ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ,CHẾ TẠO GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ,CHẾ TẠO GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH
- Tên đề tài.
Thiết kế, chế tạo dàn phơi đồ thông minh
…………….………..……….……………………………………………
- Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Sinh viên tự chọn.
- Nội dung chính của đồ án:
o Nghiên cứu đọc các tài liệu liên quan về dàn phơi đồ tự động đã có.
o Lựa chọn phương án thiết kế.
o Tính toán cho các bộ truyền, cơ cấu truyền động.
o Lựa chọn động cơ điện.
o Nghiên cứu, trình bày các cảm biến sử dụng trong mô hình.
o Xây dựng thuật toán và thiết kế bộ điều khiển cho mô hình.
o Chế tạo mô hình.
- Các sản phẩm dự kiến:
o Thuyết minh
o 2-3 bản vẽ
o 1 mô hình hoạt động được
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại của thế kỷ 21, với sự phát triển nhảy vọt của trình độ khoa học kỹ thuật, con người đã tạo nên và phát triển nhiều công trình khoa học mang tính tầm cỡ. Với sự thay thế dần của máy móc cho con người trong các nhiệm vụ mang tính chính xác và tập trung cao thì kết quả đạt được đã hoàn toàn được tin cậy và đánh giá cao. Điều này thực sự có ý nghĩa to lớn và góp phần tăng thêm giá trị và chất lượng cuộc sống.
Trong đồ án lần này, xây dựng hệ thống giàn phơi đồ thông minh cũng không nằm ngoài ý nghĩa đó. Đây là một đề tài ứng dụng thú vị mà nhiều nhà nghiên cứu, các cá nhân cũng như công ty đã và đang không ngừng nghiên cứu cho ra đời các sản phẩm khác nhau vì nhu cầu thực tiễn và đa dạng phương pháp tiếp cận.
Trong đề tài này sẽ trình bày các vấn đề liên quan tới kiến thức nền tảng xây dựng nên đồ án. Để thực hiện báo cáo chúng em đã sử dụng phần mềm Proteus 8 Professional để mô phỏng mạch và phần mềm Creo Parametric để mô phỏng 3D. Ngoài ra, còn quan sát trực tiếp một số hệ thống giàn phơi thông minh có mặt trên thị trường hiện nay để tham khảo thiết kế và xây dựng phần cứng khi thực hiện đề tài này.
Trải qua một khoảng thời gian nghiên cứu và thực hiện, chúng em cũng đã xây dựng được giàn phơi đồ thông minh với nguyên tắc hoạt động như sau:
Khi trời có mưa, hệ thống sẽ tự động nhận dạng mưa thông qua module cảm biến và xử lí, kích hoạt động cơ kéo đồ vào khu chứa đồ, trời không mưa hệ thống sẽ tự động kéo đồ ra phơi, và trời tối thì kéo đồ vào. Ngoài ra, nếu hệ thống tự động gặp sự cố hoặc không muốn sử dụng tự động, người dùng có thể điều khiển hệ thống bằng thủ công qua các nút nhấn được tích hợp trên giàn phơi.
