- Chế độ 1/2 bước: $X = \frac{400}{8} = 50\text{ pulse/mm}$
- Chế độ 1/4 bước: $X = \frac{800}{8} = 100\text{ pulse/mm}$
- Chế độ 1/8 bước: $X = \frac{1600}{8} = 200\text{ pulse/mm}$
- Chế độ 1/16 bước: $X = \frac{3200}{8} = 400\text{ pulse/mm}$
Tính toán công suất tiêu thụ và thiết kế khối nguồn
Công suất tiêu thụ tối đa của các thành phần trong hệ thống:
- Module Arduino Uno R3: $P_1 = 5\text{V} \times 0,03\text{A} = 0,15\text{W}$
- 02 Module Driver A4988: $P_2 = 2 \times (5\text{V} \times 2\text{A}) = 20\text{W}$
- 02 Động cơ bước Nema 17: $P_3 = 2 \times (12\text{V} \times 1,5\text{A}) = 36\text{W}$
Tổng công suất tiêu thụ cực đại: $P_{\text{total}} = 0,15 + 20 + 36 = 56,15\text{W}$.
Từ kết quả tính toán, nhóm thiết kế chọn bộ nguồn tổ ong 12V – 5A với công suất danh định 60W (điện áp vào 100–250VAC, tần số 47–63Hz, sai số điện áp điều chỉnh $\pm 10%$, bảo vệ quá áp 105%–150%, nhiệt độ làm việc -20°C đến 60°C).
Để cấp nguồn cho Arduino Uno R3 và động cơ Servo SG90 (vận hành ở mức điện áp 5VDC), hệ thống sử dụng module hạ áp DC-DC LM2596 (điện áp vào 4–30V, dòng tải tối đa 3A, công suất định mức 15W, tích hợp màn hình 3 LED 7 đoạn hiển thị điện áp).
Thi công cơ khí và tích hợp phần mềm
Phần khung cơ khí được thiết kế trên mô hình mô phỏng, gia công cắt CNC từ vật liệu mica:
- Cố định tấm đế lớn chứa toàn bộ linh kiện điều khiển và nguồn.
- Lắp đặt hệ thống thanh trượt tròn 8mm kết hợp gối đỡ bạc đạn tuyến tính và khối đai ốc cho hai trục X, Y.
- Kết nối trục động cơ Nema 17 với trục vít me thông qua khớp nối mềm hợp kim nhôm.
- Cố định cụm giá đỡ đầu viết và gắn động cơ servo SG90 thực hiện chuyển động tịnh tiến dọc trục viết.
- Quy trình vận hành phần mềm: Nạp thư viện mã nguồn GRBL vào bo mạch Arduino Uno R3; sử dụng Inkscape nhập văn bản hoặc đồ họa, chuyển đổi thành đường dẫn vector và xuất mã G-code; mở phần mềm Universal Gcode Sender, thiết lập cổng kết nối COM, nạp tệp G-code và gửi lệnh điều khiển máy vận hành.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Tổng quan
Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài dựa trên sự phát triển của công nghệ điều khiển tự động hóa, nhu cầu cơ giới hóa thao tác viết vẽ của con người, khảo sát hai công trình thực nghiệm trước đó (máy AxiDraw của CĐ Cao Thắng năm 2017 và máy khắc laser CNC của ĐH Hải Phòng). Chương này xác định rõ mục tiêu chế tạo máy viết chữ dùng vít me điều khiển bởi Arduino Uno R3, liệt kê 9 nội dung nhiệm vụ nghiên cứu, các thông số giới hạn (khổ vẽ A4, tốc độ 6 /phút, cỡ chữ tối thiểu 20) và bố cục gồm 6 chương của khóa luận.
