ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY GIÀN PHƠI ĐỒ THÔNG MINH
Trang
LỜI NÓI ĐẦU.. i
LỜI CẢM ƠN.. ii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.. iii
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐỒ ÁN.. iv
MỤC LỤC.. v
DANH MỤC HÌNH ẢNH.. vii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI. 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài1
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài2
1.2.1. Ý nghĩa khoa học. 2
1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn. 2
1.3. Mục đích nghiên cứu. 2
1.4. Phương pháp nghiên cứu. 3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 4
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP. 5
3.1. Các sản phẩm trên thị trường.5
3.1.1. Giàn phơi thông minh tay quay gắn trần.5
3.1.2. Giàn phơi điện tử.6
3.2. Giới thiệu chung về giàn phơi đồ thông minh. 7
3.2.1. Khái niệm.. 7
3.2.2. Nguyên lý hoạt động. 7
3.3. Phương hướng thiết kế máy. 7
3.3.1. Giàn phơi để sân. 8
3.3.2. Giàn phơi treo. 8
3.4. Bộ phận điều khiển. 8
3.4.1. Phần mềm ARDUINO IDE. 9
3.4.2. Các bộ phận liên quan. 11
3.5. Chọn vật liệu. 18
3.5.1. Vật liệu làm khung. 18
3.5.2. Động cơ. 27
3.5.3. Thanh trượt40
3.5.4. Con chạy. 42
3.5.5. Dây kéo. 44
3.5.6. Vòng bi lăn đồng thau hoặc thép chịu lực. 48
3.5.7. Vật liệu làm vách và tấm chắn. 49
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY.. 53
4.1. Phần điều khiển. 53
4.1.1. Mạch điều khiển. 53
4.1.2. Code. 54
4.2. Phần cơ khí69
4.2.1. Sơ đồ động học máy. 69
4.2.2. Tính toán động cơ chấp hành. 69
4.2.3. Tính toán dây đai cáp. 71
4.2.4. Tính toán trục bánh bị dẫn. 72
4.2.6. Tính toán ổ lăn 626zz. 74
4.2.7. Tính toán chốt con chạy. 76
CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO – THỬ NGHIỆM... 78
5.1 Phần điện tử. 78
5.1.1. Hướng dẫn đăng nhập wifi78
5.1.2. Hướng dẫn cách sử dụng phần mềm.. 82
5.2. Thông số máy. 84
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ. 86
6.1 Kết quả đạt được. 86
6.2. Kiến nghị86
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 87
PHỤ LỤC.. 88
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 3.1: Giàn phơi gắn trần. 5
Hình 3.2: Giàn phơi gắn trần điều khiển từ xa. 6
Hình 3.3: Cửa sổ lập trình của arduino. 9
Hình 3.4: Bo mạch được lập trình bằng Arduino. 10
Hình 3.5: Thông số của các chuẩn wifi 802.11. 13
Hình 3.6: Tốc độ các chuẩn wifi 802.11. 15
Hình 3.7: Các thông số NODEMCU ESP8266. 17
Hình 3.8: Inox. 18
Hình 3.9: Công dụng của inox. 20
Hình 3.10: Thép hộp đen & thép hộp mạ kẽm.. 21
Hình 3.11: Ứng dụng làm kết cấu của thép hộp. 23
Hình 3.12: Các dạng nhôm định hình. 24
Hình 3.13: Các hình dạng nhôm định hình. 26
Hình 3.14: Các ứng dụng của nhôm định hình. 27
Hình 3.15: Động cơ bước. 29
Hình 3.16: Cấu tạo động cơ bước. 30
Hình 3.17: Động cơ giảm tốc 3 pha. 32
Hình 3.19: Động cơ servo. 35
Hình 3.20: Cấu tạo động cơ servo. 37
Hình 3.21: Thanh trượt nhôm Forest40
Hình 3.22: Thanh nhôm bi41
Hình 3.23: Thanh bi nhôm và sản phẩm đi kèm.. 41
Hình 3.24: Ray trượt nhôm u. 42
Hình 3.25: Con chạy. 43
Hình 3.26: Con chạy có dây liên kết dưới43
Hình 3.27: Con chạy có dây liên kết trên. 44
Hình 3.28: Dây cáp bọc nhựa 1mm.. 45
Hình 3.29: Dây braid PE của YGK làm từ sợi Dyneema. 46
Hình 3.30: Dây cáp inox. 47
Hình 3.31: Vòng bi lăn với hai loại48
Hình 3.32: Mica tấm.. 49
Hình 3.33: Tấm nhựa formex. 50
Hình 3.34: Tấm nhựa PVC đục. 52
Hình 4.1: Sơ đồ mạch điều khiển. 53
Hình 4.2: Sơ đồ động động của máy. 69
Hình 4.3: Động cơ giảm tốc dolin. 71
Hình 5.1: Phần mềm cần tải về máy. 78
Hình 5.2: Giao diện wifi của điện thoại78
Hình 5.3. 79
Hình 5.4. 80
Hình 5.5. 80
Hình 5.6. 81
Hình 5.7: Giao diện chính của app. 82
Hình 5.8: Giao diện cài đặt83
Hình 5.9: Giao diện thiết lập hẹn giờ. 84
Hình 5.10: Một số hình ảnh của giàn phơi được chế tạo thử nghiệm.. 85
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, hầu hết tất cả mọi người đều rất bận rộn trong công việc hằng ngày, tuy nhiên việc phải chuẩn bị quần áo sạch sẽ, khô ráo để chuẩn bị cho ngày mới là đều không thể thiếu. Như vậy việc phơi quần áo là một phần không thể thiếu trong đời sống con người chúng ta.
Mặc khác nước ta nằm trong khu vực nhiệt đời ẩm mưa nhiều, đặt biệt là miền nam chúng ta thường xuyên có những cơn mưa bắt chợt khiến cho việc sinh hoạt hằng ngày của mỗi người dân gặp khó khăn, việc phơi quần áo sao cho khô ráo diệt sạch vi khuẩn dưới ánh nắng trực tiếp càng khó hơn khi mọi người phải đi làm từ sáng đến tối.
Chúng ta đã bước sang thế kỷ XXI thế kỷ của khoa học kỹ thuật hiện đại. Các thành tựu của khoa học kỹ thuật được áp dụng vào mọi mặt của cuộc sống. Điều này cũng được phản ánh một cách rõ ràng trong lĩnh vực lao động sản xuất. Ngày trước khi khoa học kỹ thuật vẫn còn lạc hậu thì lao động chân tay của con người chiếm một vị trí chủ đạo. Qua thời gian khi xã hội ngày càng phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao không chỉ về số lượng mà còn cả chất lượng thì điều đó không còn thiết thực nữa. Lao động chân tay dần dần được thay thế bằng máy móc. Con người thiết kế chế tạo ra máy móc, máy móc phục vụ lại con người để mang đến sự tiện ích nhất định, làm thỏa mãn nhu cầu của con người.
Việc tự động hóa một khâu nào đó trong hoạt động cũng cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các qui luật kinh tế. Có thể nói chi phí và hiệu quả sản xuất là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa. Chính vì vậy, đưa tự động hóa vào các công việc trong xã hội là một vấn đề đáng được quan tâm. Đó là một trong những động lực để thúc đẩy con người không ngừng vận động, sáng tạo và tạo ra những sản phẩm thay thế hoạt động lao động chân tay của con người.
Căn cứ vào nhu cầu và hiểu được tâm lý của mỗi gia đình về trường hợp bất cập này chúng em quyết định nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy phơi đồ thông minh”. Với đề tài này, chúng em hi vọng sẽ góp phần vào việc giảm tải sức lao động, để chúng ta có thể tập trung vào công việc khác tốt hơn và mang tính hiệu quả cao hơn.
1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.2.1. Ý nghĩa khoa học
- Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu phát triển các kỹ năng, vận dụng kiến thức đã học được vào đời sống.
- Tạo ra sản phẩm mới, góp phần vào sự phát triển của nền công nghiệp nước nhà.
- Đây cũng sẽ là tiền đề để cải tiến, phát triển sản phẩm và ứng dụng vào trong các lĩnh vực khác có liên quan.
1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Giúp cho việc phơi quần áo và chuẩn bị quần áo mới mỗi ngày được thuận tiện hơn, năng cao chất lượng cuộc sống.
- Mọi người không cần phải lo lắng, suy nghĩ cho việc phơi áo quần ở nhà khi đang làm việc. Giúp chúng ta tập trung vào công việc hiện tại, nâng cao năng suất lao động.
1.3. Mục đích nghiên cứu
Đề tài được cho ra đời nhằm mục đích giúp những người bận rộn có thể thoải mái làm việc, giúp đỡ mọi người một phần công việc nhà, những bộ đồ được phơi nắng một cách tự nhiên giúp cho nó không bị ẩm, ám mùi. Do đó chúng e cho ra đời Giàn Phơi Đồ Thông Minh với hai phiên bản “giàn treo tường” cho những người ở khu chung cư… có không gian nhỏ và “giàn để sân” cho những người có khu vực sân rộng rãi, không gian lớn.
Chúng sẽ được cung cấp trên internet, những trang mạng bán hàng online để mọi người có thể lựa chọn được sản phẩm đúng nhu cầu sử dụng, tạo ra sự tiện nghi cho mọi người.
Sự ra đời của đề tài còn do sự ham thích tìm hiểu về chế tạo máy, sự say mê tìm hiểu về sự kết hợp của cơ khí với điện tử và hiểu được phần nào nỗi khổ tâm của mọi người khi mùa mưa tới, đây cũng là cơ hội để chúng em nghiên cứu ôn lại các kiến thức tổng quát đã được học về công nghệ chế tạo máy và những kiến thức đã được thấy cô truyền đạt.
Việc nghiên cứu còn là cơ sở giúp cải tiến khả năng công nghệ của một số giàn phơi đã có trước đó nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, phù hợp nhu cầu sử dụng của nhiều người.
Về lâu dài đề còn là đề tài cho các sinh viên chuyên ngành chế tạo máy, là cơ sở cho việc cải tiến, khác phục nhượt điểm của máy trước đó.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện đề tài này, chúng em sử dụng một số phương pháp sau:
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các nguồn tài liệu văn bản: sách, giáo trình, tài liệu tham khảo, các bài viết từ những nguồn tin cậy trên Internet, các công trình nghiên cứu… nhằm xác định được phương án điều khiển, gia công tối ưu cho máy.
- Phương pháp thực nghiệm: tiến hành thực nghiệm cân đo trọng lượng áo quần, vận tốc thời gian chạy của máy. Lấy đó làm cơ sở chính về lực trong việc tính toán, thiết kế chế tạo máy.
- Phương pháp phân tích: sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu và qua thực nghiệm, thì phân tích chọn ra phương án phù hợp tối ưu nhất.
- Phương pháp mô hình hóa: là mục tiêu chính của đề tài, tạo cho chúng em có cơ hội để ôn lại kiến thức đã học và học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong thực tiễn. Việc chế tạo mô hình giúp kiểm nghiệm được lý thiết, và sữa chữa những chỗ sai mà phương pháp lý thuyết không thể thấy được.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Việc tính toán thiết kế các bộ phận của máy hoàn toàn dựa vào lý thuyết của môn học nguyên lý máy, môn công nghệ chế tạo máy, môn sức bền vật liệu, vẽ kỹ thuật. Vậy cơ sở tính toán thiết kế bao gồm các chỉ tiêu sau:
- Chỉ tiêu độ bền.
- Chỉ tiêu về tính công nghệ.
- Chỉ tiêu về mẫu mã sản phẩm.
Để đảm bảo các chỉ tiêu trên người thiết kế dùng các phương pháp sau đây:
- Phương pháp tham khảo tài liệu: nghiên cứu, tìm cách ứng dụng các công thức, phương trình để tính toán, kiểm tra độ bền của các chi tiết, bộ phận máy.
- Phương pháp phân tích: sử dụng các kiến thức với sự trợ giúp của máy tính để tính toán thiết kế, sử dụng các phần mềm để tính toán thiết kế. Đây là phương pháp cho độ chính xác tương đối cao, thời gian nhanh.
- Phương pháp thực tiễn: đi khảo sát khu vực để lắp đặt máy để thiết kế máy phù hợp với không gian, thiết kế máy theo nhu cầu thị trường, sở thích của nhiều người.
Vì vậy để quá trình thiết kế được tốt thì cần có sự dung hòa giữa các phương pháp này.
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP
3.1. Các sản phẩm trên thị trường.
3.1.1. Giàn phơi thông minh tay quay gắn trần.
Hình 3.1: Giàn phơi gắn trần
Là giàn phơi đồ điều khiển bằng cơ thông qua bộ tờ quay tay để nâng, hạ các thanh phơi với các độ cao khác nhau mà chúng ta mong muốn. Có thể nâng, hạ từng thanh phơi tùy ý. Có giá khoảng 2.000.000 vnđ.
3.1.2. Giàn phơi điện tử.
Hình 3.2: Giàn phơi gắn trần điều khiển từ xa
Là loại giàn phơi tự động cao cấp, đầy đủ các tính năng tiện ích: Hệ thống diệt vi khuẩn – vi trùng bằng UV, quạt sấy với 2 chế độ nóng và gió, tự động ngắt dừng khi quá tải, chống quá áp, quá dòng điện, đèn LED panel chiếu siêu sáng, mang tính tiện nghi trong cuộc sống cho người dùng. Có giá thành cao khoảng 7.000.000 vnđ.
Với các sản phẩm đã có trên thị trường, chúng ta thấy mỗi sản phẩm điều có các ưu điểm và giá thành khác nhau. Với sản phẩm có nhiều tính năng thì giá thành cao, sản phẩm giá thành thấp hơn thì ít tính năng hơn. Thấy được vấn đề đó nên chúng em đã cho ra đời thêm một sản phẩm với giá thành rẻ và có các tính năng cần thiết nhất. Đó là giàn phơi đồ thông minh.
3.2. Giới thiệu chung về giàn phơi đồ thông minh
3.2.1. Khái niệm
Giàn Phơi Đồ Thông Minh là giàn phơi kết hợp cơ cấu cơ khí và được điều khiển bằng mạch điện tử thông qua một phần mềm được tích hợp trên điện thoại thông minh có kết nói internet. Giúp cho việc phơi đồ trở nên một cách dể dàng hơn khi chúng ta rời khỏi nhà mà không cần lo khi có những cơn mưa bất chợt. Vì nó sẽ tự động thu quần áo vào, tránh cho việc quần áo bị ướt.
3.2.2. Nguyên lý hoạt động
Máy hoạt động dựa vào mạch điều khiển được lập trình trên phần mềm ARDUINO IDE kết hợp với cảm biến mưa. Khi trời mưa cảm biến sẽ hoạt động gửi tính hiệu đến mạch điều khiển điều khiển động cơ thông qua cơ cấu cơ khí là ray và con chạy để thu quần áo vào. Sau một khoảng thời gian sau khi mưa kết thúc được người sử dụng cài đặt, động cơ sẽ kéo quần áo ra vùng phơi. Người sử dụng có thể tùy thích điều khiển việc phơi và thu quần áo theo ý muốn thông qua phần mềm trên điện thoại thông minh.
3.3. Phương hướng thiết kế máy
Nhu cầu của mỗi người chúng ta là khác nhau, do sự ảnh hưởng của các yếu tố xung quanh hoặc do sở thích của mỗi người. Nên chúng ta cần lựa chọn sản phẩm phù hợp cho sở thích hay nhu cầu đó. Để giải quyết một phần vấn đề đó khi mọi người sử dụng sản phẩm của chúng em là “giàn phơi đồ thông minh”. Nên chúng em sẽ tạo ra hai loại giàn phơi là ‘giàn phơi treo’ và ‘giàn phơi để sân”, nhằm tạo sự đa dạng cho nhu cầu sử dụng của mọi người.
vYêu cầu khi thiết kế máy
- Tính thẩm mỹ.
- Dễ vận chuyển, tháo lắp.
- Dễ thao tác, điều khiển máy.
- Động cơ có moment xoắn cao, tốc độ chậm.
- Giá thành rẻ.
3.3.1. Giàn phơi để sân
Là sản phẩm được tạo ra cho những hộ gia đình có nhiều không gian đặc biệt là có sân vườn rộng, giúp cho chúng ta có thể phơi đồ ngoài nắng một cách tốt nhất có thể. Có thể đặt giàn phơi bất cứ nơi đâu mà chúng ta muốn.
3.3.2. Giàn phơi treo
Giàn phơi treo được cho ra đời nhằm mục đích phục vụ cho những hộ gia đình có ít không gian như những hộ ở chung cư,… Nó được lắp đặt ở ban công, hành lang và được gắn vào tường.
3.4. Bộ phận điều khiển
Khi chúng ta bắt đầu phát triển một dự án Arduino, thông thường chúng ta có xu hướng sử dụng Arduino IDE. Dù sao, có một số lựa chọn thay thế Arduino IDE chúng ta nên xem xét nếu chúng ta không hài lòng với IDE tiêu chuẩn. Như chúng ta đã biết, Arduino là một trong những bảng tạo mẫu phổ biến nhất (với một vài lựa chọn thay thế) khi chúng ta đang xây dựng một dự án.
Thông thường, Arduino IDE là IDE đầu tiên chúng ta sử dụng khi tiếp cận lần đầu tiên với Arduino. Điều này xảy ra vì nhiều lý do: nó dễ sử dụng, nó hỗ trợ tất cả các bo mạch Arduino và nó có trình quản lý thư viện tích hợp cũng dễ sử dụng. Hơn nữa, Arduino IDE rất thân thiện với người dùng mà không có quá nhiều tùy chọn, menu, … có thể khiến người dùng thiếu kinh nghiệm sợ hãi. Thật dễ dàng để chúng ta không phải lo lắng về cách thức hoạt động, chúng ta chỉ có thể tập trung vào quá trình phát triển. Chúng tôi viết mã Arduino, và Arduino IDE biên dịch nó và tải mã được biên dịch vào bảng Arduino.
Hơn nữa, nó là mã nguồn mở và chạy trên một số HĐH, như Windows, Mac OS X và Linux.
Þ Kết luận: Do không chuyên về mảng điện tử, nhờ sự giúp đỡ, hướng dẫn của đàn anh đi trước. Nên chúng đã chọn “ARDUINO IDE” làm công tác cho phần mạch điều khiển. Với ưu điểm là dể sử dụng, hỗ trợ tất cả các bo mạch của Arduino và được sử dụng phổ biến.
3.4.1. Phần mềm ARDUINO IDE
vNhiệm vụ và chức năng
Arduino là một linh kiện điện tử được nhiều người sử dụng bởi những người yêu thích chế tạo điện tử sử dụng. Trong đó, arduino ide là một môi trường để giúp bạn có thể chạy được arduino.
Hình 3.3: Cửa sổ lập trình của arduino
ARDUINO IDE (Arduino Integrated Development Environment) là môi trường phát triển tích hợp mã nguồn mở, cho phép người dùng dễ dàng viết code và tải nó lên bo mạch. Môi trường phát triển được viết bằng Java dựa trên ngôn ngữ lập trình xử lý và phần mềm mã nguồn mở khác. Phần mềm này có thể được sử dụng với bất kỳ bo mạch Arduino nào.
Bản thân arduino là một một nền tảng mã nguồn mở bao gồm phần cứng và phần mềm. Phần cứng bao gồm các board mạch được thiết kế sẵn với các cảm biến, linh kiện (hiện nay đã có đến hơn 300000 bo mạch khác nhau được thương mại). Còn phần mềm của arduino giúp bạn có thể sử dụng các cảm biến, linh kiện ấy của arduino một các linh hoạt tùy thuộc vào mục đích sử dụng.
Kể từ tháng 3 năm 2015, Arduino IDE (Integrated Development Editor - môi trường phát triển tích hợp) đã được tải xuống hơn 8 triệu lần. Hiện tại, nó không chỉ được sử dụng cho các bo mạch Arduino và Genuido mà còn được hàng trăm công ty trên thế giới sử dụng để lập trình thiết bị của họ, bao gồm những thiết bị tương đương, bản sao và thậm chí cả hàng giả.
Hình 3.4: Bo mạch được lập trình bằng Arduino
Ta có thể thấy, ARDUINO IDE có vai trò quan trọng để nạp các chương trình code vào trong linh kiện arduino. Hiểu đơn giản thì phần mềm này như phần dây dẫn điện để đưa điện năng đến với động cơ quạt từ đó quạt mới hoạt động được.
ARDUINO IDE được viết bằng ngôn ngữ lập trình Java là ứng dụng đa nền tảng (cross-platform). Ngôn ngữ code cho các chương trình của arduino là bằng C hoặc C++. Bản thân arduino ide đã được tích hợp một thư viện phầm mềm thường gọi là "wiring", từ các chương trìn "wiring" gốc sẽ giúp bạn thực hiện thao tác code dễ dàng hơn. Một chương trình chạy trong arduino được gọi là một sketch, chương trình được định dạng dưới dạng .ino .
3.4.2. Các bộ phận liên quan
vGiao Thức MQTT
Như các bạn đã biết ESP8266 là module wifi có chức năng thu và phát ESP8266 một cách triệt để, thì cần kết hợp với giao thức MQTT.
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) là một giao thức gởi dạng publish/subscribe sử dụng cho các thiết bị Internet of Things với băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn định.
Bởi vì giao thức này sử dụng băng thông thấp trong môi trường có độ trễ cao nên nó là một giao thức lý tưởng cho các ứng dụng M2M
MQTT cũng là giao thức sử dụng trong Facebook Messenger
Giao thức MQTT bao gồm các định nghĩa "subscribe", "publish", "qos", "retain", "last will and testament (lwt) "
- Publish, subscribe
Trong một hệ thống sử dụng giao thức MQTT, nhiều node trạm (gọi là mqtt client - gọi tắt là client) kết nối tới một MQTT server (gọi là broker). Mỗi client sẽ đăng ký một vài kênh (topic), ví dụ như "/client1/channel1", "/client1/channel2". Quá trình đăng ký này gọi là "subscribe", giống như chúng ta đăng ký nhận tin trên một kênh Youtube vậy. Mỗi client sẽ nhận được dữ liệu khi bất kỳ trạm nào khác gởi dữ liệu và kênh đã đăng ký. Khi một client gởi dữ liệu tới kênh đó, gọi là "publish".
- QoS
Ở đây có 3 tuỳ chọn *QoS (Qualities of service) * khi "publish" và "subscribe":
- QoS0 Broker/client sẽ gởi dữ liệu đúng 1 lần, quá trình gởi được xác nhận bởi chỉ giao thức TCP/IP, giống kiểu đem con bỏ chợ.
- QoS1 Broker/client sẽ gởi dữ liệu với ít nhất 1 lần xác nhận từ đầu kia, nghĩa là có thể có nhiều hơn 1 lần xác nhận đã nhận được dữ liệu.
- QoS2 Broker/client đảm bảm khi gởi dữ liệu thì phía nhận chỉ nhận được đúng 1 lần, quá trình này phải trải qua 4 bước bắt tay.
Một gói tin có thể được gởi ở bất kỳ QoS nào, và các client cũng có thể subscribe với bất kỳ yêu cầu QoS nào. Có nghĩa là client sẽ lựa chọn QoS tối đa mà nó có để nhận tin. Ví dụ, nếu 1 gói dữ liệu được publish với QoS2, và client subscribe với QoS0, thì gói dữ liệu được nhận về client này sẽ được broker gởi với QoS0, và 1 client khác đăng ký cùng kênh này với QoS 2, thì nó sẽ được Broker gởi dữ liệu với QoS2.