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1
LỜI CẢM ƠN 2
LỜI NÓI ĐẦU 3
DANH MỤC HÌNH 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 6
1.1 Đặt vấn đề.6
1.2 Tầm quan trọng của đề tài.6
1.3 Mục đích nghiên cứu.6
1.4 Dàn ý nghiên cứu.6
1.5 Đối tượng nghiên cứu.7
1.6 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu.7
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ GIÀN PHƠI THÔNG MINH 8
2.1 Giàn phơi đồ thông minh là gì? 8
2.2 Một số loại giàn phơi trên thị trường.8
2.2.1 Giàn phơi thông minh tay quay.8
2.2.2 Giàn phơi thông minh gắn tường.9
2.2.3 Giàn phơi thông minh điều khiển từ xa.9
2.3 Lựa chọn phương án thiết kế.11
2.4 Các bộ phận cấu thành của mô hình dàn phơi thông minh.11
CHƯƠNG 3: VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢM BIẾN 12
3.1 Arduino.12
3.1.1 Arduino Uno R3.12
3.1.2 Thông số Arduino Uno R3.13
3.2 Cảm biến mưa.14
3.2.1 Giới thiệu:14
3.2.2 Nguyên lý hoạt động:15
3.2.3 Thông số kỹ thuật:15
3.3 Cảm biến ánh sáng dùng quang trở.15
3.3.1 Giới thiệu:15
3.3.2 Nguyên lý hoạt động:16
3.3.3 Thông số kỹ thuật:16
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH 17
4.1 Thiết kế thành phần cơ khí.17
4.1.1 Khung xương mô hình:17
4.1.2 Khung treo quần áo:18
4.1.3 Thanh trượt tròn + con trượt + gối đỡ con trượt:19
4.1.4 Vitme đai ốc + áo đai ốc + gối đỡ.22
4.2 Thiết kế mạch điện tử.29
4.2.1 Động cơ giảm tốc.29
4.2.2 Module L298.30
4.2.3 Nguồn điện 12V.33
4.2.4 Công tắc hành trình.33
4.2.5 Máy sưởi.34
4.2.6 Điện trở.35
4.2.7 PC817.35
4.2.8 Nút nhấn.37
CHƯƠNG 5: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 38
5.1 Sơ đồ của giàn phơi thông minh.38
5.1.1 Sơ đồ khối:38
5.1.2 Lưu đồ thuật toán:38
5.1.3 Sơ đồ mạch:39
5.1.4 Code điều khiển hệ thống:39
5.2 Các chế độ vận hành và nguyên lý hoạt động.43
5.2.1 Chế độ vận hành tự động:43
5.2.2 Chế độ vận hành bằng tay:47
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 49
6.1 Ưu điểm:49
6.2 Nhược điểm:49
6.3 Hướng phát triển:49
6.4 Kết luận:49
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề.
- Trong sự phát triển ngày càng nhanh chóng và hiện đại của khoa học kỹthuật, ngànhđiện tử tự động đã tạo nên một dấu ấn quan trọng trong lĩnh vực sản xuất và chế tạo, chúngluôn thay đổi và phát triển từng giờ, không dừng lại ở đó trong những năm gần đây ngànhđiện tử tự động đã ngảy càng gần gũi hơn với đời sống con người, hỗ trợ con người trongcuộc sống hằng ngày.
- Khi phơi đồ thì chúng ta luôn có những nỗi lo rằng trời hôm nay có nắngkhông, hay sẽcó mưa không? Quần áo sẽ có thể bị ướt do trời mưa khi ta không kịp dọn hay quần áo sẽ mãikhông khô do thời tiết âm u, thậm chí phơi đến cả tuần mà quần áo vẫn bị ẩm, còn kèmtheo mùi hôi khó chịu.
=> Vậy phải làm sao để đối phó với những vấn đề như thế, làm sao để quần áo khô nhanhnhất?
- Lúc này giàn phơi thông minh chính là biện pháp nhanh nhất giải quyết mối lo quần áo,giúp quần áo mau khô, thơm tho, không bị ướt ngay cả khi trời mưa, trời âm u.
1.2 Tầm quan trọng của đề tài.
- Ưu điểm của máy phơi đồ thông minh là dùng các loại cảm biến để nhận biết các trạngthái của môi trường bên ngoài từ đó cho ra các chế độ làm việc phù hợp giúp giải quyếtcác vấn đề khó khăn khi phơi quần áo.
- Vì vậy đề tài này là một vấn đề không những là một thực tại khách quan mà còn có tầmquan trọng thực sự trong hiện tại cũng như trong tương lai.
1.3 Mục đích nghiên cứu.
- Do thực tiễn hiện nay trong đời sống sinh hoạt của con người, việc phơi quần áo trongnhững ngày thời tiết xấu là rất bất tiện đặc biệt đối với những gia đình không có điều kiện ởnhà thường xuyên, từ những bất tiện của vấn đề trên nhóm sinh viên thực hiện nghiên cứuvề vấn đề này nhằm đưa ra ý tưởng chế tạo ra môt thiết bị phơi đồ thông minh giúp xóa bỏmọi bất tiện và hạn chế trong việc phơi quần áo cũng như phù hợp với xu thế mới trongngành điều khiển tự động.
