Đồ án Thiết kế và mô phỏng máy đếm tiền

NỘI DUNG LỜI NÓI ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY ĐẾM TIỀN GIẤY 1 Lịch sử phát triển của máy đếm tiền giấy. 2 Nhu cầu sử dụng máy đếm tiền giấy. 3 Các loại máy đếm tiền giấy. 4 PHẦN 2: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. Phân tích sản phẩm. 5 Các phương án thiết kế. 6 Chọn phương án thiêt kế 8 PHẦN 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ: Các bộ phận của máy. 9 Năng suất làm việc: 10 PHẦN 4: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC Tính toán và thiết kế động học Nội dung thiết kế động học. 11 Sơ đồ nguyên lý. 12 Sơ đồ động học. 15 Tính toán tỷ số truyền 16 Hoạt động của máy 17 Tính toán động lực học và chọn động cơ Cụm hút. 18 Tính toán công suất và chọn động cơ. 24 Nguyên lý đếm tiền Cấu tạo của cảm biến. 26 Nguyên lý hoạt động mạch đếm 27 PHẦN 5: QUI TRÌNH VẬN HÀNH, HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, BẢO TRÌ, BẢO DƯỠNG. PHẦN 6: MÔ PHỎNG. PHẦN 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, bên cạnh sự phát triển như vũ bão của nền khoa học kỹ thuật thế giới, lĩnh vực khoa học kỹ thuật Việt Nam cũng có những chuyển biến lớn và tích cực. Và ngành cơ khí Việt Nam bắt đầu trỗi dậy mạnh mẽ với việc liên tục tiếp thu các kiến thức khoa học kỹ thuật tiên tiến từ các quốc gia hàng đầu về công nghệ. Một trong số đó là lĩnh vực tự động hoá. Trên thế giới, công nghệ tự động hoá đã phát triển từ rất lâu và vững chắn, tuy nhiên ở Việt Nam đây là 1 lĩnh vực mới đang thu hút sự chú ý của một lượng lớn những tập đoàn công ty đang lăm nhe chiếm lĩnh nền sản xuất tiên tiến. Một lần nữa yêu cầu bức thiết về nguồn nhân lực chất lượng cao từ các trường đại học có khả năng tiếp thu và thực hiện công nghệ Tự động hoá nói riêng và cơ khí nói chung trở nên bức thiết hơn bao giờ hết. Và để đáp ứng nhu cầu bức thiết đó, trường ĐH BK TPHCM đã mở đồ án môn học Tự động hoá sản xuất, một đồ án bước đầu giúp sinh viên tiếp cận được công nghệ tiên tiến trên thế giới. Có thể nói đồ án Tự động hoá sản xuất là một trong những nấc thang quan trọng giúp sinh viên liên hệ thực tiễn và lý thuyết thông qua các chương trình mô phỏng hàng đầu trên thế giới hiện nay. Nó đòi hỏi sự kết hợp một cách khôn khéo các kiến thức về công nghệ đã học cùng với cách áp dụng linh hoạt vào chương trình để có thể hoàn thành đồ án đồng thời hình dung một cách tổng quan quá trình thiết kế một hệ thống tự động hoàn chỉnh. Từ đó giúp sinh viên có cái nhìn tốt nhất về nghề nghiệp mà mình chọn sau này. Đồ án này tập trung vào các vấn đề chính sau đây: Thiết kế hệ thống. Mô phỏng hoạt động của hệ thống. Dù đã rất cố gắng tuy nhiên do kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên đồ án chưa được đầy đủ và còn nhiều sai sót. Rất mong sự đóng góp nhận xét chân thành của các thầy để nhóm có thể hoàn thiện đồ án một cách tốt nhất. Cuối cùng nhóm xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô trong bộ môn và đặc biết là TS. Lưu Thanh Tùng đã giúp nhóm một cách tận tình để nhóm có thể hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện THÂN TRỌNG KHÁNH ĐẠT NGUYỄN QUANG THANH TRẦN ĐỨC THỊNH PHẦN 1 TỔNG QUAN MÁY ĐẾM TIỀN GIẤY LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY ĐẾM TIỀN GIẤY Hệ thống máy đếm tiền giấy tự động đầu tiền trên thế giới được giới thiệu năm 1920 tại Mỹ bởi công ty Federal Bill Counter. Hệ thống này giúp tăng năng suất cho công tác kiểm