Một ví dụ khác, nếu 1 client subscribe với QoS2 và gói dữ liệu gởi vào kênh đó publish với QoS0 thì client đó sẽ được Broker gởi dữ liệu với QoS0. QoS càng cao thì càng đáng tin cậy, đồng thời độ trễ và băng thông đòi hỏi cũng cao hơn.
- Retain
Nếu RETAIN được set bằng 1, khi gói tin được publish từ Client, Broker PHẢI lưu trữ lại gói tin với QoS, và nó sẽ được gởi đến bất kỳ Client nào subscribe cùng kênh trong tương lai. Khi một Client kết nối tới Broker và subscribe, nó sẽ nhận được gói tin cuối cùng có RETAIN = 1 với bất kỳ topic nào mà nó đăng ký trùng. Tuy nhiên, nếu Broker nhận được gói tin mà có QoS = 0 và RETAIN = 1, nó sẽ huỷ tất cả các gói tin có RETAIN = 1 trước đó. Và phải lưu gói tin này lại, nhưng hoàn toàn có thể huỷ bất kỳ lúc nào.
Khi publish một gói dữ liệu đến Client, Broker phải đặt RETAIN = 1 nếu gói được gởi như là kết quả của việc subscribe mới của Client (giống như tin nhắn ACK báo subscribe thành công). RETAIN phải bằng 0 nếu không quan tâm tới kết quả của viẹc subscribe.
- LWT
Gói tin LWT (last will and testament) không thực sự biết được Client có trực tuyến hay không, cái này do gói tin KeepAlive đảm nhận. Tuy nhiên gói tin LWT như là thông tin điều gì sẽ xảy đến sau khi thiết bị ngoại tuyến.
- Một ví dụ
Tôi có 1 cảm biến, nó gởi những dữ liệu quan trọng và rất không thường xuyên. Nó có đăng ký trước với Broker một tin nhắn lwt ở topic /node/gone-offline với tin nhắn id của nó. Và tôi cũng đăng ký theo dõi topic /node/gone-offline, sẽ gởi SMS tới điện thoại thôi mỗi khi nhận được tin nhắn nào ở kênh mà tôi theo dõi. Trong quá trình hoạt động, cảm biến luôn giữ kết nối với Broker bởi việc luôn gởi gói tin keepAlive. Nhưng nếu vì lý do gì đó, cảm biến này chuyển sang ngoại tuyến, kết nối tới Broker timeout do Broker không còn nhận được gói keepAlive. Lúc này, do cảm biến của tôi đã đăng ký LWT, do vậy broker sẽ đóng kết nối của Cảm biến, đồng thời sẽ publish một gói tin là Id của cảm biến vào kênh /node/gone-offline, dĩ nhiên là tôi cũng sẽ nhận được tin nhắn báo cái Cảm biến yêu quý của mình đã ngoại tuyến.
Hình 3.5: Thông số của các chuẩn wifi 802.11
vChuẩn Wifi
- Chuẩn WiFi đầu tiên 802.11
Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã giới thiệu một chuẩn đầu tiên cho WLAN. Chuẩn này được gọi là 802.11 sau khi tên của nhóm được thiết lập nhằm giám sát sự phát triển của nó. Tuy nhiên, 802.11 chỉ hỗ trợ cho băng tần mạng cực đại lên đến 2Mbps – quá chậm đối với hầu hết các ứng dụng. Với lý do đó, các sản phẩm không dây thiết kế theo chuẩn 802.11 ban đầu dần không được sản xuất nữa.
- Chuẩn WiFi 802.11b (tên mới WiFi 1)
IEEE đã mở rộng trên chuẩn 802.11 gốc vào tháng Bảy năm 1999, tạo ra chuẩn 802.11b. Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương đương với Ethernet truyền thống.
802.11b sử dụng tần số tín hiệu vô tuyến không được kiểm soát (2.4 GHz) giống như chuẩn ban đầu 802.11. Các nhà cung cấp thích sử dụng tần số này để giảm chi phí sản xuất. Các thiết bị 802.11b có thể bị xuyên nhiễu từ các thiết bị điện thoại không dây (kéo dài), lò vi sóng hoặc các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần 2.4 GHz. Mặc dù vậy, bằng cách lắp các thiết bị 802.11b cách xa các thiết bị như vậy có thể giảm được hiện tượng xuyên nhiễu này.
Ưu điểm của 802.11b – giá thành thấp nhất, phạm vi tín hiệu tốt và không dễ bị cản trở.
Nhược điểm của 802.11b – tốc độ tối đa thấp nhất, các thiết bị gia dụng có thể gây trở ngại cho tần số vô tuyến mà 802.11b bắt được.
- Chuẩn WiFi 802.11a (tên mới WiFi 2)
Trong khi 802.11b vẫn đang được phát triển, IEEE đã tạo một mở rộng thứ hai cho chuẩn 802.11 có tên gọi 802.11a. Vì 802.11b được sử dụng rộng rãi quá nhanh so với 802.11a, nên một số người cho rằng 802.11a được tạo sau 802.11b. Tuy nhiên trong thực tế, 802.11a và 802.11b được tạo một cách đồng thời. Do giá thành cao hơn nên 802.11a thường được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp còn 802.11b thích hợp hơn với thị trường mạng gia đình.
802.11a hỗ trợ băng thông lên đến 54 Mbps và tín hiệu trong một phổ tần số quy định quanh mức 5GHz. Tần số của 802.11a cao hơn so với 802.11b chính vì vậy đã làm cho phạm vi của hệ thống này hẹp hơn so với các mạng 802.11b. Với tần số này, các tín hiệu 802.11a cũng khó xuyên qua các vách tường và các vật cản khác hơn.
Do 802.11a và 802.11b sử dụng các tần số khác nhau, nên hai công nghệ này không thể tương thích với nhau. Chính vì vậy một số hãng đã cung cấp các thiết bị mạng lai cho 802.11a/b nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là thực hiện hai chuẩn này song song (mỗi thiết bị kết nối phải sử dụng một trong hai, không thể sử dụng đồng thời cả hai).
Ưu điểm của 802.11a – tốc độ cực nhanh; tần số được kiểm soát nên tránh được sự xuyên nhiễu từ các thiết bị khác.
Nhược điểm của 802.11a – giá thành đắt; phạm vi hẹp và dễ bị cản trở.
- Chuẩn WiFi 802.11g (tên mới WiFi 3)
Vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới hơn đó là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường. 802.11g là một nỗ lực để kết hợp những ưu điểm của chuẩn 802.11a và 802.11b. Nó hỗ trợ băng thông lên đến 54Mbps và sử dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm vi rộng. 802.11g có khả năng tương thích với các chuẩn 802.11b, điều đó có nghĩa là các điểm truy cập 802.11g sẽ làm việc với các adapter mạng không dây 802.11b và ngược lại.
Ưu điểm của 802.11g – tốc độ cực nhanh; phạm vi tín hiệu tốt và ít bị cản trở.
Nhược điểm của 802.11g – giá thành đắt hơn 802.11b; các thiết bị có thể bị xuyên nhiễu từ những đồ gia dụng sử dụng cùng tần số tín hiệu vô tuyến không được kiểm soát.
- Chuẩn WiFi 802.11n (tên mới WiFi 4)
802.11n (đôi khi được gọi tắt là Wireless N) được thiết kế để cải thiện cho 802.11g trong tổng số băng thông được hỗ trợ bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và các anten (công nghệ MIMO).
802.11n đã được phê chuẩn vào năm 2009 với các đặc điểm kỹ thuật như cung cấp băng thông tối đa lên đến 600 Mbps. 802.11n cũng cung cấp phạm vi tốt hơn những chuẩn WiFi trước đó do cường độ tín hiệu của nó đã tăng lên, và 802.11n có khả năng tương thích ngược với các thiết bị 802.11b, 802.11g.
Ưu điểm của 802.11n – tốc độ tối đa nhanh nhất và phạm vi tín hiệu tốt nhất; khả năng chống nhiễu tốt hơn từ các nguồn bên ngoài.
Nhược điểm của 802.11n – giá thành đắt hơn 802.11g; việc sử dụng nhiều tín hiệu có thể gây nhiễu với các mạng dựa trên chuẩn 802.11b và 802.11g ở gần.
Hình 3.6: Tốc độ các chuẩn wifi 802.11
802.11n là một tiêu chuẩn công nghiệp của IEEE về truyền thông mạng không dây Wi-Fi. Mặc dù 802.11n được thiết kế để thay thế các công nghệ Wi-Fi 802.11a, 802.11b và 802.11g cũ hơn, nhưng nó đã được thay thế bởi chuẩn 802.11ac. Mỗi tiêu chuẩn mới thường nhanh và đáng tin cậy hơn so với tiêu chuẩn trước đó. Trên bất kỳ thiết bị Wi-Fi nào bạn mua sẽ phản ánh tiêu chuẩn nào sẽ hỗ trợ thiết bị đó.
- Công nghệ không dây chính trong 802.11n:
802.11n sử dụng nhiều ăng-ten không dây song song để truyền và nhận dữ liệu. Thuật ngữ MIMO (Multiple Input, Multiple Output) liên quan đề cập đến khả năng của 802.11n và các công nghệ tương tự để phối hợp nhiều tín hiệu vô tuyến đồng thời. 802.11n hỗ trợ tối đa 4 luồng đồng thời. MIMO giúp tăng cả phạm vi và thông lượng của mạng không dây.
Một kỹ thuật bổ sung được sử dụng bởi 802.11n liên quan đến việc tăng băng thông kênh. Như trong kết nối mạng 802.11a/b/g, mỗi thiết bị 802.11n sử dụng kênh Wi-Fi đặt sẵn để truyền phát. Chuẩn 802.11n sử dụng dải tần số lớn hơn các tiêu chuẩn trước đó, giúp tăng thông lượng dữ liệu.
- Hiệu suất 802.11n:
Kết nối 802.11n hỗ trợ băng thông mạng tối đa trên lý thuyết lên tới 300Mbps tùy thuộc chủ yếu vào số lượng radio không dây được tích hợp trong các thiết bị. Các thiết bị 802.11n hoạt động ở cả băng tần 2.4 GHz và 5 GHz.
- Thiết bị mạng 802.11n so với các tiêu chuẩn trước đó:
Trong vài năm trước khi 802.11n chính thức được phê chuẩn, các nhà sản xuất thiết bị mạng đã bán cái gọi là thiết bị N thử nghiệm, dựa trên bản nháp sơ bộ của tiêu chuẩn này. Phần cứng này thường tương thích với thiết bị 802.11n hiện tại, mặc dù có thể cần phải nâng cấp firmware cho các thiết bị cũ này.
- Thế hệ tiếp nối của 802.11n:
802.11n đóng vai trò là chuẩn Wi-Fi nhanh nhất trong 5 năm trước khi giao thức 802.11ac được phê duyệt vào năm 2014. 802.11ac cung cấp tốc độ từ 433Mbps đến vài gigabit mỗi giây, gần bằng tốc độ và hiệu suất của các kết nối có dây. Nó hoạt động hoàn toàn trong băng tần 5MHz và hỗ trợ lên đến 8 luồng đồng thời.
- Chuẩn WiFi 802.11ac (tên mới WiFi 5)
802.11ac là chuẩn WiFi mới nhất, được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. 802.11ac sử dụng công nghệ không dây băng tần kép, hỗ trợ các kết nối đồng thời trên cả băng tần 2.4 GHz và 5 GHz. 802.11ac cung cấp khả năng tương thích ngượ với các chuẩn 802.11b, 802.11g, 802.11n và băng thông đạt tới 1.300 Mbps trên băng tần 5 GHz, 450 Mbps trên 2.4GHz.
vTỔNG QUAN VỀ ESP8266 NODEMCU
ESP8266 là một mạch vi điều khiển có thể giúp chúng ta điều khiển các thiết bị điện tử. Thêm vào đó nó được tích hợp wi-fi 2.4GHz có thể dùng cho lập trình.