- Là sinh viên ngành Cơ Điện Tử muốn được thử thách bản thân, tìm hiểu về những kiếnthức chuyên ngành để có thêm kinh nghiệm trước khi ra trường phục vụ cho công việc saunày.
1.4 Dàn ý nghiên cứu.
- Thiết kế cấu trúc sơ đồ
- Thi công phần cứng – phần mềm
- Hướng dẫn sử dụng
1.5 Đối tượng nghiên cứu.
- Đối tượng nghiên cứu là: Nguồn mở của vi điều khiển arduino còn mới mẻ đối với mộtsố trường, bên cạnh đó là các các cảm biến và module dùng ứng dụng để nghiên cứu ra một giàn phơi đồ thông minh.
1.6 Phương pháp và phương tiện nghiên cứu.
- Phương pháp:
+ Tham khảo tài liệu: chủ yếu liên quan đến các chi tiết module, cảm biến, khí cụ điện, động cơ…
+ Thực nghiệm: Kết nối phần cứng, thiết kế mạch ổn áp, mạch động lực, cơ cấu chuyển động.
- Phương tiện:
+ Các dụng cụ trong ngành cơ khí và Cơ Điện Tử như máy hàn, máy khoan, máy tính,... để thực hiện đề tài này cần phải thiết kế một số mạch phụ hay dùng testboardđể thử nghiệm và mô phỏng 3D.
+ Tham khảo các đề tài đã có trước ở các wedsite: 123docz.net , tailieu.vn … và một số wedsite khác.
+ Các video về đề tài dàn phơi đồ thông minh trên các nền tảng mạng xã hội Facebook, Youtube…
+ Tham khảo đề tài trên các diễn dàn công nghệ - điện tử, blog,…
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ GIÀN PHƠI THÔNG MINH
2.1 Giàn phơi đồ thông minh là gì?
- Giàn phơi đồ thông minh là vật dụng đã trở nên quá quen thuộc đối với nhiều hộ gia đình,trở thành một phần không thể thiếu trong đời sống sinh hoạt của con người. Tuy nhiên rấtnhiều người lại chưa biết đến giá phơi đồ thông minh này. Vậy giàn phơi thông minh là gì,có khó sử dụng không và sử dụng như thế nào? Trong bài viết dưới đây chúng ta sẽ làmsáng tỏ hơn vấn đề này.
- Giàn phơi thông minh chính chính là một sản phẩm khoa học mang tính ứng dụng caonhằm giúp cho việc phơi đồ trở nên đơn giản và nhanh hơn gấp nhiều lần so với giàn phơithông thường; đồng thời giúp quần áo đón được nhiều gió và nắng, giúp quần áo nhanhkhô hơn; giúp con người tiết kiệm được thời gian cũng như công sức để tập trung cho việckhác. Đây là một giải pháp tuyệt vời trong vấn đề phơi đồ và nhờ nó mà con người sẽkhông phải lo quần áo ướt,quần áo ẩm hay có mùi trong những ngày trời mưa nữa.
- Ứng dụng trong cuộc sống: Sử dụng dễ dàng, tiện lợi khi trời trở lạnh mưa gió bão. Hệthống được sử dụng hoàn toàn tự động.
2.2 Một số loại giàn phơi trên thị trường.
2.2.1 Giàn phơi thông minh tay quay.
Hình 2.1 Giàn phơi thông minh tay quay
- Giàn phơi tay quay được gắn trần làm bằng inox hoặc hợp kim nhôm cường lực chịu được trọng tải tới 60kg. Giàn phơi gắn trần giúp quần áo nhanh khô, phơi được nhiều quần áo, là giải pháp cho nhà mặt phố, biệt thự, hoặc chung cư có ban công diện tích đủ rộng.
+ Ưu điểm: tiết kiệm diện tích tối đa cho căn nhà bạn, giá cả phải chăng, có thể điều chỉnh thanh phơi lên cao, xuống thấp, kiểu dáng đa dạng, dễ dàng phơi quần áo cũng như các loại chăn, ga, gối, đệm,…
+ Nhược điểm: điều chỉnh thanh phơi lên cao xuống thấp theo nhu cầu cần dùng tay, số lượng phơi đồ cũng ít hơn so với giàn phơi thông minh gắn tường.
