Đang tải... (xem toàn văn)
hướng dẫn thiết kế chế tạo giàn phơi đồ thông minh.gồm 4 phần:Tìm hiểu về thị trường giàn phơi thông minh hiện nay, từ đó đề xuất ý tưởng cải tiến và yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh.Thiết kế hệ thống cơ khí cho giàn phơi thông minh.Thiết kế hệ thống điều khiển cho giàn phơi thông minh.Chế tạo giàn phơi thông minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ ROBOT * ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG MINH Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn: HÀ NỘI 06 - 2016 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thông tin nhóm sinh viên Họ tên sinh viên: Điện thoại liên lạc: 0964 – 810 – 699 Email: lecongvinh06@gmail.com Lớp: KT Cơ Điện Tử Hệ đào tạo: Kỹ sư quy Đồ án tốt nghiệp thực tại: Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy Robot, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Thời gian làm ĐATN: từ ngày 11/ 01/ 2016 đến 10/ 06/ 2016 Mục đích nội dung ĐATN Thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh Các nhiệm vụ cụ thể ĐATN Tìm hiểu thị trường giàn phơi thông minh nay, từ đề xuất ý tưởng cải tiến yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh Thiết kế hệ thống dẫn động cho giàn phơi thông minh Tính toán, lựa chọn kết cấu khí cho giàn phơi thông minh Thiết kế hệ thống điều khiển giàn phơi thông minh Chế tạo giàn phơi thông minh Lời cam đoan sinh viên Nhóm sinh viên thực Đồ án tốt nghiệp - Lê Công Vinh, Nguyễn Tiến Diện, Lâm Quyết Thắng – cam kết ĐATN công trình nghiên cứu thân nhóm thực hướng dẫn ThS Hoàng Văn Bạo Các kết nêu ĐATN trung thực, chép toàn văn công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Nhóm Tác giả ĐATN SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Điểm đánh giá (cho sinh viên): Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Giáo viên hướng dẫn ThS Hoàng Văn Bạo SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tên đề tài: Giáo viên phản biện: Nội dung thiết kế tốt nghiệp: Nhận xét giáo viên phản biện: Điểm đánh giá (cho sinh viên): Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nội dung Đồ án tốt nghiệp thực dựa nhiệm vụ sau: Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu thị trường giàn phơi thông minh nay, từ đề xuất ý tưởng cải tiến yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh Thông qua việc tìm hiểu, nguyên cứu thị trường giàn phơi nay, cụ thể sâu tìm hiểu nhu cầu thị trường, tìm hiểu loại giàn phơi có thị trường Từ đó, khoanh vùng thị trường nhắm đến hộ gia đình khu chung cư, khu dân cư, tòa nhà cao tầng, nơi có diện tích sinh hoạt không nhiều nhu cầu tối ưu diện tích cần thiết Dựa vào việc tìm hiểu mà đề xuất ý tưởng cải tiến loại giàn phơi trở nên thông minh hơn, thuận tiên cho người sử dụng chi phí chế tạo mức hợp lý, đồng thời đưa yêu cầu cụ thể cho trình thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh Nội dung cụ thể nhiệm vụ trình bày cụ thể Chương 1: TỔNG QUAN Nhiệm vụ 2: Thiết kế hệ thống khí cho giàn phơi thông minh Từ ý tưởng cải tiến đề xuất yêu cầu thiết kế, chế tạo, tiến hành thiết kế hệ thống khí cho giàn phơi thông minh, phần vô quan trọng, xương sống cho toàn Đồ án tốt nghiệp Ở đây, ta phải lên sơ đồ hệ dẫn động giàn phơi, tính toán, thiết kế lựa chọn động cơ, truyền Trục vít – Bánh vít, tang cuốn, cáp, v v Toàn nội dung nhiệm vụ trình bày Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ Nhiệm vụ 3: Thiết kế hệ thống điều khiển cho giàn phơi thông minh Để thực giàn phơi thông minh, thiết kế hệ thống điều khiển cho giàn