Hình 3.7: Các thông số NODEMCU ESP8266
- Thông số kĩ thuật
- WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n
- Điện áp hoạt động: 3.3V
- Điện áp vào: 5V thông qua cổng USB
- Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0)
- Số chân Analog Input: 1 (điện áp vào tối đa 3.3V)
- Bộ nhớ Flash: 4MB
- Giao tiếp: Cable Micro USB (tương đương cáp sạc điện thoại )
- Hỗ trợ bảo mật: WPA/WPA2
- Tích hợp giao thức TCP/IP
- Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython,…
- 4.3Một số ứng dụng cơ bản khi sử dụng ESP8266 trên Ubuntu
- Điều khiển công tắc bật/tắt Led bằng openHAB
- Đọc nhiệt độ trên cảm biến DHT11 bằng openHAB
- Điều khiển bật/tắt Led bằng giọng nói sử dụng ứng dụng openHAB
3.5. Chọn vật liệu
3.5.1. Vật liệu làm khung
Trên thị trường có nhiều loại vật liệu định hình như thép ống, innox ống, nhôm định hình, … mỗi loại có những ưu điểm, nhượt điểm khác nhau với những giá cả khác nhau. Nên khi lựa chọn vật liệu thích hợp ta cần so sánh chúng với nhau, để có thể tìm được vật liệu mà mình mong muốn. giúp cho sản phẩm làm ra có thể vừa tiết kiệm được chi phí và độ bền cao.
Thép không gỉ (inox)
Hình 3.8: Inox
Các mặt hàng ống inox vuông / hộp 304/201/430/410 : Sản xuất trên dây chuyền – công nghệ hiện đại vận hành theo hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001:2015.
Thép không gỉ hay còn gọi là inox là một trong những vật liệu được sử dụng vô cùng nhiều trong đời sống ngày nay. Không chỉ trong ngành xây dựng hay cơ khí mà kể cả trong các lĩnh vực như thiết bị bếp, đồ dân dụng… Có rất nhiều ứng dụng nhờ có inox mà mọi chuyện trở nên dễ dàng hơn.
- Các loại thép không gỉ (Inox)
Có rất nhiều loại inox được phát minh sáng chế ra trong lịch sử nhân loại nhưng chúng ta tuy nhiên có 3 loại quan trọng và phổ biến nhất hiện nay đó là:
- Inox 430 (SUS 430): nhiễm từ, dễ bị tác động của môi trường làm hoen ố. Giá thành rẻ
- Inox 201 (SUS 201): không nhiễm từ , bền với thời gian, song tránh tiếp xúc trực tiếp với axit hoặc muối. Giá thành vừa phải cũng giống như ứng dụng của sản phẩm tấm inox, inox 201 được sử dụng trong các ngành công nghiệp và thị trường đồ gia dụng, trang trí nội thất, do khả năng chống ăn mòn tổng thể và khả năng gia công tốt
- Inox 304 (SUS 304): không nhiễm từ, có thể dùng trong mọi môi trường, luôn sáng bóng, đảm bảo an toàn thực phẩm. Giá thành cao, bao gồm các loại : Ống tròn, ống vuông, ống hình chữ nhật (ống hộp) được sử dụng trong nhiều loại ứng dụng công nghiệp, và đời sống.
- Tính chất, ưu nhược điểm của từng loại Inox
- Inox 430 (SUS 430): Đặc tính nổi bật nhất của Inox 430 là tính nhiễm từ. Đây là loại inox có chất lượng trung bình trong các loại inox được sử dụng trong dân dụng. Độ bền và khả năng chống mài mòn oxy hóa tương đối.
- Inox 201 (SUS 201): Là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong dân dụng. Chúng ta có thể bắt gặp trong các sản phẩm bàn, ghế inox, thau, chậu inox, ấm inox, bồn nước inox, làm mái xếp khung inox...Độ bền, khả năng chống mài mòn và giá cả nằm ở khoảng giữa inox 430 và inox 304. Tốt hơn 430 nhưng loại đứng sau 304. Trong quá trình sử dụng quý vị phải chú ý đến việc bảo quản vệ sinh bề mặt sản phẩm, nếu không được bảo quản tốt vật liệu có thể xuất hiện những vết han rỉ nhỏ li ti trên bề mặt.
- Inox 304 (SUS 304): Là loại inox nắm giữ về mình nhiều cái "nhất": Tốt nhất, bền nhất, dẻo nhất, khả năng chống oxi hóa cao nhất, và đặc biệt là đắt nhất, không bảo giờ bị han rỉ. Inox 304 có hàm lượng Niken tối thiểu là 8%. Trong các nguyên tố tạo thành Austenitc, thì có nhiều nguyên tố có thể thay thế được Niken để tạo ra khả năng chống ăn mòn.
- Công dụng
- Trang trí nội thất: Cầu thang, lan can, tay vị, hàng rào, cổng cửa, ban công.
- Sân bay, tàu điện ngầm, nhà ga, trung tâm mua sắm, tòa nhà, khách sạn.
- Đồ gia dụng cao cấp, đồ dùng nhà bếp.
- Hệ thống nước.
- Dòng khí.
- Ứng dụng kết cấu nhẹ.
- Bảng khung.
Hình 3.9: Công dụng của inox
Thép hộp (thép hộp đen & thép hộp mạ kẽm)
Hình 3.10: Thép hộp đen & thép hộp mạ kẽm
Ngày nay, việc ứng dụng công nghệ mạ kẽm giúp bảo vệ cho vật liệu bằng thép đang được sử dụng phổ biến giúp mang lại nhiều tiện ích lớn.
vThép mạ kẽm: với nhiều ứng dụng thiết thực, được ứng dụng rộng rãi từ những chiếc đai ốc nhỏ nhắn cho đến những công trình cao ốc.
- Ưu điểm của thép mạ kẽm
- Chi phí sản xuất thấp: Theo các chuyên gia thì việc mạ kẽm cho thép giúp tiết kiệm được nhiều chi phí so với những loại phủ bảo vệ bề mặt khác. Bên cạnh, chi phí phù sơn cũng cao hơn chi phí hoạt động của máy móc mạ kẽm. Vì vậy, thép mạ kẽm được xem là giải pháp tối ưu để mạ thép hiện nay.
- Chi phí bảo trì thấp:Các sản phẩm thép mạ kẽm giúp sử dụng được bền lâu và có tính kinh tế cao trong thời gian dài vì nó có thời gian tồn tại lâu hơn và nhu cầu bảo trì cũng ít hơn giúp tiết kiệm được chi phí tối đa.
- Tuổi thọ dài: Theo nghiêm cứu thì tuổi thọ của sản phẩm thép mạ kẽm khác cao, tùy vào từng khu vực sử dụng mà tuổi thọ sẽ khác nhau. Cụ thể, tuổi thọ thép mạ kẽm kéo dài trên 50 năm ở môi trường nông thôn và từ 20-25 năm trở lên nếu ở môi trường thường xuyên tiếp xúc với chất gây ăn mòn như: khu công nghiệp, thành phố, ven biển.
- Về độ bền: Các sản phẩm thép mạ kẽm đạt độ bền cao theo tiêu chuẩn 4680 của Úc và New Zealand. Với tiêu chuẩn này giúp thép mạ kẽm có độ bền cao, cũng như khả năng ngăn chặn hình tượng gỉ sét trên bề mặt thép. Ưu điểm của kẽm là có độ bền hóa học cao nên khi mạ kẽm cho thép sẽ giúp tăng độ bền sử dụng với thời gian.
- Lớp phủ bền: Do lớp mạ kẽm có cấu trúc luyện kim đặc trưng nên có khả năng chống lại những tác động về mặt cơ học. Vì vậy, théo mạ kẽm rất được ưa chuộng sử dụng trong các phương tiện giao thông vận tải, các công trình xây dựng.
- Giúp bảo vệ cấu trúc thép bên trong: Ngoài ra, ưu điểm của thép mạ kẽm là giúp mạ đều hết tất cả các vật liệu ngay cả các chi tiết phức tạp, ngay cả hốc, góc nhọn thì hóa chất mạ kẽm đều có thể tiếp cận được.
- Dễ kiểm tra đánh giá: Bằng mắt thường bạn cũng có thể dễ dàng kiểm tra được chất lượng của lớp phủ mạ kẽm bằng các phương pháp thử đơn giản.
- Rút ngắn thời gian chế tạo: Thời gian thực hiện thép mạ kẽm cũng riêng ra nhanh chống, hoàn toàn không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết nên đảm bảo hiệu quả sử dụng và chất lượng cao hơn.
- Nhược điểm Thép mạ kẽm
- Bên cạnh những ưu điểm nói trên thì thép mạ kẽm cũng có một số nhược điểm nhỏ như là: Thép có độ nhám thấp và tính thẩm mỹ cũng không được cao cho lắm. Tuy nhiên, những nhược điểm này không gây ảnh hưởng quá nhiều đến chất lượng của thép và không là rào cản để người dùng tiếp tục lựa chọn nó.
- Ứng dụng phổ biến của thép mạ kẽm
- Chính bởi những ưu điểm tuyệt vời của thép mạ kẽm nói trên mà nó đã được ứng dụng rất phổ biến trong đời sống. Cụ thể:
- Sử dụng trong các dự án xây dựng như: Làm cửa sắt, ban công, mái hiên, cầu thang, hàng rào, nội thất hay lối đi, …
- Sử dụng trong các sản phẩm đồ điện tử: Làm vỏ cho máy móc, khung máy, …
- Sử dụng làm đường ống: Làm ống dẫn trong hệ thống ống nước lạnh thay thế cho các loại ống bằng gang hay chì, …
- Sử dụng làm vật liệu trong phương tiện vận chuyển như: Thùng ô tô, phanh xe, chỗ ngồi, …
- Dùng để sản xuất dây cáp: Chẳng hạn như cáp điện, vật liệu liên kết xây dựng, khóa cửa sổ, …
Ứng dụng trong xây dựng
Hình 3.11: Ứng dụng làm kết cấu của thép hộp
vThép hộp đen: là loại thép sở hữu màu đen bên ngoài. Lớp màu đen này có cả ở trong và ngoài bề mặt sản phẩm, có độ bóng cao, không bị bông tróc hay để lộ thép bên trong. Còn nếu xuất hiện lớp màu đen bị bong ra, bạn nên xem xét cẩn thận trước khi mua.
- Ưu điểm là giá thành rẻ, thường hay được sử dụng cho các phần không hoặc ít chịu được tác động bên ngoài. Sử dụng thép vuông đen giúp tiết kiệm được kinh phí xây đựng.
- Thép hộp đen thường được áp dụng vào các công trính dân dụng, nhà thép tiền chế, đóng thùng xe, làm bàn ghế và các loại gia dụng thiết yếu trong cuộc sống.
- Trong khâu sản xuất thì thép hộp đen được sản xuất trong nước theo tiêu chuẩn và công nghệ Việt – Nhật cùng với nhiều quy chuẩn khác để phù hợp với công trình mà khách hàng sử dụng.
- Nhược điểm của thép vuông đen chính là hay ẩm ướt, rỉ sét, vì vậy nó không phù hợp với khí hậu Việt Nam. Thường chỉ tốt trong các môi trường không thường xuyên phải chịu ảnh hưởng của nước biển, axit…
Nhôm định hình
Hình 3.12: Các dạng nhôm định hình
Nhôm định hình công nghiệp là những loại nhôm đã qua quá trình xử lý kim loại. Nhằm phát huy tối đa các đặc tính vật lý của nhôm. Được đùn ép và gia công kĩ thuật từ những phôi nhôm nguyên chất. Nhôm định hình sở hữu độ bền bỉ hoàn hảo khi ứng dụng vào các sản phẩm liên quan đến xây dựng hoặc gia dụng.