- Giá sản phẩm: Từ 1tr-3tr.
2.2.2 Giàn phơi thông minh gắn tường.
Hình 2.2 Giàn phơi thông minh gắn tường
- Đây là loại giàn phơi thông minh gắn tường nhà phù hợp với hộ gia đình có diện tích cực hẹp, còn có tên gọi là giàn phơi kéo ngang.
+ Ưu điểm: chủ yếu của giàn phơi là có nhiều thanh phơi, phơi được lượng lớn quần áo cũng như các chăn, ga, gối, đệm. Đồng thời khoảng cách giữa các thanh phơi đủ để quần áo nhanh khô mà vẫn cho trọng tải phơi lớn.
+ Nhược điểm: Lắp đặt cố định giàn phơi ở độ cao nhất định, không điều chỉnh được phơi lên cao, xuống thấp được.
- Giá sản phẩm: 1tr-5tr.
2.2.3 Giàn phơi thông minh điều khiển từ xa.
Hình 2.3 Giàn phơi thông minh điều khiển từ xa
- Còn có tên gọi là giàn phơi thông minh tự động, đây là loại giàn phơi tốt nhất và cũng đắt nhất. Nó cho phép bạn điều khiển giàn phơi bằng thiết bị điều khiển từ xa. Ngoài ra, loại giàn phơi này có thể được tích hợp tia cực tím kháng khuẩn, quạt sấy khô quần áo. Giàn phơi thông minh điều khiển từ xa là giải pháp phù hợp cho căn hộ có phòng phơi đồ khép kín.
+ Ưu điểm: dễ dàng vận hành bằng cách nhấn nút lên xuống, dừng đơn giản, không cần dùng sức như giàn phơi thông minh gắn trần, có đèn pha sáng, tích hợp quạt gió, đèn UV diệt khuẩn giúp quần áo nhanh khô hơn. Kiểu dáng dàn phơi sang trọng, thông thường với 4 thanh phơi có thể phơi được nhiều đồ hơn.
+ Nhược điểm: do tích hợp nhiều chức năng nên giá thành của giàn phơi thông minh điều khiển từ xa giá thành cao hơn giàn phơi thông minh khác. Nếu không lựa chọn sản phẩm có chất lượng, sau quá trình sử dụng có thể gặp một số trục trặc về lỗi điện tử, đặc biệt với khí hậu nóng ẩm của nước ta.
- Giá sản phẩm: từ 8tr-15tr.
2.3 Lựa chọn phương án thiết kế.
- Dàn phơi đồ thông minh được thiết kế với 2 chế độ: Tự động và nút nhấn.
2.4 Các bộ phận cấu thành của mô hình dàn phơi thông minh.
- Arduino (Điều khiển các module và động cơ)
- Module L298 (Điều khiển động cơ)
- Cảm biến mưa (Nhận biết khi trời có mưa hoặc môi trường có nước)
- Cảm biến ánh sáng (Nhận biết ánh sáng)
- Động cơ giảm tốc ds400 (Điều khiển giàn phơi ra/vào)
- Nguồn điện 5-12V (Cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống)
- Công tắc hành trình (Đóng mở dàn phơi tự động)
- Máy sưởi (Dùng để hong khô quần áo)
- Điện trở (Điều chỉnh mức độ tín hiệu)
- PC817 (Dùng để cách ly mạch)
- Nút nhấn (Dùng để điều khiển bằng tay)
- Khung xương mô hình (Cố định và hoàn thiện mô hình).
- Khung treo quần áo (Dùng để treo quần áo)
- Thanh trượt tròn + con trượt (Dùng để trượt vitme và khung treo)
- Gối đỡ thanh trượt (Dùng để cố định hai đầu thanh trượt)
- Vitme đai ốc + áo đai ốc (Dùng để di chuyển quần áo ra/vào)
- Gối đỡ vitme (Dùng để đỡ hai đầu trục vitme)
- Mái che (Dùng để che quần áo)
- Hộp đựng linh kiện (Dùng để che các linh kiện module)