kê tại cục Dự trữ liên bang Mỹ lúc bấy giờ và giúp giảm sai sót cho con người. Đến năm 1962, Tokyo Calculating Machine Works, tại Nhật đã giới thiệu một loại đếm tiến giấy với công nghệ vượt bậc, chiếm ưu thế trên thị trường lúc bấy giờ. Máy có tốc độ đếm rất cao và tăng độ chính xác. Năm 1981 với việc phát triển và nâng cao loại máy đếm tiền dựa trên nguyên tắc lực ma sát. Tốc độ máy đếm tiền rất cao, có thể đạt 72000 tờ/giờ, điều này đã loại bỏ sự cần thiết của con người trong công tác kiểm kê tiền. Với sự phát triển của khoa học máy tính, việc nhận dạng tiền giả, loại bỏ các tờ tiền bị rách nát quá nhiều cũng được thực hiện. Công nghệ phát hiện tiền giả được nghiên cứu và cải tiến rất nhiều, nó dựa trên nguyên tắc nhận dạng ký tự bằng mực từ, mực tia tử ngoại…để xác định tiền giả và loại bỏ chúng. NHU CẦU SỬ DỤNG MÁY ĐẾM TIỀN GIẤY Công tác đếm tiền và kiểm kê tiền bạc là 1 công việc không thể thiếu tại các ngân hàng ở mọi nơi trên thế giới. Mặc dù hiện nay việc sử dụng tài khoản ngân hàng, thanh toán qua thẻ rất phỏ biến nhưng vấn đề trao đổi sử dụng và lưu trữ tiền mặt chiếm một số lượng rất lớn. Các quốc gia ở các nước đang phát triển có nhu cầu sử dụng máy đếm tiền nhiều hơn ở các nước phát triển. Đặc biệt các khu vực như Châu Phi, Châu Á sử dụng rất lớn, một số nước điển hiền như Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam, Zimbabwe…Các nước có đồng tiền nhỏ, lạm phát nhiều thì càng sử dụng nhiều máy đếm tiền. CÁC LOẠI MÁY ĐẾM TIỀN GIẤY Có nhiều cách phân loại máy đếm tiền, ở đây ta phân làm 2 loại. Loại máy đếm tiền vẫn giữ dây buộc tiền và loại phải bỏ dây buộc tiền. Máy đếm tiền phải gỡ dây buộc: Trong quá trình đếm phải gỡ bỏ phần bó tiền phía đuôi, máy sử dụng cơ cấu quét tiền đi qua các cặp diode hồng ngoại ( mắt thần), làm thay đổi điện áp diode thu, tín hiệu này được đưa vào bộ xử lý, qua đó đếm số lượng tờ tiền được bỏ vào trong máy. Ưu điểm: Tốc độ đếm khá cao, khoảng 1000 tờ/phút. Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, kích thước hợp lí. Dễ sử dụng, bảo trì, bảo dưỡng. Độ bền khá cao, giá thành rẽ Nhược điểm: Phải bỏ dây buộc tiền khi đếm, do đó làm tốn công tháo và buộc dây giữ tiền. Gặp kho khăn khi đếm các loại tiền công vênh, gấp nhăn. Khi sử dụng loại máy này, người sử dụng phải tháo bỏ bộ phận bó tiền phía đuôi, do đó, trong quá trình kiểm kê, không đảm bảo được độ chính xác khi có 2 hay nhiều tờ tiền dính nhau, phải lau chùi thường xuyên cặp diode hồng ngoại để đảm bảo không có vật cản giữa cặp diode này trong quá trình đếm. HÌNH 1.1. MÁY ĐẾM TIỀN DẠNG TRƯỢT Hiện nay chúng ta còn có các loại máy đếm tiên bỏ túi, rất gọn nhẹ HÌNH 1.2. MÁY ĐẾM TIỀN BỎ TÚI Máy đếm tiền không cần gỡ dây buộc: Năm 1957, nhận thấy sự bất tiện của các loại máy đếm tiền phải gỡ bỏ dây buộc, ông De La Rue người Anh đã phát minh ra loại máy đếm tiền hút chân không. De La Rue cũng chính là người phát minh ra máy ATM năm 1967. HÌNH 1.3. MÁY ĐẾM TIỀN HÚT CHÂN KHÔNG ĐẦU TIÊN TRÊN THẾ GIỚI Đây là một loại máy đếm tiền được cải tiến từ những ưu nhược điểm từ loại máy đếm tiền phải bỏ dây buộc.Thông thường ở các ngân hàng người ta thường buộc tiên theo từng lóc, do đó việc sử dụng máy đếm tiền loại này rất hữu dụng, người kiểm kê không phải mất thời gian gỡ và buộc dây giữ tiền. Thêm vào đó tốc độ đếm tiền rất là nhanh, tốc độ trung bình đạt được là 100 tờ/4 giây. Hệ thống đếm tiền này có đầy đủ các thiết bị nhận diện và loại bỏ tiền giả, đảm