Profile thanh nhôm định hình có các rãnh kĩ thuật dùng để lắp ghép cùng các hệ nhôm khác tạo thành sản phẩm hoàn thiện. Nhôm định hình là vật liệu công nghiệp của sự hiện đại. Dễ gia công, tải trọng nhẹ, cũng như có độ bền cao. Nhôm định hình ngày nay được ứng dụng nhiều trong sản xuất cửa nhôm kính, mặt dựng nhôm kính, vách ngăn nhôm kính, đồ gia dụng,… Nhờ sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội về tính năng. Chẳng hạn như: chống chịu lực tốt, tuổi thọ bền bỉ, tải trọng nhẹ, độ thẩm mỹ cao,…
Các thanh nhôm định hình góp phần tạo nên không gian sang trọng và tinh tế. Bên cạnh việc đáp ứng nhu cầu của người dùng, sản phẩm từ nhôm định hình công nghiệp còn được xem như là chất liệu trang trí cho không gian, hiện đại và ấn tượng. Song, nhôm định hình trong xây dựng có độ vững chãi tối đa. Không bị cong vênh hay co ngót hoặc gỉ sét. Chịu được mọi sức ép của gió.
Vật liệu nhôm định hình được đánh giá vượt trội hơn hẳn so với các chất liệu khác trong cùng lĩnh vực.
- Ưu điểm của nhôm định hình
Chịu lực tốt: Là sản phẩm được cấu thành từ nguyên liệu nhôm hợp kìm nên nhôm có khả năng chịu lực tốt. Thông thường thanh nhôm định hình có thiết kế các khoang rỗng để tăng độ cứng như chiều dày của nhôm, các ranh nhôm và các vách kỹ thuật đều được đo và thiết kế cẩn thận nhất. Sản phẩm Nhôm định hình có các cầu nối cách nhiệt, các gân tăng cứng và các rãnh khoảng trống nhiều nên làm tăng được khả năng chịu lực của sản phẩm.
Độ thẩm mỹ cao: Các cửa kính làm từ nhôm định hình có tính thẩm mỹ cao, vách nhôm tuy có độ dày mỏng hơn các thương hiệu khác nhưng lại có kết cấu lớn nên vừa tăng được tính thẩm mỹ lại đảm bảo được khả năng chịu lực từ bên trong. Quý khách có thể yêu cầu phối hợp với các màu kình khác nhau để phù hợp với không gian sống cũng như màu sắc chủa đạo của ngôi nhà.
Cách nhiệt và cách âm tốt: Nhôm định hình có khả năng chịu nhiệt độ cao, các phẩn tử nhôm liên kết chặt chẽ tạo nên một hệ khung nhôm cửa kính có khả năng cách âm tốt.
Trong lượng nhẹ: Trọng lượng của nhôm định hình là nhẹ nhất vởi nguyên liệu sản phẩm có độ dày mỏng nhất. Thế nên sẽ làm giảm được tải trong và sức ép cho các công trình, đồng thời cũng giúp dễ di chuyển và lắp đặt hơn.
Hình 3.13:Các hình dạng nhôm định hình
- Nhược điểm của nhôm định hình
Bên cạnh các ưu điểm thì cũng có những nhược điểm của sản phẩm mà quý khách cũng nên lưu ý đó là:
- Chưa có nhiều mẫu mã cho khách hàng lựa chọn.
- Tuổi thọ: Sau nhiều năm sử dụng sản phẩm Nhôm định hình cần được bảo dưỡng và thay thế để đảm bảo.
- Ứng dụng của nhôm định hình vào công nghiệp
- Với đặc tính cứng, chịu lực tốt, khả năng chống ăn mòn cao, khả năng tạo hình vượt trội thanh nhôm định hình công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp với nhiều ứng dụng khác nhau.
- Trong công nghiệp, nhôm định hình có vai trò quan trọng trong ngành hỗ trợ cơ khí như: Băng tải, băng chuyền, giá kệ để hàng, làm việc trong nhà máy, hệ tản nhiệt, khung máy CNC,...
- Với ngành công nghiệp năng lượng, nhôm định hình được sử dụng làm khung tháp gió và khung pin năng lượng mặt trời.
- Với ngành công nghiệp vận tải, nhôm dùng cho xe tải, bệ bước ô tô, trụ đèn giao thông và bô xe...
Hình 3.14: Các ứng dụng của nhôm định hình
Kết luận:Thông qua các đặc điểm mà chúng ta đưa ra ở trên, ta chọn “thép hộp mạ kẽm”. Vì nó phù hợp với đặc điểm khí hậu có độ ẩm cao của nước ta, phù hợp với nhu cầu mà chúng ta cần, kết hợp với giá thành rẻ cộng với khả năng gia công để dàng. Nó là lựa chọn tuyệt vời và phù hợp nhất. Giá 62.000 vnđ/m
3.5.2. Động cơ
Như chúng ta đã biết, cùng với sự phát triển của loài người thì chúng ta đã phát minh ra rất nhiều loại máy móc, từ thô sơ cho tới hiện đại. Mà trái tim của những cái máy đó những khối động cơ. Từ động cơ đầu tiên đó là động cơ hơi nước cho tới ngày nay là những động cơ đốt trong và động cơ điện. Ở đây ta sử dụng động cơ điện nên sẽ tìm hiểu rõ về chúng.
vTìm hiểu chung
Động cơ điện là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng cơ. Còn sản phẩm máy điện sử dụng để chuyển đổi ngược lại từ cơ sang điện được gọi là máy phát điện hay dynamo.
Động cơ điện gồm 2 phần chính là phần đứng yên và phần chuyển động. Phần đứng yên (stato) gồm phần quấn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt, bố trí trên một vành tròn và tạo ra các từ trường quay. Phần chuyển động roto được quấn nhiều vòng, có tác dụng như một cuộn dây quấn trên lõi thép.
Khi cuộn dây trên rotor và stator được kết nối với nguồn điện sẽ tạo ra các từ trường xung quanh. Sự tương tác giữa từ trường, rotor và stator tọa ra những chuyển động quay của rotor hay stator, quanh trục hay một modem
Phần lớn những loại động cơ điện hoạt động theo nguyên lý điện từ. Tuy nhiên, những loại động cơ dựa trên những nguyên lý khác như lực tĩnh điện và những hiệu ứng điện áp cũng được áp dụng.
Nguyên lý cơ bản mà những động cơ dựa vào là có một lực cơ học trên nguồn dây có dòng điện chạy qua nằm trong một từ trường.
Động cơ điện được thiết kế xoay chiều với nhiều kiểu và công suất khác nhau. Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác nhau. Theo sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại chính: động cơ 3 pha và 1 pha, và nếu theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ. Ngoài ra còn có một số loại động cơ khác như:
Động cơ điện 1 chiều: động cơ điện 1 chiều kích thích bới nam châm vĩnh cửu.
Động cơ điện 1 chiều kích thích bởi dòng điện.
- Động cơ bước
- Động cơ giảm tốc
- Động cơ servo
- Động cơ bước
Động cơ bước hay còn gọi là Step Motor là một loại động cơ chạy bằng điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rôto có khả năng cố định roto vào các vị trí cần thiết. (Theo wikipedia)
Nói chung động cơ bước là một loại động cơ mà bạn có thể quy định được góc quay của nó.
Ví dụ một động cơ bước 1,8 độ/bước quay hết 1 vòng 360 độ thì mất 200 bước (gọi là FULL STEP). Các chế độ quay nhiều xung thì động cơ quay sẽ êm hơn.
...
vMột số loại động cơ bước
Việc phân loại động cơ Step cũng có thể chia thành nhiều cách.
Cách 1: Phân loại động cơ Step theo số pha động cơ.
- Động cơ Step 2 pha tương ứng với góc bước 1.8 độ.
- Động cơ Step 3 pha tương ứng với góc bước là 1.2 độ.
- Và cuối cùng là động cơ Step 5 pha với góc bước là 0.72 độ.
Cách 2: Phân loại động cơ bước theo rotor.
- Động cơ có rotor được tác dụng bằng dây quấn hoặc nam châm vĩnh cữu.
- Động cơ thay đổi từ trở. Đây là loại động cơ có rotor không được tác động nhưng có phần tử cảm ứng.
Cách 3: Phân loại theo cực của động cơ.
- Động cơ đơn cực.
- Động cơ lưỡng cực.
vCấu tạo của một động cơ bước.
Step Motor có cấu tạo như sau:
1 Rotor là một dãy các lá nam châm vĩnh cữu được xếp chồng lên nhau một cách cẩn thận. Trên các lá nam châm này lại chia thành các cặp cực xếp đối xứng nhau.
Stato được tạo bằng sắt từ được chia thành các rãnh để đặt cuộn dây.
Hình 3.16: Cấu tạo động cơ bước
vCách hoạt động.
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, Step motor quay theo từng bước một nên nó có độ chính xác cao về mặt điều khiển học.
Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử. Các mạch điện tử sẽ đưa các tín hiệu của lệnh điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định.
Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rotor phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
vƯu điểm của động cơ bước – Step Motor.
Step Motor có ưu điểm là khả năng cung cấp moment xoắn cực lớn ở dải vận tốc thấp và trung bình.
Một động cơ bước trên thị trường khá bền, giá thành cũng tương đối thấp.
Việc thay thế cũng khá dễ dàng.
Không nên dùng Step Motor cho các thiết bị đòi hỏi tốc độ cao.
vNhược điểm.
Step Motor hay xảy ra có hiện tượng bị trượt bước. Lí do bởi vì lực từ yếu hay nguồn điện cấp vào không đủ.
Khi hoạt động thì Step Motor thường gây ra tiếng ồn và có hiện tượng nóng dần. Với những Step Motor thế hệ mới thì việc độ ồn và nóng của động cơ giảm đáng kể.
vỨng dụng của của Step Motor.
Động cơ bước hiện nay thường được ứng dụng nhiều trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số là chủ yếu. Nó được thực hiện bởi các lệnh được mã hoá dưới dạng số.
Ứng dụng trong ngành tự động hoá, đặc biệt là đối với các thiết bị cần có sự chính xác. Ví dụ như các loại máy móc công nghiệp phục vụ cho gia công cơ khí như: Máy cắt cnc plasma, máy cắt cnc laser … Ngoài ra trong công nghệ máy tính, động cơ Step được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in…
- Động cơ giảm tốc
Động cơ giảm tốc được định nghĩa là động cơ điện có tốc độ thấp, tốc độ đã giảm đi nhiều (có thể là 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10, 1/15,…) so với động cơ thông thường ở cùng công suất và số cực
vCấu tạo của động cơ giảm tốc
Motor giảm tốc được cấu tạo từ hai thành phần chính là:
- Động cơ điện
- Hộp giảm tốc
Hình 3.17: Động cơ giảm tốc 3 pha
Động cơ điện sở hữu số vòng quay siêu to, thường 2900rpm, 1450rpm, 960rpm nhưng moment xoắn lại nhỏ.
Mô-men xoắn là đặc trưng cho khả năng chịu chuyên chở ngay thức thì của động cơ, đấy đó lúc gắn hộp giảm tốc vào Động cơ điện, moment xoắn nâng cao lên. Dựa vào tỉ số truyền của hộp giảm tốc do các nhà sản xuất hay phân phối làm ra cho chúng ta.
Hình 3.18:Động cơ giảm tốc DC
Tùy theo nhu cầu dùng thực tế mà ta dùng chúng vào mục đích gì, nhưng chung quy cũng dựa trên 1 nguyên tắc: giảm số vòng quay, tăng Mô-men xoắn.
Việc phân loại hộp giảm tốc thì sở hữu rộng rãi cách, nhưng phổ quát nhất là phân theo số cấp giảm tốc và phân theo nguyên lý truyền động.