Chương 2. Cơ sở lý thuyết
Chương 2 tổng hợp lịch sử dòng máy vẽ hai trục AxiDraw qua 3 thế hệ phát triển quốc tế và thực trạng ứng dụng tại Việt Nam. Trình bày chi tiết thông số và đặc tính kỹ thuật của các linh kiện phần cứng: Arduino Uno R3 (vi điều khiển ATmega328), bo mạch mở rộng CNC Shield V3, cấu tạo và 5 đặc điểm của động cơ bước, phương pháp đo đạc xác định thứ tự dây động cơ, trục vít me T8, thanh trượt tròn 8mm, khớp nối mềm, bạc đạn và gối đỡ tuyến tính. Đồng thời, giới thiệu các tính năng của phần mềm đồ họa vector Inkscape và phần mềm gửi mã điều khiển Universal Gcode Sender.
Chương 3. Tính toán và thiết kế
Chương 3 xây dựng sơ đồ khối toàn hệ thống và sơ đồ nguyên lý mạch điện chi tiết. Đưa ra các tính toán lựa chọn linh kiện: phân tích cấu hình vi bước trên Driver A4988 qua 3 chân MS0, MS1, MS2; tính toán số xung bước động cơ Nema 17 theo góc bước 1,8°; tính toán thông số dịch chuyển trên trục vít me T8 (từ 25 đến 400 pulse/mm tương ứng các mức vi bước); tính toán tổng công suất tiêu thụ tối đa của toàn hệ thống đạt 56,15W để lựa chọn bộ nguồn tổ ong 12V – 5A (60W) và mạch hạ áp LM2596 (15W, 3A).
Chương 4. Thi công hệ thống
Chương 4 mô tả quy trình gia công phần cứng cơ khí bằng vật liệu mica cắt CNC (tấm đế, giá đỡ động cơ, đế trượt, cụm kẹp bút); các bước cố định cơ cấu trượt, lắp trục vít me qua khớp nối mềm với động cơ Nema 17 và gá đặt động cơ servo nâng hạ bút. Hướng dẫn chi tiết quy trình cài đặt phần mềm: thao tác thiết kế và xuất file trên Inkscape, nạp thư viện GRBL vào Arduino IDE và thiết lập thông số vận hành trên giao diện Universal Gcode Sender.
Chương 5. Kết quả - Nhận xét - Đánh giá
Chương 5 ghi nhận kết quả thực nghiệm sau khi lắp ráp và chạy thử mô hình máy viết chữ tự động. Đánh giá khả năng giao tiếp ổn định giữa máy tính và bo mạch vi điều khiển thông qua phần mềm điều khiển, kiểm tra độ chính xác của cơ cấu chấp hành khi thực hiện viết chữ và vẽ các hình học cơ bản trong điều kiện thực tế.
Chương 6. Kết luận – Hướng phát triển
Chương 6 đúc kết toàn bộ quá trình thực hiện đồ án, khẳng định việc hoàn thành các mục tiêu thiết kế và thi công hệ thống theo nhiệm vụ được giao. Đồng thời, đưa ra các nhận định về khả năng ứng dụng thực tế và đề xuất các định hướng nghiên cứu nhằm nâng cấp, tối ưu hóa hệ thống máy viết chữ trong tương lai.
Kết quả và đóng góp
- Kết quả thực nghiệm:
- Chế tạo thành công mô hình phần cứng máy viết chữ tự động với khung đế mica, cơ cấu vít me T8 dẫn động hai trục X-Y và cơ cấu servo nâng hạ bút.
- Thiết lập giao tiếp điều khiển đồng bộ giữa máy tính và bo mạch vi điều khiển Arduino Uno R3 (nạp firmware GRBL) thông qua phần mềm Universal Gcode Sender.
- Máy vận hành ổn định trong điều kiện thực tế, thực hiện được chức năng viết chữ và vẽ được các hình vẽ cơ bản trên khổ giấy A4 theo dữ liệu đầu vào từ phần mềm Inkscape.