bảo độ chính xác cao. HÌNH 1.4. CÁC MODEL CỦA HÃNG MAXSELL(ẤN ĐỘ). Tuy nhiên loại máy đếm tiền loại này đều dựa trên nguyên tắc hút chân không nên kích thước và trọng lượng máy sẽ lớn hơn so với loại gỡ dây buộc. Tuy nhiên, việc hạn chế kích thước cũng được tối ưu. Thêm vào đó, do sử dụng hệ thống hút chân không nên phải được bảo trì bão dưỡng thường xuyên. Trên thế giới hiện nay người ta cũng có nhiều phát minh mới về máy đếm tiền loại này, đó là dạng máy đếm sử dụng 1 con lăn như chiếc nhẫn. Mỗi lần trượt thì nó sẽ đếm, cách đếm nay giống như cách đểm thủ công của con người. Có điều con người không phải đếm là đã có bao nhiêu tiền. HÌNH 1.5. MÁY ĐẾM TIỀN DẠNG NHẪN ĐEO TAY PHẦN 2 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ PHÂN TÍCH SẢN PHẨM. Trên thế giới ngoài những sản phẩm máy đếm tiền buộc dây quấn, thì trong khoảng 50 năm trở lại đây người ta đang phát triển loại máy đếm tiền không cần gỡ bỏ dây quấn. Hiện nay có nhiều model sản phẩm của các công ty như MAXSELL,GBTECH, SAGUN ELECTRONICS NOIDA, TEXTRON (Ân Độ), TAY-CHIAN (Đài Loan), Hebei Huijin Electromechanical (Trung Quốc).. Một số sản phẩm phổ biến trên thị trường: HÌNH 2.1. MODEL C-29 CỦA HÃNG SAGUN ELECTRONICS NOIDA HÌNH 2.2. MODEL TC5500 CỦA HÃNG TAY-CHIAN (ĐÀI LOAN) HÌNH 2.3. MODEL XD-0372 CỦA BEIJING ROYAL AVIATION TECHNOLOGIES BẢNG 2.1. THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA MỘT SỐ MÁY TRÊN THỊ TRƯỜNG STT Model Hãng sản xuất Đặc tính kĩ thuật Công suất (W) Khối lượng (Kg) Năng suất trên 100 tờ (s) 1 MX-600 Desktop MAXSELL 420 32 4.2 2 MX-600 Floor 440 47 4 3 TC 5500 TAY-CHIAN 330 25 3.5 4 TC 5500s 330 40 3 5 C-29 SAGUN ELECTRONICS 350 30 4 6 XD-0372 BEIJING ROYAL AVIATION TECHNOLOGIES 355 28 4 NGUYÊN LÝ CHUNG CỦA HỆ THỐNG ĐẾM TIỀN: HÌNH 2.4. TỔNG QUAN HỆ THỐNG MÁY ĐẾM TIỀN Về cơ bản các hệ thông đếm tiền đểu sử dụng chung 1 nguyên lý tách tiền, chúng đểu sự dụng 1 cơ cấu hút chân không và sự kết hợp đồng bộ 2 chuyển động quay của đầu hút và đĩa quay chứa các đầu hút bởi hệ thống bánh răng hành tính, nhờ hệ thống bánh răng hành tình với bánh răng lớn đứng yên đã tạo nên sự chuyển động đồng bộ giữa đĩa quay và đâu hút. Các hệ thống đếm tiền thường có những cải tiến về bộ phận đếm và cơ cấu giữ, dưới đây là một số phương án cải tiến mà người ta đã sử dụng. HÌNH 2.5. CÁC LOẠI CẢM BIẾN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẾM CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. Ý tưởng thiết kế máy đếm tiền tự động đều dựa trên nguyên lý tách lần lượt từng tờ tiền có trong một bó, sau đó lần lượt từng tờ được đưa qua các cơ cấu đếm số lượng tờ tiền, tín hiệu thu được được đưa qua bộ xử lý, xuất kết quả ra màn hình hiển thị. Cơ cấu tách từng tờ tiền trong máy đếm tiền bó tự động là sử dụng 5 giác hút, được phân bố đều trên một đĩa quay. Các giác hút này quay tương đối với đĩa quay với chiều ngược lại. Khi đĩa quay quay, với lực hút chân không, các giác hút với chiều quay ngược lại sẽ hút lần lượt từng tờ tiền, bẻ cong chúng và lần lượt đưa qua các cơ cấu đếm tự động. Các phương án thiết kế cơ cấu đếm của máy đếm tiền tự động: Phương án 1: Sử dụng một cảm biến áp suất, nhận biết sự thay đổi áp suất tác động lên một màng đàn hồi khi tiền được hút dính vào với giác hút. Áp suất sinh ra làm biến dạng màng đàn hồi, tín hiệu do biến dạng sinh ra kích hoạt một bộ đếm lên. Như vậy, ta đếm được số tờ tiền trong một bó. Ở hình 2.5, một bó tiền 1 (nhiều tờ tiền được xếp chồng lên nhau) được kẹp chặt ở phần đuôi bởi lực của một lò xo thông qua một miếng đệm 2 liên kết với một cơ cấu đàn hồi 3. miếng đệm 2 được định vị trên một thanh đỡ 2a, di chuyển trong một rãnh hình vòng cung 3a và toàn bộ hệ thống này dịch chuyển được theo chiều kim đồng hồ bởi một lò xo. Do đó, phần đuôi không được kẹp của bó tiền sẽ luôn giữ nguyên vị trí với cơ cấu di chuyển bó tiền, không bị rớt ra. HÌNH 2.6. MÔ HÌNH TỔNG QUAN CỦA MÁY Hệ thống tách từng tờ tiền trong bó bao gồm một đĩa tròn 4 quay theo chiều ngược chiều kim đồng hồ dẫn động bởi một động cơ thông qua một trục ngắn. Đĩa này được cố định bởi vít 5. Trên đĩa 4 phân bố đều 5 đầu hút 6 được dẫn động bởi 5 bánh răng quay cùng chiều kim đồng hồ phía dưới đĩa 4. Bề mặt làm việc của mỗi đầu hút bao gồm mặt 7 và một lỗ hút chân không 8, nó lần lượt kết nối với nguồn chân không bởi một cửa phân phối khi đĩa quay. Sự bố trí các cửa hút này sẽ được miêu tả chi tiết như sau. Bề mặt của đĩa 4 được làm kín bằng một vòng 9 gắn trên vỏ hộp của máy 10. Bắt đầu hoạt động, miếng đệm 2 cùng cơ cấu đàn hồi 3 kẹp chặt bó tiền như hình 1. Khi động cơ hoạt động, những tờ tiền lần lượt được bẻ cong dưới tác động của các đầu hút đến khi tất cả các tờ tiền trong bó tiền được bẻ cong đến vị trí 1A. Một tờ tiền 1B dính chặt với mặt làm việc của đầu hút và được chuyển đến vị trí khác. Khi tờ tiền này được đầu hút bẻ cong, mỗi đầu hút sinh ra một tín hiệu kích hoạt cơ cấu đếm, từ đó tổng số tờ tiền được ghi nhận. Cấu tạo chi tiết của đĩa quay sẽ được miêu tả chi tiết trong hình 5. Để đơn giản hóa, hình chỉ biểu diễn một đầu hút, thêm vào đó, các bộ phận như ống lót chống ma sát và ổ lăn… sẽ được bỏ qua, không miêu tả trong hình để có cái nhìn rõ hơn về những đặc điểm quan trọng của máy đếm tiền tự động. HÌNH 2.7. SƠ ĐỒ LẮP CỦA MÁY Cơ cấu đĩa quay 4 có một lỗ khoan ở tâm đĩa 11 có khả năng quay quanh một trục thẳng đứng 11, đĩa quay 4 có một rãnh chữ V 13 bên ngoài chu vi của nó để đặt một dây đai thang truyền động từ động cơ điện. Trên đĩa quay được khoan 5 lỗ 14 cách đều nhau so với lỗ trung tâm 11 để lắp phần đuôi 15 của các đầu hút hình trụ 6. 5 lỗ khoan xuyên tâm 16 được khoan trên đĩa quay 4 dùng để kết nối các lỗ 14 với lỗ trung tâm 11. Và trên thực tế, nó được khoan bên trong và được nút lại tại vít 17 như hình vẽ. Mỗi đầu hút được khoan theo chiều dọc để tạo thành các rãnh dẫn 18 và nó được nút lại ở đầu các đầu hút này bằng vít có thể tháo ra được 19. Một màng lọc ( không được biểu diễn trong hình) nằm bên trong các rãnh dẫn chân không này có tác dụng lọc bụi. Các lỗ khoan 20, 21 thông với 18, và lần lượt thông với cửa hút 8 và rãnh 16. Phía cuối của mỗi đầu hút được gắn với một bánh răng được cố định chắc chắn bằng vít 23 và bằng then, rãnh then ( không biểu diễn trong hình). Trục thẳng đứng 12 được gắn một măng-sông 24, cùng với bộ phận nắp 5 gắn trên đỉnh bởi vít 25. Phần đuôi của trục được làm ren tại vị trí 26 để gắn một đai ốc 27 và long đền 28. Bề mặt làm việc của trục được thiết kế với 4 cổng 28, 30, 31 và 32, tất cả thẳng hàng với rãnh 16 trên đĩa 4 ; vị trí chính xác của các cửa này sẽ được miêu tả chi tiết từ hình 2 đến hình 4. Cửa 29 ( cửa hút) thông với một nguồn chân không thông qua các lỗ dọc trục 33 và 34 được khoan trong trục 12. Cửa 30 ( cửa cảm biến) thông với một cảm biến áp suất S ở phía đuôi trục bởi một lỗ dọc trục 35 và 36 ở phía đuôi trục; cửa xả 31 thông với cửa 32 