Ví như phân theo số cấp thì ta với dòng một cấp, mẫu 2 cấp, 3 cấp… Lúc ta lắp 2 bánh răng ăn khớp mang số răng khác nhau thì tốc độ của 2 trục bánh răng khác nhau với tỷ lệ nghịch của số răng. Có thể nghĩ rằng: ví như thế thì buộc phải gì nhiều cấp, trường hợp ta muốn tỷ số truyền bao nhiêu thì chỉ phải lắp kết hợp 2 bánh răng có số răng tương ứng tỷ lệ nghịch là xong?
Tiếc rằng ko làm thế được, vì lý do không gian cũng như vật liệu và khoa học. Trường hợp ta bắt buộc tỷ số truyền bằng 3 thì ta cần 1 cấp truyền động, đây là điều bình thường vì số răng (và cũng chính là độ lớn) của 2 bánh răng chỉ chênh nhau 3 lần; nhưng trường hợp ta cần tỷ số truyền bằng 30 mà làm bánh răng này to gấp 30 lần bánh răng kia thì bánh răng nhỏ sẽ hỏng rất nhanh, do nó nên khiến việc với tần suất quá lớn, thêm nữa là bánh răng to sẽ rất to, khó chế tác xác thực và khó lắp ráp. Thành thử, người ta chế tạo hộp đa dạng cấp mang tỷ số truyền mỗi cấp trong khoảng 5 tới 30000 là được.
Nếu phân loại theo nguyên lý truyền động thì ta sở hữu các mẫu như: bánh răng trụ, bánh răng côn, bánh răng hành tinh, bánh vít trục vít… Sở dĩ mang phổ biến nguyên lý do mỗi chiếc sở hữu những ưu và nhược điểm riêng, tùy đặc điểm sử dụng mà ta chọn dòng phù hợp. Ví dụ cái bánh răng trụ thì tốt và ổn định, nhưng chỉ truyền động cho các trục song song; mẫu bánh răng côn thì cho các trục vuông góc, cái hành tinh thì đồng trục, mẫu bánh vít thì sở hữu khả năng tự hãm và êm ái v.v…
vCấu tạo & Nguyên lý hoạt động của motor giảm tốc
Ngay từ tên gọi động cơ giảm tốc, chắc hẳn nhchúng ta phần nào đã mường tượng được động cơ giảm tốc gồm bộ phận nào hợp thành và với chức năng gì. Động cơ giảm tốc bao gồm động cơ điện và hộp giảm tốc.
Động cơ điện lại mang cấu tạo gồm 2 phần chính ấy là Stato và Roto. Cấu tạo của stato lại bao gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt xếp đặt trên 1 vành tròn để tạo ra từ trường quay còn Roto với dạng hình trụ đóng vai trò như 1 cuộn dây quấn trên lõi thép.
Còn hộp giảm tốc bên trong đựng bộ truyền động dùng bánh răng, trục vít… để khiến giảm tốc độ vòng quay. Hộp này được sử dụng để giảm vectơ vận tốc tức thời góc, tăng momen xoắn cho máy công tác. Đầu còn lại của hộp giảm tốc nối sở hữu tải.
Động cơ giảm tốc được hoạt động theo 1 nguyên lí khăng khăng như sau: khi chúng ta muốn số vòng quay của trục ra hộp số giảm tốc nhỏ, thì chúng ta chỉ tốn ít tổn phí lúc lắp thêm hộp số giảm tốc lên động cơ điện, mà có thể thay đổi số vòng quay trục ra một bí quyết linh hoạt hơn phổ biến. Bên cạnh đó còn 1 nhân tố nữa là : moment xoắn, bạn khó chế tác 1 động cơ điện sở hữu số vòng quay và moment xoắn theo ý muốn. Và người ta gọi đây là tỉ số truyền, số vòng quay và moment xoắn tỉ lệ nghịch mang nhau.
vChức năng cơ bản của động cơ giảm tốc
Chức năng của động cơ giảm tốc ấy là hãm, giảm tốc độ của vòng quay và đồ vật này là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, mang tỉ số truyền không đổi.
Việc hãm và giảm tốc độ của vòng quay và những vật dụng là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền ko đổi và được còn được tiêu dùng để kìm hãm véc tơ vận tốc tức thời góc và tăng mômen xoắn và là bộ máy trung gian ở giữa Motor giảm tốc và bộ phận khiến việc cúa máy công tác.
- Động cơ servo
Động cơ servo là thiết bị là điện từ được sử dụng trong công nghiệp. Nó sử dụng cơ chế phản hồi âm. Từ đó, nó có khả năng chuyển đổi tín hiệu điện năng thành chuyển động có kiểm soát.
Nếu xét về phương diện cơ bản thì nhiều người vẫn tìm thấy nét tương đồng giữa servo và bộ truyền động, nó cung cấp khả năng kiểm soát về gia tốc, vận tốc chính xác hay các vị trí tuyến tính, góc.
Với servo, thì servo driver chính là bộ phận quan trọng, cấu thành nên thiết bị. Nó giống với driver của máy tính khi servo motor cung cấp lực chuyển động cho máy móc của hệ thống.
Nhiều người ví von, servo drive giống như cơ bắp của 1 hệ thống điều khiển chuyển động hoàn hảo. Một số người nhận định servo có thể hoạt động độc lập. Tuy nhiên, trên thực tế thì hoàn toàn ngược lại, servo phải được ghép nối với các thiết bị để tạo nên 1 hệ thống đồng nhất mới có thể điều khiển tất cả chuyển động như mong muốn.
Hình 3.19: Động cơ servo
vPhân loại động cơ Servo
Dựa trên cơ sở là nguồn cấp nên động cơ servo có thể phân chia thành 2 loại DC, AC
- Động cơ DC Servo
Động cơ DC servo thường được sử dụng để tạo nên phản ứng momen xoắn nhanh. Trên thị trường, thiết bị này có tên gọi động cơ servo DC dòng kích riêng, động cơ DC nam châm vĩnh cửu.
Động cơ DC sẽ phân chia thành nhiều loại nhỏ như: động cơ series, động cơ điều khiển shunt, động cơ servo nam châm vĩnh cữu, động cơ chia dòng.
Vì sao mà servo DC lại có thể tạo momen xoắn nhanh vì momen xoắn và có thông lượng có thể tách rời. Chỉ một thay đổi nhỏ trong điện áp hoặc dòng điện thì sẽ làm thay đổi đáng kể về tốc độ cũng như vị trí của rotor.
Trong các nhà máy, những động cơ servo công suất cao sẽ là servo DC và nó cũng chính là loại được sử dụng nhiều nhất hiện nay.
Điểm nổi bật của động cơ servo loại DC đó là: động cơ DC có cấu tạo cũng như hoạt động không phức tạp như AC. So với servo AC thì loại DC ít ồn hơn, % hoạt động chính xác cao hơn.
- Động cơ AC Servo
Động cơ AC hoạt động ổn định, đặc tính điều chỉnh của chỉ số phi tuyến tính cũng như đặc tính cơ học nghiêm ngặt, độ nhạy cao, khả năng đáp ứng nhanh chóng.
Servo AC là dạng động cơ đồng bộ ba pha có nam châm vĩnh cửu. Để giúp quá trình điều khiển được chính xác thì servo loại này sẽ được tích hợp với encoder có độ phân giải lớn.
Mỗi hãng sản xuất sẽ tích hợp diver cho servo của mình. 3 chế độ làm việc của servo ac đó là: momen, tốc độ, vị trí. Yêu cầu ở mỗi chế độ là người dùng phải điều chỉnh thông số của tải hay ứng dụng cho phù hợp.
Khi sử dụng, khách nên chú ý vì ac servo có cấu tạo đặc biệt nên khi hư hỏng thì khó khăn trong vị quấn dây hoặc sửa chữa.
Ngoài ra, dựa trên cơ sở của kiểu chuyển động mà con người có thể phân chia thành các loại như:
- Động cơ servo quay theo vị trí
- Động cơ servo quay tuyến tính
- Động cơ servo quay liên tục
- Còn nếu dựa trên tiêu chí tín hiệu hoạt động thì có:
- Động cơ servo tín hiệu số
- Động cơ servo tương tự.
Ngoài ra, khách hàng có thể lựa chọn servo rc với momen xoắn cao, tốc độ thấp, nhiều kích cỡ. Chính vì khả năng bị giới hạn ở 90 độ, 180 độ, 270 độ nên ra servo không xoay được.
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động
Hình 3.20: Cấu tạo động cơ servo
- Cấu tạo của Servo
Nếu là loại DC servo có chổi than thì cấu tạo cụ thể của nó sẽ bao gồm: stator, chổi than, cuộn lõi, rotor. Nếu là loại dc sero motor không có chổi than thì ngoài cấu trúc tương tự thì có 1 điểm khác là cuộn pha lắp ở rotor là động cơ vĩnh cữu.
Cụ thể một động cơ DC sẽ bao gồm: bộ chỉnh lưu, bộ dò, kẹp, chổi, cuộn cảm lõi, nam châm vĩnh cữu.
Còn AC servo thì có cấu tạo có nhiều nét tương đồng với động cơ bước với stator và rotor. Rotor là nam châm vĩnh cữu và stator là cuộn dây cuốn riêng biệt.
- Cấu tạo động cơ AC servo đồng bộ: bộ dò, cuộn cảm chính, nam châm vĩnh cửu
- Cấu tạo động cơ AC servo không đồng bộ: dây dẫn thứ cấp, cuộn cảm chính, bộ dò, vòng đoản mạch.
- Nguyên lý hoạt động Servo motor
Nguyên lý hoạt động của servo là gì? Như chúng ta đã biết, rotor của động cơ là một nam châm vĩnh cữu có từ trường rất mạnh và stator của động cơ được cuốn các các cuộn dây riêng biệt. Chúng được cấp nguồn theo 1 thứ tự nhất định để quay rotor.
Khi dòng điện và thời điểm được cấp đến cuộn dây đúng thì chuyển động quay của rotor phụ thuộc nhiều vào phân cực, pha, tần số, dòng điện cuộn dây stator.
Servo motor được hình thành từ nhiều hệ thống hồi tiếp vòng kín. Các tín hiệu của đồng cơ được nối với mạch điều khiển.
Khi động cơ vận hành, vị trí, vận tốc sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển. Nếu xuất hiện những yếu tố cản trở chuyển động quay của động cơ thì cơ cấu hồi tiếp nhận tín hiệu chưa đạt vị trí. Mạch sẽ tiếp tục điều khiển để động cơ đạt được điểm chính xác tạo nên bộ servo drive
Loại servo AC xử lý những dòng điện cao và xu hướng dùng cho công nghiệp hơn. Còn loại dc thì do thiết kế không dùng cho dòng điện cao nên chỉ thích hợp với dòng điện thấp, trung bình.
vƯu, nhược điểm của động cơ Servo
Dù servo motor được nghiên cứu bởi chuyên gia và chế tạo hiện đại nhất nhưng trong quá trình sử dụng vẫn có những ưu điểm lẫn nhược điểm mà còn người cần phát huy hay khắc phục.
- Ưu điểm động cơ Servo
Như chúng ta đã biết, servo được phân chia thành 2 loại: dc servo motor, servo ac. Khách hàng cần xem xét kỹ lưỡng những ưu điểm để đưa ra quyết định chọn mua cho phù hợp yêu cầu.
- Ưu điểm của Servo DC
Kiểm soát tốc độ của động cơ một cách chính xác và nhanh chóng. Dễ dàng khi sử dụng, giá thành phải chăng. Nguyên tắc điều khiển của loại dc servo motor này rất dễ dàng. So với loại khác, tốc độ mo men xoắn rất khó
- Ưu điểm của Servo AC
Chi phí bảo trì miễn phí. Điểm nổi bật của loại này đó là điều khiển tốc độ tốt, trên toàn vùng tốc độ điều khiển thật trơn tru, không xuất hiện sự dao động.
Hiệu suất khi sử dụng servo loại AC cao hơn 90% so với trước đây, ít tỏa ra nhiệt lượng
Độ chính xác cao khi điều khiển vị trí, điều khiển tốc độ cao, tuy nhiên phụ thuộc phần nhiều vào độ chính xác của bộ mã hóa.