CHƯƠNG 3: VI ĐIỀU KHIỂN VÀ CẢM BIẾN
3.1 Arduino.
- Arduino là một nền tảng mà mọi thiết bị phần cứng đều được làm sẵn và chuẩn hóa, người dùng chỉ việc chọn những thứ mình cần, ráp lại là có thể chạy được. Arduino cung cấp cho bạn module điều khiển động cơ có sẵn, mạch điều khiển có sẵn, mạch thu phát sóng không dây có sẵn, …
Hình 3.1 Các dòng Arduino
- Arduino không phải lập trình từ A đến Z. Mỗi phần cứng gắn mác “Arduino” đều có những đoạn lệnh đã được viết sẵn (thư viện) do cộng đồng người dùng Arduino cùng phát triển.
ð Ở đây ta dùng loại Arduino R3
3.1.1 Arduino Uno R3.
Hình 3.2 Arduino Uno R3
- Đây là vi mạch tích hợp nên sử dụng khi mới tìm hiểu về Arduino. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3), cũng có thể dùng vi mạch nano nhưng nó khá nhỏ chỉ nên sử dụng cho người đã biết lập trình và thích hợp cho các đề án nhỏ hoặc mô hình nhỏ.
- Nó khá đơn giản, các port có thể đủ phục vụ cho nhu cầu của người mớinghiên cứu mãng lập trình cho các ngoại vi, chức năng chẳng thua kém các board khác, tích hợp sẵn board nạp và hợp túi tiền so với các board cao cấp hơn.
Hình 3.3 Sơ đồ chân Arduino Uno R3
- Arduino là một bo mạch vi xử lý. Phần cứng bao gồm một bo mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8-bit, hoặc ARM Atmel 32-bit. Những module hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào Analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều bo mở rộng khác nhau, cho phép người dùng viết các chương trình cho Arduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++.
3.1.2 Thông số Arduino Uno R3.
|
Vi điều khiển |
ATmega328 họ 8bit |
|
Điện áp hoạt động |
5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB) |
|
Tần số hoạt động |
16 MHz |
|
Dòng tiêu thụ |
khoảng 30mA |
|
Điện áp vào khuyên dùng |
7-12V DC |
|
Điện áp vào giới hạn |
6-20V DC |
|
Số chân Digital I/O |
14 (6 chân có khả năng băm xung) |
|
Số chân Analog |
6 (độ phân giải 10bit) |
|
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O |
30 mA |
|
Dòng ra tối đa (5V) |
500 mA |
|
Dòng ra tối đa (3.3V) |
50 mA |
|
Bộ nhớ flash |
32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader |
|
SRAM |
2 KB (ATmega328) |
|
EEPROM |
1 KB (ATmega328) |
|
Tốc độ |
16 MHz |
|
Chiều dài |
68.6 mm |
|
Chiều rộng |
53.4 mm |
|
Trọng lượng |
25g |
3.2 Cảm biến mưa.
3.2.1 Giới thiệu:
- Cảm biến mưa dùng để phát hiện trời mưa, hay các môi trường có nước. Mạch cảm biến mưa được đặt ngoài trời để kiểm tra trời có mưa hay không, qua đó truyền tín hiệu về vi điều khiển, từ đó vi điều khiển tổng hợp thông tin tín hiệu từ các cảm biến và nút nhấn để điều khiển tổng hợp động cơ giảm tốc hoặc đóng/ngắt relay.
- Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận:
+ Một lá chắn để nhận biết có mưa hoặc nước xuất hiện trên bề mặt của lá chắn hay không.
+ Một module chuyển đổi tín hiệu giúp giao tiếp với các board mạch vi điều khiển lẫn led báo hiệu để nhận biết trạng thái trên lá chắn.
Hình 3.4 Cảm biến mưa
3.2.2 Nguyên lý hoạt động:
- Khi trời mưa cảm biến sẽ trả tín hiệu về khối điều khiển để thu dàn phơi vào và trời không mưa giàn phơi sẽ đưa đồ ra.