phơi điều tất yếu Với yêu cầu trời mưa che tự động hạ xuống che chắn quần áo khỏi ướt, hết mưa tự động kéo lên Đồng thời, giàn phơi thông minh cài đặt sẵn hai chế độ, dành cho người lớn, khác dành cho trẻ em, tạo thuận tiện cho trình phơi quần áo Toàn phần thiết kế hệ thống điều khển nằm Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN Nhiệm vụ 4: Chế tạo giàn phơi thông minh Từ nhiệm vụ trên, thu thông tin cần thiết để tiến đến bước cuối tạo nên sản phẩm thực Ở nhiệm vụ này, SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo trình bày cách khái quát Chương 4: CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG MINH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 11 LỜI MỞ ĐẦU 12 Chương 1: TỔNG QUAN 13 1.1 Giời thiệu giàn phơi 13 1.2 Các loại giàn phơi 15 1.2.1 Giàn phơi quay tay 16 1.2.2 Giàn phơi bấm điện .17 1.2.3 Giàn phơi điều khiển từ xa 18 1.3 Đề xuất cải tiến hệ thống giàn phơi thông minh 19 1.4 Yêu cầu thiết kế, chế tạo giàn phơi thông minh 22 Chương 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 23 2.1 Thiết kế hệ dẫn động khung phơi 23 2.1.1 Tính chọn cáp 24 2.1.1.1 Cấu tạo 24 2.1.1.2 Phân loại 24 2.1.1.3 Lựa chọn loại cáp 24 2.1.1.4 Tính toán thông số cáp 24 2.1.2 Tính chọn tang .28 2.1.2.1 Khái niệm .28 2.1.2.2 Phân loại 28 2.1.2.3 Lựa chọn loại tang 28 2.1.2.4 Tính toán thông số Tang 29 2.1.2.5 Cố định đầu cáp lên tang 32 2.1.3 Tính chọn động 32 2.1.3.1 SVTH: Trang Động điện 32 Đồ án tốt nghiệp 2.1.3.2 Các loại động điện .33 2.1.3.3 Công suất cần thiết trục tang 35 2.1.3.4 Xác định hiệu suất chung toàn hệ thống 35 2.1.3.5 Xác định công suất yêu cầu trục động .37 2.1.3.6 Xác định vận tốc quay trục tang 37 2.1.3.7 Xác định vận tốc quay cần thiết động 37 2.1.3.8 Chọn động điện 37 2.1.4 2.2 GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Lựa chọn truyền .38 2.1.4.1 Khái niệm .38 2.1.4.2 Phân loại 38 2.1.4.3 Truyền động trục vít – bánh vít 38 2.1.4.4 Các dạng hỏng truyền trục vít 39 2.1.4.5 Lựa chọn .40 Thiết kế hệ dẫn động bạt che .41 2.2.1 Lựa chọn bạt che 41 2.2.2 Tính chọn động 41 2.2.2.1 Công suất cần thiết trục bạt che 41 2.2.2.2 Xác định hiệu suất chung toàn hệ thống 42 2.2.2.3 Xác định công suất yêu cầu trục động .42 2.2.2.4 Chọn động điện 43 2.2.3 Tính chọn trục quấn bạt 43 2.2.3.1 Chọn vật liệu 43 2.2.3.2 Tính thiết kế trục 43 2.2.4 Tính chọn ổ bi .49 2.2.4.1 Khái niệm .49 2.2.4.2 Cấu tạo 49 2.2.4.3 Chọn loại ổ lăn .50 2.2.4.4 Chọn sơ kích thước ổ lăn 50 2.2.4.5 Tính kiểm nghiệm khả tải ổ 50 SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp 2.3 GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Lựa chọn xếp .52 Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 53 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 53 3.2 Giới thiệu sensor động dùng hệ thống 55 3.2.1 Sensor 55 3.2.2 Cảm biến mưa .55 3.2.3 Động chiều DC 57 3.2.4 Encoder 61 3.2.5 Động bước (Step) .62 3.3 Tổng quan vi điều khiển STM32, biên dịch nạp Code vào vi điều khiển 65 3.3.1 Sơ lược STM32 65 3.3.2 Ứng dụng STM32 66 3.3.3 Tính bật 66 3.3.4 Khái quát vi điều khiển STM32F103C8T6 .68 3.4 Trình biên dịch cho vi điều khiển KEILC 4, FLASH LOADER 70 3.5 Sơ đồ mạch thiết kế thực đề tài 78 3.5.1 Khối nguồn nuôi vi xử lý 78 3.5.2 Khối IC L298 đảo chiều 78 3.5.3 Khối vi xử lý 80 3.5.4 Khối hiển thị LCD 81 3.6 Mạch in 81 3.7 Kết đạt 82 Chương 4: CHẾ TẠO GIÀN PHƠI THÔNG MINH .83 4.1 Chế tạo khung phơi 83 4.1.1 Khung thép V 83 4.1.2 Khung thép hộp .84 4.1.3 Thanh phơi 84 4.1.4 Thanh xếp .85 4.2 Chế tạo bạt che 86 SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp 4.3 GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Lắp ghép giàn phơi hoàn chỉnh 86 KẾT LUẬN .87 PHỤ LỤC 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO .104 DANH MỤC HÌNH STT Tên Trang 1.1 Dân số thành thị nước từ năm 1995 đến sơ năm 2014 13 1.2 13 1.4 Dân số thành thị Hà Nội từ năm 1995 đến sơ năm 2014 Dân số thành thị Thành phố Hồ Chí Minh từ năm 1995 đến sơ năm 2014 Khu chung cư Times City 1.5 Khu chung cư Royal City 14 1.6 Khung cảnh phơi quần áo khu chung cư 15 1.7 Cảnh phơi quần áo tạm bợ 15 1.8 Giàn phơi quay tay 16 1.9 Giàn phơi bấm điện 17 1.10 Giàn phơi điều khiển từ xa 18 1.11 Ý tưởng cải tiến giàn phơi thông minh 19 1.12 Khung gá giàn phơi thông minh 19 1.13 Thanh xếp 20 1.14 Trục bạt che nằm hai ổ bi liền gối 20 1.15 Thanh phơi quần áo 21 1.3 14 14 2.1 Sơ đồ dẫn động khung phơi 23 2.2 Các loại cáp thép 24 2.3 Cáp thép 27 2.4 Hình dạng số loại tang 28 2.5 Các kích thước Tang 29 2.6 Tang cáp 32 SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo 2.7 Cố định đầu cáp lên tang 32 2.8 Cấu tạo động bước 34 2.9a Cấu trúc động bước nam châm vĩnh cửu 34 2.9b Cấu trúc động bước biến từ trở 34 2.10 Động bước kéo giàn phơi 38 2.11 Kết cấu trục vít liền trục bánh vít 39 2.12 Bộ truyền Trục vít – Bánh vít mua thị trường 40 2.13 Sơ đồ hệ dẫn động bạt che 41 2.14 Động giảm tốc truyền động bạt che 43 2.15 Ống inox quấn bạt 45 2.16 Lục phân bố tải trọng trục 46 2.17 Mặt cắt ngang ống inox 47 2.18 Cấu tạo ổ lăn 49 2.19 Các thông số ổ lăn 50 2.20 Ổ bi đỡ liền gối 51 2.21 Thanh xếp 52 3.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển 53 3.2 Cấu trúc hệ thống có Sensor 55 3.3 Mô hình thiết bị đo đơn giản 55 3.4 Sơ đồ chân nối cảm biến 56 3.5 Động chiều 57 3.6 Mạch cầu H 58 3.7 Sơ đồ mạch sử dụng L293B để điều khiển động 59 3.8 Miêu tả ứng dụng điển hình L298 60 3.9 Cho ứng dụng dòng lớn hơn, dùng kênh 60 3.10 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động Encoder 61 3.11 Động bước (Step) 62 3.12 Sơ lược lịch sử phát triển STM32 64 3.13 Ứng dụng STM32 64 3.14 Năng lượng tiêu thụ 65 SVTH: Trang Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo last_clock_step=1; CKL_on; } else { last_clock_step=0; CKL_off; } clock_time_2++; } else speed_step++; } //Đoạn chương trình điều khiển động Bước nhờ nút ấn H2, H3 if(status_H2==1) { so_clk=Numbe_H2*400; if(clock_time_2==so_clk) { EN_off; Dir_step=0; } } else if(status_H3==1) { so_clk=Numbe_H3*400; if(clock_time_2==so_clk) { EN_off; SVTH: Trang 90 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo Dir_step=0; } } else if(status_H1==1) { so_clk=0; if(clock_time_2==so_clk) { EN_off; Dir_step=0; } } } Đoạn chương trình project « mail » //Giao diện LCD với người dùng #include "main.h" #include "lcd_16x2.h" GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; USART_InitTypeDef USART_InitStructure; static IO uint32_t TimingDelay; uint32_t clk_freq; uint8_t target=1; uint8_t DIR,DIR_1; uint32_t Numbe_H1=0,Numbe_H2=1,Numbe_H3=2,count_moto;// 220 xung = vong uint32_t Numbe_H2_400,Numbe_H3_400; uint8_t status_H3,status_H2,status_H1; SVTH: Trang 91 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo uint8_t mode,jj; uint32_t clock_time_2,clk_step_max,clk_step_min,so_clk; uint8_t Dir_step; uint8_t speed_clock_step=1; uint32_t speed_step_F; int main(void) { /* Configure the system clocks */ RCC_Configuration(); USART1_Configuration(); LCD_Init(); GPIO_config(); TIM1_Configuration(); EN_off; TIM2_Configuration(); ext_line0_init(); if (SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000)) { /* Capture error */ while (1){} } _Delay_ms_mem(400); // LUU Y SU CAN THIET CUA KHOANG THOI GIAN DELAY NAY (>40ms) get_clock(); //TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); while (1) { speed_step_F=1000/speed_clock_step; target=0; SVTH: Trang 92 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo printf("\r\ncount_moto=%d",count_moto); printf("\r\nclock_time_2=%d",clock_time_2); printf("\r\nspeed_step_F=%d",speed_step_F); if(mode==0) { target=1; LCD_Gotoxy(0,0); printf(" He Thong "); LCD_Gotoxy(0,1); printf(" Gian Phoi "); Delay_ms(200); } else if(mode==1) { target=1; LCD_Gotoxy(0,0); printf("DC: "); LCD_Gotoxy(0,1); printf("H1=%d ",Numbe_H1); LCD_Gotoxy(0,1); printf(" "); Delay_ms(200); LCD_Gotoxy(0,1); printf("H1=%d Delay_ms(200); } else if(mode==2) SVTH: Trang 93 ",Numbe_H1); Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo { target=1; LCD_Gotoxy(0,0); printf("STEP: "); LCD_Gotoxy(0,1); printf("H2=%d ",Numbe_H2); LCD_Gotoxy(8,1); printf("H3=%d ",Numbe_H3); LCD_Gotoxy(0,1); printf(" "); Delay_ms(200); LCD_Gotoxy(0,1); printf("H2=%d ",Numbe_H2); Delay_ms(200); } else if(mode==3) { target=1; LCD_Gotoxy(0,0); printf("STEP: "); LCD_Gotoxy(0,1); printf("H2=%d ",Numbe_H2); LCD_Gotoxy(8,1); printf("H3=%d ",Numbe_H3); LCD_Gotoxy(8,1); printf(" "); Delay_ms(200); LCD_Gotoxy(8,1); SVTH: Trang 94 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo printf("H3=%d ",Numbe_H3); Delay_ms(200); } else if ( mode ==4) { target=1; LCD_Gotoxy(0,0); printf("STEP: clk=%d ",speed_step_F); LCD_Gotoxy(0,1); printf(" "); Delay_ms(200); } Delay_ms(500); } } //Đoạn chương trình điều khiển bạt, cách xử lý tín hiệu cảm biến nút ấn H1 { static uint8_t Up_max,Down_max,last_CBM; static uint8_t button_mode_step; static uint8_t button_H3,button_H2,button_H1,button_Stop_Step; static uint16_t quet_button,button_Up,button_down,button_Stop,button_mode,button_CBM; quet_button++; if(quet_button>40) { quet_button=0; if(!In_Up)button_Up++; else button_Up=0; SVTH: Trang 95 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo if(button_Up==40) { if(Up_max==0) { if(mode==0) { DC1_Up(); Down_max=0; } } if(mode==1) { Numbe_H1++; } else if(mode==2) { Numbe_H2++; } else if(mode==3) { Numbe_H3++; } } if(button_Up==70)button_Up=60; ////////////////////////////////// if(!In_Down)button_down++; else button_down=0; if(button_down==40) SVTH: Trang 96 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo { if(Down_max==0) { if(mode==0) { DC1_Down(); Up_max=0; } } if(mode==1) { Numbe_H1 ; } else if(mode==2) { Numbe_H2 ; } else if(mode==3) { Numbe_H3 ; } } if(button_down==70)button_down=60; ////////////////////////////////// if(!In_Stop)button_Stop++; else button_Stop=0; if(button_Stop==40) { SVTH: Trang 97 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo button_mode=1; } if(In_Stop) { if(button_mode==1) { button_mode=0; DC1_Stop(); Up_max=0; Down_max=0; DIR=0; } } if(button_Stop==200) { button_mode=0; if(mode2) { speed_clock_step=speed_clock_step-2; } SVTH: Trang 99 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Hoàng Văn Bạo } else if(mode==0) { status_H1=1; status_H2=0; status_H3=0; if(clock_time_2>0) { Dir_step=1; DIR_on; EN_on; } } } if(button_H1==70)button_H1=60; ////////////////////////////// if(!In_H2)button_H2++; else button_H2=0; if(button_H2==40) { if(mode==4) { if(speed_clock_stepNumbe_H2_400) { Dir_step=1; DIR_on; EN_on; } else if(clock_time_2Numbe_H3_400) { Dir_step=1; DIR_on; EN_on; } else if(clock_time_2