Tiếng ồn thấp, quán tính và momen xoắn thấp, không có bàn chải mặc.
- Nhược điểm động cơ Servo
Nhược điểm của động cơ servo ac đó là: Khi con người sử dụng phải điều khiển phức tạp hơn.
Những thông số ổ đĩa cần liên kết và điều chỉnh các thông số PID giúp xác định như cầu kết nối nhiều hơn.
Còn đối với động cơ dc servo thì do có chổi than sẽ làm giới hạn sức đề kháng bổ sung cũng như tốc độ khiến các hạt dễ bị ăn mòn hơn. Những môi trường làm việc có tính chất bụi bẩn thì thiết bị không phù hợp.
Mỗi một động cơ của một máy móc thì sẽ thích hợp với 1 loại servo nói riêng và các thiết bị điện, tự động hóa nói chung. Việc lựa chọn thích hợp không những làm tăng năng suất mà còn giúp tăng độ bền của máy móc, hạn chế sự cố và tiết kiệm năng lượng.
- Ứng dụng của động cơ Servo
Trong các máy móc, thiết bị hiện đại của dây chuyền sản xuất công nghiệp thì luôn có mặt của servo. Nó có ứng dụng rất phong phú, tuy nhiên chúng tôi chỉ giới thiệu ứng dụng rộng rãi trên thị trường để khách hàng có thể nhận biết.
- Ứng dụng trong ngành điều khiển vận chuyển, cẩu tải: Những thiết bị vận chuyển là điều rất cần thiết trong ngành sản xuất công nghiệp nhất là khi các yêu cầu tinh vi hơn, tự động hóa và không sử dụng nhiều sức người. Ứng dụng rõ nét nhất là trong các băng trải, cẩu trục khi có servo thì việc điều khiển hoạt động nhanh hơn hoặc chậm hơn theo mục đích sử dụng rất dễ dàng.
- Ứng dụng trong các máy khuôn mẫu đùn của nhà máy nhựa: Khuôn mẫu đùn chính là một thiết bị gia công các bộ phận, chi tiết nhựa. Sau khi nung hay nấu chảy vật liệu nhựa. Người ta sẽ đùn vào các khuôn để gia công và tạo hình nhựa. Trước đây, người ta sử dụng hệ thống điều khiển thủy lực để tạo nên khuôn mẫu đùn nhôm. Tuy nhiên, thời gian gần đây có sự chuyển đổi khi con người sử dụng servo để tiết kiệm điện năng tiêu thụ.
- Ứng dụng trong ngành sản xuất, chế biến lương thực thực phẩm, nước giải khát: Quy trình liên quan đến ngành sản xuất công nghiệp này cần được thực hiện chính xác, nghiêm ngặt, yêu cầu chất lượng cao và độ vệ sinh, an toàn đảm bảo. Động cơ servo driver được ứng dụng rất nhiều nhất trong lĩnh vực thực phẩm.
- Ứng dụng trong ngành điện- điện tử: Đây là một trong những mũi nhọn mà nước ta đang tập trung để phát triển. Cụ thể đối với máy lắp – một thiết bị giúp lắp các chi tiết, linh kiện nhỏ, con chip LSI lên bảng mạch thì độ chính xác cao, tốc độ nhanh để đảm bảo năng suất và servo driver ac được lựa chọn..
- Ứng dụng trong các ngành sản xuất giấy, dệt sợi, may mặc, in ấn, bao bì: Việc điều khiển cuộn hay xả cuộn sợi, giấy, vải… rất cần servo.
ðKết luận: Thông qua đặc điểm và ưu, nhượt điểm của các loại động cơ. Để có thể đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật của máy về phần động cơ như: moment xoắn cao, tốc độ chậm, nhằm đảm bảo cho máy hoạt động êm ái,… Nên chúng ta sẽ ưu tiên chọn “động cơ giảm tốc”.
3.5.3. Thanh trượt
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại ray được làm từ hợp kim nhôm, inox, gỗ,…với những mẫu mã, màu sắc khác nhau phù hợp với những nhu cầu khác nhau của từng người dùng. Ở đây ta cần ray trượt với nhu cầu như trọng lượng nhỏ, chịu lực nhỏ. Tuy nhiên có nhiều sản phẩm đáp ứng nhu cầu như vậy nên ta cần so sánh chúng để tìm được sản phẩm thích hợp.
- Thanh trượt nhôm Forest
Hình 3.21: Thanh trượt nhôm Forest
Thanh trượt nhôm Forest thuộc phụ kiện cao cấp, được nhập khẩu từ Hà Lan. Chúng được thiết kế gọn, nhẹ, chắc chắn với chất liệu làm từ nhôm hợp kim, có độ dày từ 1mm – 1,5mm. Hơn thế nữa, thanh trượt nhôm forest được sơn phủ bằng một lớp sơn cao cấp nhằm đảm bảo chống gỉ, sét, dể dàng tháo lắp, dễ lau chùi khi sử dụng.
- Thanh nhôm bi
Hình 3.22: Thanh nhôm bi
Được làm từ hợp kim nhôm có trọng lượng nhỏ nhưng chịu được lực khá lớn, có độ dày 1mm được phủ lớp sơn chống rỉ, sét, chịu được khí hậu Việt Nam, dể đàng vệ sinh cũng như tháo lắp nhờ bas tường/bas trần. Có các nắp bịt đầu tang thẩm mĩ cho sản phẩm. Được sản xuất đại trà và nhiều người tinh dùng.
Hình 3.23: Thanh bi nhôm và sản phẩm đi kèm
Bên trong có kèm theo sản phẩm là miếng lót bằng nhựa nhằm giảm ma sát và tiếng do các con chạy (bi con lăn) tạo ra khi trượt. Đồng thời giá thành rẻ.
- Thanh ray trượt nhôm U
Hình 3.24: Ray trượt nhôm u
Được làm từ hợp kim nhôm, có độ dày 3mm hoặc 2mm, có màu xám bạc, chiều dài cơ bản là 2000 mm, được sơn tĩnh điện cao cấp. Chịu lực tương đối lớn. Tuy nhiên việc tháo lắp không được dể dàng. Giá 70.000 vnđ/m
Kết luận:Qua các ưu điểm vượt trội như giá thảnh rẻ, có miếng lót nhựa giảm ồn, nhiều phụ kiện đi kèm,… Nên chúng ta chọn “thanh bi nhôm” làm ray trượt cho giàn phơi đồ thông minh. Giá 60.000 vnđ/m
3.5.4. Con chạy
Là phụ kiện đi kèm với Thanh nhôm bi mà chúng ta đã lựa chọn ở trên. Nó tạo ra ma sát lăn, ma sát nhỏ nhất trong các loại ma sát mà chúng ta biết tới. Nhưng có nhiều loại con chạy phù hợp với Thanh nhôm bi mà chúng ta chọn. Điển hình như:
- Con chạy không có dây liên kế
Hình 3.25: Con chạy
Con chạy có cấu tạo gồm hai bánh xe làm từ polyethylene gắn với nhau và gắn với thân bằng con chốt thép không gỉ.
- Con chạy có dây liên kết dưới
Hình 3.26: Con chạy có dây liên kết dưới
Có cấu tạo và làm từ vật liệu như con chạy không có dây. Nhưng khác là có dây liên kết các con chạy lại với nhau làm giảm bớt quá trình nối dây để liên kết chúng lại với nhau và có thể điều chỉnh khoảng cách giữ chúng.
- Con chạy có dây liên kết trên
Hình 3.27: Con chạy có dây liên kết trên
Cũng như con chạy có dây liên kết dưới nhưng có ưu điểm vượt trội hơn là có khoe móc có chung vật liệu với vật liệu làm bánh xe, có thể xoay tự do 360˚. Có mẫu mã đẹp và giá cả vẫn như con chạy có dây liên kết dưới.
Kết luận:với nhu cầu cần có là liên kết các con chạy lại với nhau, nên chúng ta chọn con chậy loại có dây liên kết. Dựa vào hai loại con chạy có dây liên kết với ưu điểm vượt bậc hơn là mẫu mã đẹp, linh động, nên chúng ta chọn “con chạy có dây liên kết trên”. Nó còn tiện lợi cho việc máng móc phơi đồ tránh móc nhằm móc phơi vào dây liên kết. Giá 45.000 vnđ/m
3.5.5. Dây kéo
Dùng để truyền, chuyển đổi chuyển động xoay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến để có thể kéo con chạy trượt trên thanh bi nhôm.
- Dây cáp thép bọc nhựa
Dây cáp thép bọc nhựa hay còn được gọi là dây cáp lụa mềm là loại cáp thép được bao bọc bởi một vài lớp vỏ bằng nhựa, với các độ dày khác nhau. cáp bọc nhựa thường được sử dụng bao gồm PVC, Nylon, ngoài ra còn có các loại nhựa khác có thể được sử dụng cho các ứng dụng đặc biệt, và mục đích sử dụng.
- Khả năng chống mài mòn, gỉ sét của sản phẩm vượt trội so với cáp mạ kẽm thông thường.
- Cáp có khả năng chống bụi bám, nước, tốt trong mọi môi trường khác nhau.
- Khả năng chịu lực căng, xiết tốt.
- Đặc biệt là có khả năng chống sét.
- Cáp bọc nhựa sẽ bị hỏng nếu bị gập, quá tải, dùng hoặc bảo dưỡng không đúng cách, nên tra dầu mỡ vào đầu cáp để chống oxi hóa thẩm thấu vào sâu trong cáp
- Trong khi hoạt động, dây cáp sẽ bị giảm độ bền và khả năng hoạt động.
- Độ bền đứt gẫy tối thiểu của dây cáp lụa chỉ áp dụng cho cáp mới chưa qua sử dụng.
- Cáp bọc nhựa là dòng sản phẩm rất thông dụng hiện nay. Được sử dụng trong các công việc như: neo, giằng, chằng, buộc các loại vật dụng như: lưới nông nghiệp, lưới xây dựng, thiết bị công trình
Hình 3.28: Dây cáp bọc nhựa 1mm
- Dây PE
Hình 3.29: Dây braid PE của YGK làm từ sợi Dyneema
Được làm từ một trong hai loại vật liệu: Spectra và Dyneema. Trên thị trường cũng có những loại dây braid PE không bện (đơn sợi) làm từ sợi Spectra có phủ một lớp dày. Bề mặt dây trơn mượt chính là một lợi thế lớn. Sự liên kết của các sợi tơ trong vật liệu làm cho dây rất chắc, Đa phần dây braid được bện lại từ nhiều dây đơn, mỗi dây đơn gồm nhiều sợi tơ rất mảnh. Có loại bện từ 3 dây đơn hay 4 sợi đơn,8 sợ đơn. Hầu hết dây braid PE đều được phủ một lớp bảo vệ, chống ăn mòn. Được làm từ chất liệu Dyneema hoặc Spectra bậc cao nhất, braid PE với thành phần cơ bản là sợi polyethylene có sức mạnh cao hơn 15 lần loại thép mạnh nhất nếu so cùng trọng lượng, kết quả là dây braid PE không giãn, nở ở bất kỳ điều kiện nào. Có đường kính rất nhỏ và nhỏ nhất là khoảng 0.275mm. Nhưng giá thành tương đối cao do làm từ những vật liệu đắt.
- Dây cáp inox
Hình 3.30: Dây cáp inox
Dây cáp inox 304 là dạng hợp kim của sắt chứa tối thiểu 10,5% crôm. Nó ít bị biến màu hay bị ăn mòn ví dụ như thép thông thường khác. Đặc tính nổi bật của nó đó là không gỉ, độ bền bỉ cực cao, thích hợp với làm vật liệu xây dựng với công trình, hàng rào... Vì là kim loại không gỉ nên chất lượng công trình đảm bảo tốt theo thời gian, không gây mất thẩm mỹ do các vết gỉ vàng nâu bám đầy bề mặt như sắt thép thông thường.