- Cảm biến hỗ trợ 2 dạng tín hiệu ngõ ra (kết quả đo giá trị thực tế):
- Dạng Analog (đo bằng độ Lux):
+ Không mưa: 1022-1023 ( đèn LED cảm biến tắt)
+ Trời mưa: 421-1014 (đèn LED cảm biến sáng)
- Dạng Digital (mức 0 và 1):
+ Không mưa: mức 0 (đèn LED cảm biến tắt)
+ Trời mưa: mức 1 (đèn LED cảm biến sáng)
3.2.3 Thông số kỹ thuật:
- Điện áp sử dụng: 3V - 5V.
- Kích thước tấm cảm biến mưa: 54 x 40mm.
- Kích thước board PCB: 30 x 16mm.
- Có 2 dạng tín hiệu: Analog (A0) và Digital (D0)
+ D0: Dạng Digital TTL (0VDC / 5VDC) có khả năng điều khiển trực tiếp Relay.
+ A0: Dạng Analog A0 trả giá trị điện áp tuyến tính theo lượng nước tiếp xúc với cảm biến.
- Có lỗ cố định bu lông dễ dàng để cài đặt.
- Có LED báo hiệu nguồn.
- Có LED báo hiệu khi có mưa hoặc nước trên bề mặt lá chắn.
- Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng biến trở.
- Giá thành: 23.000đ
3.3 Cảm biến ánh sáng dùng quang trở.
3.3.1 Giới thiệu:
Hình 3.5 Cảm biến ánh sáng
- Cảm biến ánh dùng quang trở là loại cảm biến ánh sáng đơn giản, nguyên tắc hoặc động dựa vào hiện tượng quang điện trong. Có thể hiểu rằng, quang trở là một loại điện trở có khả năng thay đổi điện trở theo cường độ ánh sáng chiếu vào.
- Tín hiệu xuất ra của cảm biến gồm 2 ngõ là: Analog và Digital.
3.3.2 Nguyên lý hoạt động:
- Khi trời sáng cảm biến sẽ trả tín hiệu về khối điều khiển để giàn phơi đưa đồ ra và khi trời tối giàn phơi sẽ thu đồ vào
- Cảm biến hỗ trợ 2 dạng tín hiệu ngõ ra (kết quả đo giá trị thực tế):
- Dạng Analog (đo bằng độ Lux):
+ Trời sáng (7h): 7-23 ( đèn LED cảm biến sáng)
+ Trời tối (18h): 690-914 (đèn LED cảm biến tắt)
- Dạng Digital (mức 0 và 1):
+ Trời sáng: mức 0 (đèn LED cảm biến sáng)
+ Trời tối: mức 1 (đèn LED cảm biến tắt)
3.3.3 Thông số kỹ thuật:
- Điện áp hoạt động: 3.3 – 5VDC.
- Kết nối 4 chân với 2 chân cấp nguồn (VCC và GND) và 2 chân tín hiệu ngõ ra (AO và DO).
- Hỗ trợ cả 2 dạng tín hiệu ra Analog và Digital TTL. Ngõ ra Analog 0 – 5V tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng, ngõ TTL tích cực mức thấp.
- Kích thước: 36 x 16mm.
- Có LED báo hiệu khi có ánh sáng.
- Có thể điều chỉnh độ nhạy bằng biến trở
- Giá thành : 23.000đ
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH
4.1 Thiết kế thành phần cơ khí.
4.1.1 Khung xương mô hình:
- Vật liệu làm khung: thép hộp vuông mạ kẽm.
Hình 4.1 Thép hộp vuông mạ kẽm
- Thép hộp là loạt thép có kết cấu rỗng bên trong, loại thép này từ lâu đã được ứng dụng khá phổ biến tại các quốc gia có ngành công nghiệp phát triển như Mỹ, Anh, Pháp...Thép hộp được chia thành nhiều hình dạng ống khác nhau như thép hộp vuông, thép hộp hình chữ nhật....Ưu điểm của thép hộp là có độ bền cao, khả năng chịu áp lực vô cùng tốt, bởi vậy đối với những công trình yêu cầu cần những sản phẩm thép có khả năng chịu áp lực lớn thì thép hộp là sản phẩm lý tưởng nhất.
- Ưu điểm của thép hộp:
+ Chi phí sản xuất thấp: Nguyên vật liệu để làm nên sản phẩm thép hộp thường là những nguyên liệu dễ tìm kiếm, đơn giản và giá thành rẻ. Bởi vậy nên sản phẩm thép hộp thường có chi phí rẻ hơn so với các loại thép khác.Sử dụng thép hộp sẽ giúp tiết kiệm được chi phí xây dựng công trình cho quý khách hàng.