qua đường 37 bên trong, cửa 31 và 32 tạo với nhau 1 góc 720 theo hướng chiếu từ trên. Các lỗ khác bên trong trục được miêu tả trên hình 5 nhưng thực tế chúng được khoan và làm kín sao cho phù hợp với công dụng của máy. Các đầu hút 6 quay quanh các trục riêng biệt nhờ vào sự ăn khớp trong của hệ thống bánh răng hành tinh 22 và một bánh răng cố định 38. Bánh răng 38 nằm bên trong một hộp hình ống 39 dạng hình tròn, phía đáy của hộp này được khoan tại tâm đáy để đặt phần đuôi có ren 26 của trục 12,được cố định bởi nút 27. Một lỗ hướng tâm 41 trong đáy của hộp được nút tại vị trí 42 và thông trực tiếp với cơ cấu lọc F qua lỗ 43. Nhờ đó, sẽ có sự liên kết giữa cơ cấu lọc F này với rãnh 33. Bộ phận lọc bụi F được liên kết với bơm chân không P qua đầu nối 44 và ống 45. Đoạn được làm ren ớ phía đuôi của trục 12 được nút lại bởi nút chặn 46, đoạn ren này được thiết kế để phù hợp với đai ốc 27. Nút chặn 46 được khoan một lỗ ngay tâm và được làm ren 47 để có thể liên kết với mặt bích bằng nhựa 48. Mặt bích 48 được khoan dọc trục để giữ phần đầu vào của cơ cấu cảm biến áp suất S ( sẽ được trình bày chi tiết ở hình 6 và 7). HÌNH 2.8. CẤU TẠO CỦA CẢM BIẾN MÀNG Cơ cấu cảm biến áp suất được cấu tạo bao gồm một tấm khung hình chữ L bằng kim loại có 2 bề mặt bằng phẳng 59 và 50. Mặt 49 được khoan lỗ để giữ đầu kết nối hình ống 51 và vòng đệm cao su 52. Đầu kết nối 51 này được cố định bởi một nút 52a. Bên trong đầu kết nối được khoan lỗ dọc trục 53 thông với một hộp các màng mỏng đàn hồi làm bằng cao su (bellows) 55. Các màng đàn hồi này có khả năng hoạt động ở vận tốc cao, tất nhiên trong điều kiện không cần bôi trơn. Phía đuôi của hộp màng 55 được bít bởi một bộ phận làm kín được vát mép 56, lỗ khoan 57 để nhận một lưỡi công tắc tác động 58 của một công tắc 59. Mặt 50 được khoan và làm ren 2 lỗ 60 và 61 để giữ cố định công tắc 59 bằng cách dùng 2 bulông gắn chặt công tắc này với mặt 50 qua một miếng đệm 62. Trong quá trình hoạt động, khi có tác động bởi nguồn hút vào bên trong của hộp màng, do đó tác động một lực lên lưỡi công tắc tác động 58 và đóng mạch điều khiển bên trong công tắc 59. Cần phải điều chỉnh chính xác để tránh sự tháo lỏng của bu long 60 và 61 làm cho công tắc và miếng đệm dao động quanh bulong 60. Vị trí chính xác là khi mạch công tắc phải ở trạng thái mở khi các màng đàn hồi ở trạng thái tĩnh, tức là khi chưa có áp lực nào tác động lên màng. Trình tự hoạt động của hệ thống các cửa hút sẽ được trình bày lần lượt từ hình 2.8 đến hình 2.10. HÌNH 2.9. VỊ TRÍ BẮT ĐẦU HÚT Ở hình 2, một đầu hút được vẽ ở vị trí ban đầu của nó trong chu kỳ hoạt động; có nghĩa là bề mặt 7 của mỗi đầu hút này tiếp xúc trực tiếp với tờ tiền đầu tiên trong bó tiền 1 và có lực hút từ nguồn hút đi qua bơm P và cơ cấu lọc bụi F, cửa hút 29, rãnh 16, và sau đó đi qua dọc trục của đầu hút qua lỗ 20 và cửa 8. HÌNH 2.10. VỊ TRÍ TIẾP THEO CỦA TỜ TIỀN Khi đĩa quay 4 quay ngược chiều kim đồng hồ, tờ tiền dính chặt với đầu hút nhờ lực hút sẽ được nhấc ra khỏi bó tiền, ngay lập tức, cửa hút 29 và cửa cảm nhận áp suất 30 sẽ thông với công tắc cảm biến áp suất S. Khi cửa cảm nhận áp suất hoàn toàn kết nối với công tắc S như hình 3, áp lực do áp suất sinh ra sẽ tác động lên hộp màng đàn hồi 55, đóng công tắc 59 và do đó kích hoạt bộ đếm C. HÌNH 2.11. VỊ TRÍ HOÀN THÀNH MỘT CHU TRÌNH Đầu hút mang tờ tiền tiếp tục quay, rãnh 16 lúc này không thông với cửa cảm nhận áp suất 30 nữa mà thông với cửa xả 