- Đóng góp kỹ thuật của đề tài:
- Ứng dụng cơ cấu truyền động trục vít me T8 thay thế cho cơ cấu dây đai truyền thống trong các mô hình máy viết chữ mini tự chế trước đó, giúp giảm thiểu hiện tượng trượt bước cơ học và cải thiện độ cứng vững của hệ thống.
- Cung cấp bảng tính toán cụ thể về thông số xung điều khiển trên mỗi milimét (pulse/mm) tương ứng với từng chế độ vi bước của vi mạch A4988 kết hợp trục vít me bước ren 8mm.
- Xây dựng bảng dự toán công suất chính xác ($P_{\text{total}} = 56,15\text{W}$) làm cơ sở kỹ thuật cho việc phối ghép bộ nguồn tổ ong 12V–5A và module hạ áp LM2596, bảo đảm hệ thống hoạt động ổn định và an toàn về mặt điện áp.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế của đề tài:
- Không gian làm việc bị giới hạn, chỉ vẽ được tối đa trên khổ giấy A4.
- Tốc độ viết vẽ tối đa đạt 6 /phút, chưa đáp ứng được yêu cầu vẽ nhanh đối với các bản vẽ phức tạp.
- Cỡ chữ nhỏ nhất có thể viết được còn lớn (cỡ chữ 20), chưa thể viết các đoạn văn bản có kích thước chữ nhỏ thông thường.
- Máy mới chỉ dừng lại ở việc vẽ được các hình cơ bản.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Tiếp tục cải tiến và gia cố độ cứng vững cơ khí của khung máy nhằm tăng tốc độ di chuyển đầu viết.
- Nghiên cứu mở rộng hành trình trục X và trục Y để máy có thể làm việc trên các khổ giấy lớn hơn (khổ A3 hoặc lớn hơn).
- Nâng cấp độ phân giải cơ khí và đầu giữ bút để máy viết được các kích thước chữ nhỏ hơn cỡ 20 với nét chữ tinh xảo hơn.
- Phát triển thêm các đầu gắn đa năng để máy có thể tương thích với nhiều loại bút vẽ, bút khắc hoặc tích hợp đầu laser công suất nhỏ.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho sinh viên các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử Truyền thông, Điện tử Công nghiệp, Cơ điện tử và Kỹ thuật Điều khiển - Tự động hóa khi thực hiện các đề tài nghiên cứu liên quan đến máy CNC mini, máy vẽ hai trục (Plotter/AxiDraw) hoặc máy khắc laser mini.
Các nội dung có giá trị ứng dụng cao bao gồm:
- Bảng thông số kỹ thuật chi tiết của vi điều khiển ATmega328/Arduino Uno R3 và bo mở rộng CNC Shield V3.
- Quy trình đo đạc thực nghiệm 3 bước để xác định thứ tự dây động cơ bước không nhãn mác.
- Phương pháp tính toán thông số bước xung ($X$ pulse/mm) dựa trên bước ren vít me T8 và các chế độ vi bước của Driver A4988.
- Phương pháp tính toán phụ tải dòng điện và công suất tiêu thụ để lựa chọn nguồn công nghiệp phù hợp.
- Chuỗi quy trình chuyển đổi dữ liệu đồ họa vector từ Inkscape sang G-code và điều khiển qua Universal Gcode Sender với firmware GRBL.
Câu hỏi thường gặp
1. Hệ thống máy viết chữ trong đề tài sử dụng cơ cấu truyền động gì cho các trục X, Y và Z?
Trục X và trục Y sử dụng động cơ bước Nema 17 kết hợp với cơ cấu truyền động trục vít me T8 (bước ren 8mm, đường kính 8mm) và thanh trượt tròn 8mm. Trục Z (cơ cấu nâng hạ bút) sử dụng động cơ RC Servo SG90-9G điều khiển góc quay từ 0° đến 180°.
2. Công thức và thông số cài đặt số xung trên milimét (pulse/mm) cho phần mềm Universal Gcode Sender được tính như thế nào?