+ Tuổi thọ cao: Tuy được cấu thành từ những nguyên liệu giá rẻ nhưng ngược lại thép hộp lại có tuổi thọ rất cao. Đặc biệt đối với dòng sản phẩm thép hộp mạ kẽm thì độ bền còn được nhân lên rất nhiều lần. Với khả năng chống bào mòn, không bị gỉ sét nên tuổi thọ của các sản phẩm thường là từ 60 đến 70 năm tùy từng khu vực xây dựng.
+ Dễ kiểm tra: Quý khách hàng rất đơn giản để nhìn thấy được những mối bằng mắt thường ở trên thân của thép ống, bởi vậy nếu xảy ra các vẫn đề ở các mối thì các kỹ sư cũng đơn giản hơn trong việc khắc phục và sử chữa.
- Nhược điểm của thép hộp: Với vô vàn những ưu điểm đã được nêu ở trên thì thép hộp cũng còn một số những khuyết điểm nhỏ đấy chính là thép độ nhám thấp, tính thẩm mỹ không cao....
- Kích thước khung giàn:
Hình 4.2 Kích thước khung giàn
+ Kích thước a = 20x20mm
+ Độ dày cạnh S= 1.4mm
+ Trọng lượng P = 0.864 kg/m
+ Chiều dài khung = 1m (2 cây) = 0.864 x 2 = 1.728 kg
+ Chiều rộng khung = 0.8m (2 cây) = 0.864 x 0.8 x 2 = 1.3824 kg
+ Chiều cao khung = 2m (4 cây) = 0.864 x 2 x 4 = 6.912 kg
Tổng khối lượng của khung = 1.728 + 1.3824 + 6.912 = 12,1916 kg
+ Giá thành: 67.500đ / cây (6m)
4.1.2 Khung treo quần áo:
- Vật liệu: thép tròn trơn đặc phi 5
Hình 4.3 Thép tròn trơn đặc
- Kích thước 642 x 310 mm
- Giá thành: 17.500đ / kg
- Khung treo gồm:
+ 3 thanh dài phi 5, dài 642 mm
+ 2 thanh ngắn phi 5, dài 310 mm
- Kích thước 3 thanh dài cách nhau 100 mm
Hình 4.4 Kích thước khung treo ( mm )
4.1.3 Thanh trượt tròn + con trượt + gối đỡ con trượt:
a. Thanh trượt tròn:
Hình 4.5 Thanh trượt tròn
Thông số kĩ thuật:
- Đường kính: 8mm
- Chiều dài: 1000mm
- Chất liệu: Thép không gỉ mạ Crom sáng bóng
- Thanh được thiết kế theo kiểu dáng tròn và đặc, đồng nhất đem đến độ chính xác cao trong quá trình sử dụng.
- Cấp chính xác gia công: g6 (kết hợp với ổ bi trượt LM8UU, LM10UU, LMFK12UU,… giúp chi tiết trượt trên trục chính xác, êm nhẹ)
- Nhiệt luyện: tôi cao tần
- Độ cứng: HRC58-60
- Giá thành: 80.000đ
b. Con trượt:
Hình 4.6 Con trượt
Thông sô kĩ thuật:
- Vật liệu: nhôm
- Màu sắc: bạc
- Gía thành: 25.000đ
- Kích thước:
Hình 4.7 Kích thước con trượt
c. Gối đỡ thanh trượt:
Hình 4.8 Gối đỡ thanh trượt
Thông số kĩ thuật
- Vật liệu: nhôm
- Màu sắc: bạc
- Đường kính lỗ: 8mm
- Giá thành: 16.000đ
- Kích thước:
Hình 4.9 Kích thước gối đỡ thanh trượt
4.1.4 Vitme đai ốc + áo đai ốc + gối đỡ.
a. Vitme đai ốc:
v Yêu cầu:
- Khối lượng quần áo + bàn trượt = 15 kg
- Lực ma sát f = 0,12
- Ta có lực dọc trục Fa = f.m.g = 0,12.15.10 = 18 ( N )
- Đường kính trung bình của ren trục vít
- Theo điều kiện bền ta có :
- Trong đó :
- Fa : lực dọc trục (N)
- : hệ số chiều cáo đai ốc với - chiều cao đai ốc.