31, có áp suất bằng với áp suất không khí. Do đó, tờ tiền không còn được hút nữa nên được thả ra và màng đàn hồi trở về trạng thái cân bằng như hình 4. Trên hình 4, rãnh 16 lúc này hoàn toàn thông với cửa xả 31, cửa 32 do đó áp suất trong rãnh 16 và cửa hút 8 bằng với áp suất không khí. Sau khi tờ tiền được thả ra, tờ tiền sẽ không thể tự động quay trở lại bó tiền 1 mà nó sẽ được giữ lại tại vị trí sau cùng 1A để tránh hiện tượng một tờ tiền được đếm 2 lần. Phương án 2: Như đã trình bày về loại cảm biến Cảm biến áp suất màng để phản hồi tín hiệu tờ tiền ở trên. Thì dưới đây cũng là một cải tiến trong việc sử dụng cảm biến đó là cảm biến quang ( Optical sensor) . Nguyên lý hoạt động : Khi 1 tờ tiền sau khi được hút và nhả ra khỏi đầu hút 4, thì sẽ đi vào vùng mà ở đó tia sáng sẽ phát từ đầu phát 5 đi qua tờ tiền và bị khúc xạ đến đầu thu 6. Khi đầu thu 6 nhận được tín hiệu thì nó sẽ tạo ra một xung để kích cho bộ đếm. HÌNH 2.12. NGUYÊN LÝ ĐẾM SỬ DỤNG CẢM BIẾN QUANG Cơ cấu 11 giúp tờ tiền luôn thẳng đứng để đầu thu 6 có thể nhận được tín hiệu từ đầu phát 5 khi tờ tiền đã được hút và nhả ra. Phương án 3: Cơ cấu đếm được thiết kế như sau: trên chu vi đĩa quay, ta thiết kế các 5 khối nhỏ bằng kim loại lồi ra khỏi chu vi của đĩa quay, nằm cách đều nhau một góc 720. Ở vị trí vuông góc với vị trí đếm, người ta sẽ bố trí một cảm biến tiệm cận. Trong khoảng thời gian tờ tiền được hút thì cùng lúc đó khối lồi đó sẽ đi ngang qua cảm biến tiệm cận, tạo ra 1 tín hiệu điện. Cứ mỗi lẫn như vậy cảm biến tiệm cận sẽ tạo ra 1 xung để kích cho mạch đếm. HÌNH 2.13. NGUYÊN LÝ SƯ DỤNG CẢM BIẾN TIỆM CẬN CHỌN PHƯƠNG ÁN THIÊT KẾ Ba phương án đều sử dụng cơ cấu giác hút ( là những….định nghĩa) để lần lượt tách các tờ tiền ra khỏi bó tiền. các giác hút này đuộc phân bố đều tren một đĩa tròn, dẫn động bởi đai thang, làm đĩa quay theo chiều kim đồng hồ. Phía dưới đĩa là hệ thống bánh răng ăn khớp trong tương ứng với mỗi giác hút phân bố trên đĩa. Hệ thống này làm mỗi giác hút quay ngược chiều với chiều quay của đĩa, sẽ hút lần lượt từng tờ tiền trong bó, mà không rút hẳn các tờ tiền ra khỏi bó. Phương án 1:đảm bảo độ chính xác cao, chỉ khi nào giác hút hút được tờ tiền thì bộ đếm mới được kích hoạt. Tuy nhiên cần phải lưu ý đến vật liệu của màng đàn hồi vì yêu cầu của máy phải hoạt động với tần số cao, nên tuổi thọ máy sẽ giảm, cần phải bảo trì thường xuyên. Thêm vào đó, với loại này thì kết cấu hệ thống các ống hút thiết kế rất khó, cần độ chính xác cao. Phương án 2: Kết cấu máy đơn giản, chính xác. Tuy nhiên nó chỉ sử dụng được với các loại tiền polime có tính phản xạ cao, còn đối với các loại tiền giấy thì khó đảm bảo tính khúc xạ. Việc xác định vị trí phản xạ cần phải chính xác, do đó cần phải điều chỉnh vị trí đầu cảm biến quang phát ra và đầu thu nhận tín hiệu. Phương án 3: sử dụng nguyên lý cảm biến tiệp cận, kết cấu đơn gian. Không phân biệt loại tiền. Tuổi thọ cao do không tiếp xúc. Tín hiệu ổn định. Giá thành cảm biến tiệm cận loại điện cảm khá rẻ. Tổng hợp ba phương án trên ta thấy rằng phương án 3 mạng lại hiểu quả về năng suất, đáp ứng yêu cầu về kỷ thuật và kinh tế. Nhóm quyết định chọn phương án 3 cho việc thiết kế. PHẦN 3 THIẾT KẾ SƠ BỘ CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY. Mô hình chung của máy HÌNH 3.1. KẾT CẤU CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY Ghi chú: 1.Trục chứa đầu hút. 2.Đầu hút. 3. Vít cố định trục chính. 4. Trục chính. 