Trục vít me T8 có bước ren 8mm (1 vòng xoay dịch chuyển 8mm). Thông số cài đặt $X$ (pulse/mm) phụ thuộc vào chế độ vi bước cài đặt qua các chân MS0, MS1, MS2 trên Driver A4988:
- Chế độ Full bước (200 xung/vòng): $X = \frac{200}{8} = 25\text{ pulse/mm}$
- Chế độ 1/2 bước (400 xung/vòng): $X = \frac{400}{8} = 50\text{ pulse/mm}$
- Chế độ 1/4 bước (800 xung/vòng): $X = \frac{800}{8} = 100\text{ pulse/mm}$
- Chế độ 1/8 bước (1600 xung/vòng): $X = \frac{1600}{8} = 200\text{ pulse/mm}$
- Chế độ 1/16 bước (3200 xung/vòng): $X = \frac{3200}{8} = 400\text{ pulse/mm}$
3. Tại sao tác giả lại chọn bộ nguồn tổ ong 12V – 5A cho hệ thống?
Tác giả đã tính toán công suất tiêu thụ tối đa của các thiết bị: Module Arduino Uno R3 tiêu thụ $5\text{V} \times 0,03\text{A} = 0,15\text{W}$; 2 module Driver A4988 tiêu thụ $2 \times (5\text{V} \times 2\text{A}) = 20\text{W}$; 2 động cơ bước Nema 17 tiêu thụ $2 \times (12\text{V} \times 1,5\text{A}) = 36\text{W}$. Tổng công suất cực đại là $56,15\text{W}$, do đó bộ nguồn tổ ong 12V – 5A có công suất danh định 60W hoàn toàn đáp ứng được công suất tải của toàn mạch.
4. Quy trình 3 bước xác định dây cho động cơ bước được thực hiện như thế nào trong đồ án?
- Bước 1: Đo thông mạch để phân chia các đầu dây thành 2 nhóm cuộn dây độc lập (mỗi nhóm 3 dây đối với động cơ 6 dây).
- Bước 2: Dùng đồng hồ đo điện trở để xác định dây chung; điện trở giữa hai đầu cuộn dây (khoảng 8Ω) gấp đôi điện trở từ dây chung đến từng đầu dây (khoảng 4Ω), sau đó nối 2 dây chung lại với nhau.
- Bước 3: Dùng nguồn DC 3–5V, nối một đầu nguồn vào dây chung và đầu còn lại chạm lần lượt vào các dây còn lại để quan sát phản ứng quay của trục rotor (lùi nửa bước, tới nửa bước hoặc đứng im), từ đó xác định chính xác thứ tự dây điều khiển.
5. Đồ án quy định các giới hạn hoạt động nào cho máy viết chữ tự động?
Văn bản quy định 3 giới hạn chính: phạm vi viết/vẽ tối đa trên khổ giấy A4, tốc độ vẽ tối đa đạt 6 /phút, và cỡ chữ nhỏ nhất có thể viết được là 20.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công máy viết chữ tự động" của sinh viên Lê Đức Anh và Nguyễn Công Tạo đã hoàn thành đầy đủ mục tiêu thiết kế và chế tạo thực nghiệm hệ thống máy viết hai trục X-Y sử dụng cơ cấu truyền động vít me T8 kết hợp vi điều khiển Arduino Uno R3. Nhóm tác giả đã giải quyết trọn vẹn các bài toán tính toán kỹ thuật về vi bước điều khiển, tính toán phụ tải công suất nguồn 56,15W và xây dựng thành công quy trình điều khiển số đồng bộ từ phần mềm Inkscape qua Universal Gcode Sender với firmware GRBL. Kết quả nghiên cứu khẳng định tính khả thi của mô hình trong điều kiện vận hành thực tế, đồng thời đặt nền tảng kỹ thuật rõ ràng cho các định hướng mở rộng khổ vẽ và nâng cao tốc độ chuyển động trong các nghiên cứu tiếp theo.