- Đai ốc nguyên, chọn
- : hệ số chiều cao ren, với h- chiều cao làm việc của ren, p- bước ren; ren hình thang, chọn
- : áp suất cho phép, phụ thuộc vật liệu vít và đai ốc. Ta có vật liệu vít-đai ốc là thép-đồng thanh, chọn
0,76 (mm)
èChọn đường kính trung bình d2 = 7 ( mm)
èChọn đường kính ngoài d = 8 (mm)
èChọn đường kính trong d1 = 6 (mm)
èChọn bước ren p =2
- Theo công dụng của bộ truyền và yêu cầu về tự hãm, chọn số đầu mối ren : Trường hợp cần đảm bảo tính tự hãm, chọn số mối ren , trái lại nếu yêu cầu vít thực hiện hành trình lớn hơn sau một sau một vòng quay thì chọn ren nhiều đầu mối ()
è Chọn
Ta có bước vít:
Và góc vít
- Xác định chiều cao đai ốc và số vòng ren
Từ và hệ số chiều cao tính được chiều cao đai ốc:
è Chọn .
- Số vòng ren của đai ốc:
để tránh làm tăng sự phân bố không đều tải trọng dọc trục cho các vòng ren.
Hình 4.10 Ren hình thang một đầu mối
Hình 4.11 Ren hình thang nhiều đầu mối
èTừ các số liệu trên ta lựa chọn vitme như sau:
Hình 4.12 Vitme
Thông số kĩ thuật:
- Đường kính vitme: 8mm
- Chiều dài: 1000mm
- Bước xoắn 8mm
- Bước ren: 2mm
- Chất liệu trục vitme: thép không rỉ
- Chất liệu đai ốc: đồng
- Giá thành: 135.000 – 190.000đ
b. Áo đai ốc:
Hình 4.13 Áo vitme
Thông số kỹ thuật:
- Chất liệu: Nhôm
- Màu sắc: Bạc
- Thích hợp sử dụng cho đai ốc vitme T6 /T8
- Đường kính lỗ: 10mm
- Giá thành: 55.000đ
- Kích thước:
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN
6.1 Ưu điểm:
- Là một thiết bị tiêu dung thông minh giúp giải quyết các vấn đề bất tiện khi phơi quần áo, đặt biệt đối với những người ít có thời gian ở nhà thường xuyên
- Thiết bị thiết kế ở 2 chế độ hoạt động tạo sự tiện lợi và thoải mái cho người sử dụng.
- Linh hoạt và dễ dàng di chuyển.
- Tối ưu khá nhiều, gần với sản phẩm thực tế.
6.2 Nhược điểm:
- Các cảm biến trên máy còn dừng lại ở mức mô hình thử nghiệm chưa có thể hoạt động chính xác so với thực tế.
- Khi cúp điện máy không thể hoạt động được.
6.3 Hướng phát triển:
- Đây là một đề tài khá mới mẻ, nên có nhiều hướng phát triển trong tương lai.
- Sản phẩm không chỉ dừng lại ở việc phơi quần áo mà nó có thể mở rộng hơn nữa với quy mô lớn như hệ thống phơi nông sản, hàng thủ công mĩ nghệ, các dây chuyền công nghiệp, …
6.4 Kết luận:
- Với những đặc điểm và tính năng trên, hệ thống có thể trở thành sản phẩm tiêu dùng, đáp ứng nhu cầu xã hội. Đề tài mang tính hiện đại, thực tiễn cao và tính khả thi tốt trong thực tế. Bên cạnh đó do thời gian nghiên cứu có hạn và do ảnh hưởng của đại dịch Covid 19 nên đề tài mới dừng lại ở mức mô phỏng thử nghiệm nên còn nhiều vấn đề cần được cải tiến hơn nữa, hy vọng trong tương lai đề tài sẽ được cải thiện hoàn chỉnh hơn và được ứng dụng rộng rãi hơn trong đời sống.