5. Đĩa quay chính. 6. Đầu nhận biết vị trí. 7. Cảm biến tiệm cận. 8. Đai ốc M16. 9. Máy hút chân không. 10. Bulong M6 11. Ống dẫn khí. 12. Lỗ thông với không khí bên ngoài. 13. Đường ống dẫn khí lên các đầu hút. 14. Lỗ hút. NĂNG SUẤT LÀM VIỆC: Năng suất đếm của máy là 100 tờ trong vòng 4s. Giả sử 1 vòng quay máy đếm được 5 tờ tiền (đĩa quay gồm có 5 ống hút). Do đó 100 tiền thì cần 20 vòng à vận tốc của đĩa quay cần thiết . Vậy vận tốc n1=300 (vòng/phút) ----------------------------- PHẦN 4 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC. Nội dung thiết kế động học. Động học máy là bao gồm các chuyển động và sự phối hợp giữa các chuyển động để tạo ra tốc độ, chiều quay như mong muốn Đối với máy đếm tiền thì việc làm đầu tiên là chúng ta phải tách riêng lẻ từng tờ tiền ra sau đó đếm, do đó phải có cơ cấu tách bằng lực hút kết hợp với chiều quay của trục hút. Để tạo ra được chiều quay như mong muốn thì phải có hệ thống truyền động : đai, hộp giảm tốc từ động cơ đến cơ cấu và bộ bánh răng hành tinh để tạo chiều quay như mong muốn. Như vậy ta sẽ phải tính toán tỷ số truyền cho các hệ thống truyền động để đảm bảo chiều quay theo như thiết kế và đảm bảo tốc độ theo yêu cầu Việc nghiên cứu các nguyên lý truyền chuyển động để chọn các bộ truyền phù hợp cho từng giai đoạn, từng vị trí khác nhau vừa đảm bảo truyền được chuyển động và momen xoắn vừa đảm bảo kích thước nhỏ gọn kinh tế. Sơ đồ nguyên lý. Trước tiên là hình thể hiện cơ cấu truyền động tới bộ phận công tác Động cơ quay sẽ truyền chuyển động qua bộ truyền đai để cung cấp chuyển động cho đĩa lớn số 2, trên đĩa lơn số 2 sẽ mang các trục hút để tách các tờ tiền , việc tách các tờ tiền sẽ được thể hiện rõ hơn ở các hình 4.2, 4.3(2) và 4.3(3) bên dưới. HÌNH 4.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÁY HÌNH 4.2. MÔ TẢ NGUYÊN LÝ HÚT VÀ TÁCH TỜ TIỀN Mô tả sơ về nguyên lý : Đĩa số 2 và trục hút 2 phải quay ngược chiều nhau tức là đĩa số 5 quay ngược chiều kim đồng hồ và trục hút 2 quay cùng chiều kim đồng hồ . Tại sao lại như vậy ? Câu trả lời là để cho mặt hút của trục hút luôn có thể hut được tiền tại vị trí như trục hút a. Khi trục hút quay tới vị trí nằm ngang giống như vị trí của trục hút a thì trục hút sẽ được cung cấp lực hút nhờ áp suất chân không và thông qua bộ phận ống hút số 5. Do đĩa lớn số 5 và trục hút 1 quay ngược chiều nhau nên sau một khoảng thời gian ngắn thì trục hút a sẽ giống như Hình 4.3.1 (2) (1) HÌNH 4.3. CÁC VỊ TRÍ CỦA TỜ TIỀN Hình 4.3.1 cho thấy lúc này tâm của trục hút a sẽ quay đi được 1 góc so với tâm của đĩa 5 và đông thời tiền vẫn còn dính trên trục hút a. Khi trục hút a ở vị trí giống như hình 4.3.2, tức là đường ống hút của trục a và trục b thông với nhau va thông với không khí, tức lúc này áp suất để hút sẽ bị cân bằng với áp suất khí quyển do đó lúc này lực hút trên tờ tiền sẽ không còn và nó sẽ bị tách ra khỏi trục hút. Tiếp túc trục hút e sẽ lập lại quá trình giống như trục hút a Sơ đồ động học. Động cơ Bánh răng nhỏ Đầu hút Bộ truyền đai Bánh răng lớn đứng yên HÌNH 4.4. SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC Tính toán vận tốc và tỷ số truyền: Từ sơ đồ nguyên lý ta thấy rằng, vận tốc quay của đầu hút phải lớn gấp 2 lần vận tốc quay của đĩa quay. Do đó ta cần phân phối tỷ số truyền để đạt được vận tốc yêu cầu. Ta có O và A là 2 điểm đứng yên, O thuộc trục chính, A điểm thuộc bánh răng cố đinh. Vận tốc quay n2 là do vận tốc quay n1 làm cho