Dây inox 304, chống chọi tốt trong nhiều điều kiện môi trường ví dụ như: nhiệt độ cao, ẩm thấp, ngập nước, lạnh giá… sẽ không làm ảnh hưởng đến chất lượng chung của công trình. Bên cạnh đó còn có các đặc tính như sau:
- Độ dẻo cao hơn.
- Phản ứng từ kém hơn (chỉ với thép austenit).
- Tốc độ hóa bền rèn cao.
- Độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp tốt hơn.
- Chống chịu ăn mòn cao hơn.
- Độ cứng và độ bền cao hơn.
- Độ bền nóng cao hơn.
ðKết luận: Với các loại đây điển hình trên chúng ta sẽ chọn “dây cáp inox” vì nó có cấu trúc nhỏ nhưng chịu được lực tải lớn, giá thành rẻ, dân dụng. Giá 10.000 vnd/m
3.5.6. Vòng bi lăn đồng thau hoặc thép chịu lực
Hình 3.31: Vòng bi lăn với hai loại
Vòng bi lăn này được cuộn bên ngoài là thép chịu lực, đồng thau. Bên trong là ổ bi đỡ. Đây là loại vòng bi với cấu trúc đơn giản, hoạt động dễ dàng và sẵn sàng cho quay tốc độ cao là các ứng dụng rộng rãi. Chúng chủ yếu được sử dụng để mang tải trọng xuyên tâm và tải trọng trục nhất định là tốt.
Kết luận:Chúng ta sẽ chọn vòng bi lăn được cuộn bên ngoài là đồng thau. Nhờ được bao bên ngoài một lớp đồng thau giúp cho nó có khả năng hạn chế oxi hóa, có khả năng tự bôi trơn. Giá 10.000 vnđ/cái.
3.5.7. Vật liệu làm vách và tấm chắn
vMica tấm.
Hình 3.32: Mica tấm
Ngày nay, tấm nhựa mica là 1 loại vật tư không thể thiếu trong nghành quảng cáo trang trí bởi vì những ứng dụng và lợi ích của nó mang lại.
Mica là 1 loại nhựa dẻo có màu sắc và đa dạng chủng loại,được sử dụng thay thế kính cường lực và có nhiều công dụng chung so với Tấm Lợp Lấy Sáng như làm vách ngăn,mái che lấy sáng,bảng hiệu hộp đèn,…
vTính năng chính của tấm mica:
- Mica tính chất bóng đều óng ánh, bề mặt phẳng mịn, sáng bóng.
- Có tính xuyên sáng tốt.
- Màu sắc đa dạng.
- Mica có đặc tính dẻo nên dễ dàng gia công lắp ghép, uốn, ép theo ý muốn.
- Chịu được nhiệt độ cao, chống ăn mòn.
- Không dẫn điện, nhiệt.
- Không thấm nước.
- Dễ dàng trong việc tạo hình sản phẩm.
vỨng dụng tiêu biểu:
- Bảng quảng cáo.
- Hộp đèn.
- Chữ Nổi Mica.
- Trang trí tường, vách ngăn, quầy kệ, gian hàng, hộp, vật dụng…
- Dùng trong trang trí nội thất.
- Làm cửa, phòng tắm thay kiếng…
- Ngoài ra, mica còn là vật liệu được ứng dụng khá phổ biến trong đời sống.
vTấm nhựa formex.
Tấm nhựa formex hay còn gọi là tấm nhựa PVC là sản phẩm kỹ thuật cao, chủ yếu sử dụng nhựa PVC, với cộng tính, bọt và được nén thành hình dạng qua ky thuât tinh xảo.
Tấm Formex không những có ưu điểm của gỗ, mà còn có ưu điểm khác mà gỗ không có.
Tấm formex thường có nhiều độ dày khác nhau 2mm, 3mm, 5mm, 10mm, 15mm, 20mm... Đây là loại vật liệu thường dùng trong quảng cáo.
Hình 3.33: Tấm nhựa formex
vTính năng chính của tấm nhựa formex:
- Trọng lượng nhẹ.
- Uốn cong tốt, dai bền.
- Lực tác động lớn.
- Cách âm tốt.
- Cách nhiệt tốt.
- Chống thấm nước.
- Tuổi thọ cao.
- Không độc hại.
- Có thể khoan, cưa, đống đinh và dán keo.
- Có thể gọt, cắt và gấp lại dưới tác động của nhiệt.
vỨng dụng tiêu biểu:
- Tấm Formex được dùng nhiều trong thi công quảng cáo như dùng làm chữ nỗi....
- Trang trí trong và ngoài trời, làm vách ngăn, ván tre....
- Bảng quảng cáo, bảng hiệu, bảng trưng bày, bảng dán thông báo.
vTấm nhựa PVC đục.
PVC được tạo thành từ các phân tử vinyl clorua liên kết với nhau, từ đó tạo thành một polymer.
PVC được làm mềm và linh hoạt hơn bằng cách bổ sung phthalates vào trong quá trình sản xuất.
PVC không độc, sở dĩ nó chỉ độc là bởi phụ gia, monome VC còn dư. Khi gia công chế tạo sản phẩm, nhựa sẽ có sự tách thoát HCl vì vậy mà PVC chịu va đập kém.
Để tăng cường tính va đập cho nhựa PVC, người sản xuất thường sử dụng : MBS, ABS, CPE, EVA với tỉ lệ từ 5 – 15%.
PVC là vật liệu cách điện rất tốt, người ta thường thêm các chất hóa dẻo để tạo. tính mềm dẻo cho PVC. Từ đó, có thể ứng dụng PVC vào làm các vật liệu cách điện.
Hình 3.34: Tấm nhựa PVC đục
vỨng dụng tiêu biểu:
- Quảng cáo: cắt CNC, cắt chữ, in ấn, palo, biển quảng cáo….
- Công nghiệp dân dụng: Cách nhiệt, Nội thất tàu thuyền, bàn gia công công nghiệp, trần thả, trần phẳng, làm cửa, vách ngăn,…
- Tấm nhựa PVC là một vật liệu mới có tính năng ưu việt, có thể thay thế các vật liệu khác với nhiều tính năng ưu việt.
- Nhựa PVC có khả năng chống nước tốt, màu sắc đa dạng và đây là vật liệu giá rẻ nên được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực hàng ngày.
Kết luận: Chọn vật liệu làm vách là tấm nhựa PVC đục vì nó có trọng lượng nhẹ, mỏng, màu sắc phong phú, có độ cứng tương đối, giảm tiếng ồn. Giá 200.000 vnđ/tấm. Còn tấm nhựa formex sẽ được chọn làm tấm chắn với ưu điểm là có trọng lượng nhẹ hơn tấm nhựa PVC đục, nên làm giảm tải giảm công suất động cơ. Giá 160.000 vnđ/tấm.
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY
Giàn phơi đồ thông minh được thiết kế dựa vào những nhu cầu của nhiều người để giúp họ một phần công việc trong những lúc bận rộn. Máy hoạt động theo nguyên lý: dựa vào cảm biến mưa thông qua mạch điều khiển, điều khiển động cơ hoạt động kéo dây cáp được nối với các con chạy thông qua các ròng rọc để thu vào khi cảm biến nhận được tín hiệu mưa và kéo ra khi mưa kết thúc. Nó có thể hoạt động theo chúng ta mong muốn thông qua phần mềm điều khiển trên điện thoại thông minh.
4.1. Phần điều khiển
Các bo mạch của bộ phận điều khiển được lập trình trong môi trường của ARDUINO IDE. Chúng ta lựa chọn Arduino là do nó gần gửi, được sử dụng phổ biến và để dàng tiếp cận
4.1.1. Mạch điều khiển
Hình 4.1: Sơ đồ mạch điều khiển
Mạch hoạt động dựa vào nguồn điện có điện áp nhỏ được lấy từ nguồn điện dân dụng tại gia, thông qua nguồn hạ áp 12V-5V.
Khi được cấp điện, mạch hoạt động. Giả sử có mưa, công tác hành trình đầu bị tác động, cảm biến mưa nhận tín hiệu, thông qua bộ phận xử lý truyền tín hiệu đến mạch điều khiển động cơ làm cho động cơ hoạt động thu vào và chạm công tắc hành trình cuối, động cơ dừng.
Khi mưa kết thúc, cảm biến mưa không nhận dược tín hiệu mưa. Thông qua bộ phận xử lý truyền tính hiệu đến mạch điều khiển động cơ, động cơ hoạt động, chạy ra chạm công tác hành trình đầu.
Ngoài ra chúng ta cò thể điều khiển động cơ bằng cảm biến chạm hay điện thoại thông minh thông qua ESP 8266, bộ phận điều khiển, tích hợp thu phát Wifi truyền tính hiệu tới mạch điều khiển động cơ để điều khiển động cơ theo ý muốn.
4.1.2. Code
vKhai báo Thư viên Arduino
#include (Thư viện Wifi
#include
#include Thư viện chuẩn kết nối MQTT
#include Thư viện lấy thời gian thực
#include Thư viện dạng chuổi Json
#include Thư viện quản lý wifi
vInput_Output
#define nguon_vcc D1 Output - Nguồn Vcc "+" Nút cảm biến chạm vào, Nguồn 0v "-" Nó như Output. Nếu Out = 1 thì ra 5v = 0 thì 0v
#define NUT D2 Input - cảm biến chạm
#define IN_1 D3 Output - Điều khiển chiều động cơ
#define IN_2 D4 Output - Điều khiển chiều động cơ
#define CAMBIEN D5 Input - cảm biến mưa
#define CTA D6 Input - Công tác A
#define CTB D7 Input - Công tác B
vThiết lập Wifi esp8266 khi chưa kết nối moden tl-link wifi
AutoConnect portal;
AutoConnectConfig Config("VinaHomeTech","12345678");
Khi Wifi esp8266 khi chưa kết nối moden tl-link wifi chờ 60 giây sẽ tạo wifi SSID "VinaHomeTech" với password "123456789”
WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);
const char* mqtt_server = "farmer.cloudmqtt.com";
#define mqtt_user "itvzsfca"
#define mqtt_pwd "UPF1KTzJEgKk"
const uint16_t mqtt_port = 13884; //Port của CloudMQTT
vKhai báo các biến
INPUT
int diemA,diemB,button,cbmua; Khai báo biến trung gian
int mod_diemA,mod_diemB; Khai báo biến trung gian , chuyển đổi esp high -> low, low -> high
int mua,kt_diemA;; Khai báo biến trung gian, liên quan đến mưa
OUTPUT
int thuan_nghich=0; = 0: dừng = 1 : thuận , = 2 : nghịch ( Khai báo biến trung gian)
int run_phoi=0, run_thu=0; chạy động cơ (Khai báo biến trung gian)
int run_time, phut_run, giay_run; Khai báo biến trung gian , Thời gian
int timemua;
int nutbam;
boolean check_app = false, check_bt = false;
boolean hengio_phoi = false, hengio_thu = false;
int giophoi, phutphoi, giothu, phutthu, checkok;
boolean sosanh;
int new_diema, new_diemb, new_mua, new_kta, new_chaydc, new_phut_run;
vKhai bao hàm thời gian thực
NTPtime NTPch("time.google.com"); Khai báo địa chỉ NTP để cập nhật thời gian. NTP là NETWORK Time Protocol. Lấy từ "time.google.com"
strDateTime dateTime;
unsigned int gio, phut, giay; Khai báo biến kiểu dữ liệu
void laytime()
dateTime = NTPch.getNTPtime(7.0, 0); NTP việt nam là + 7.0
if(dateTime.valid)
gio = dateTime.hour;
phut = dateTime.minute;
giay = dateTime.second;
vChương trình con điều khiển động cơ thuận/nghịch/dừng
void motor_dung()
{
digitalWrite(IN_1, HIGH);
digitalWrite(IN_2, HIGH);
}
void motor_ra()