điểm B có vận tốc dài VB/O, do các răng của bánh răng nhỏ ăn khớp với bánh răng lớn cố định, do đó nó sẽ làm cho điểm A có vận tốc tương đối với điểm B là , như vậy bánh răng nhỏ sẽ quay với 1 vận tốc n2 ngược chiều với n1. Ta chọn bánh răng nhỏ có số răng z2=16 răng, và bánh răng ngoài z1=48 răng, cả 2 đều có module m=2. Ta có công thức tính hệ vi sai sau: HÌNH 4.5. SƠ ĐỘNG HỌC Kết luận: Chọn tỷ số truyền của bộ truyền đai là u = 4 Tốc độ sơ bộ ở trục động cơ sẽ là : ndc= 300.4 = 1200(v/p) HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY: Qua trình tách các tờ tiền là 1 sự hoạt động đồng bộ giữa số vòng quay của đĩa quay n1, số vòng quay của đầu hút n2 và cách bố trí của đâu hút. Số vòng quay n1, n2 có được là do cơ cấu bánh răng hành tinh. Nhờ sự bố trí hợp lý vị trí của 5 đầu hút đã tạo ra sự thống nhất ổn định trong việc tách và đếm các tờ tiền. Các giác hút này quay tương đối với đĩa quay với chiều ngược lại. Khi đĩa quay quay, với lực hút chân không, các giác hút với chiều quay ngược lại sẽ hút lần lượt từng tờ tiền, bẻ cong chúng và lần lượt đưa qua các cơ cấu đếm tự động. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ CỤM HÚT Để hút được tờ tiền thì cần 1 áp suất chân không để hút. Vấn đề tính toán áp suất chân không rất kho khăn trên lý thuyết. Do lực hút cần thiết chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, nó bao gồm: Lực ma sát giữa các tờ tiền. Lực dính ướt giữa 2 tờ tiền do độ ẩm của không khí. Nhiệt độ không khí. Loại tiền: tiến giấy, polime… Do việc tính toán chịu nhiều yếu tố ảnh hưởng nên vấn đề cài đặt áp suất chân không được thực hiện trên thực nghiệm. Ta điều chỉnh valve chân không để điều chỉnh lực hút. Nhóm đã tham khảo 1 số bài báo và patent trên thê giới, thì lực hút để hút tờ tiền giấy loại Polime nằm trong khoảng từ 495mmHg đến 609.6mmHg. Khi sử dụng thì giá trị này sẽ được điều chỉnh lại để lực hút này lớn nhất. MÁY HÚT CHÂN KHÔNG Yêu cầu: Công suất: 70W Điện áp: Xoay chiều 1 pha, 220V AC Áp suất chân không: 31 mbar (29’’Hg) Áp lực nén: 50 psi (3.5 bar) Không sử dụng dầu: Độ ồn: Thấp nhất tới 8 dB Chọn lựa: BẢNG 4.1. MÁY HÚT LOẠI GAST - Diaphragm model DOA - P504 BN Chọn loại: MAA(AC) Công suất (W) Lưu lượng khí (l/min) Áp suất MAX(bar) Độ chân không MAX 50Hz 60Hz 50Hz 60Hz mbar ‘’Hg MAA(AC) 70 90 40 45 3.5 48 28.5 TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ. Yêu cầu: Động cơ DC không chổi than. Khối lượng nhẹ, kích thước nhỏ. Đặc tính cơ: Số vòng quay không đổi, độc lập với moment xoắnàChính xác khi đếm tiền. Chọn lựa: Chọn động cơ công suất 100w. BẢNG 4.2. BẢNG CHỌN ĐỘNG CƠ BRUSHLESS NGUYÊN LÝ ĐẾM TIỀN. Cảm biến tiệm cận: Cảm biến tiệm cận bao gồm tất cả các loại cảm biến phát hiện vật thể không cần tiếp xúc như công tắc hành trình mà dựa trên những mối quan hệ vật lý giữa cảm biến và vật thể cần phát hiện. Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện. Có 3 hệ thống phát hiện để thực hiện công việc chuyển đổi này: hệ thống sử dụng dòng điện xoáy được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ, hệ thống sử dụng sự thay đổi điện dung khi đến gần vật thể cần phát hiện, hệ thống sử dụng nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ. Nguyên lý của cảm biến tiệm cận: Cảm biến tiệm cận dùng phát hiện vật thể kim loại từ tính, kim loại không từ tính (như Nhôm, đồng..) sử dụng cảm biến loại điện cảm (Inductivity Proximity Sensor) và phát hiện vật phi kim sử dụng loại cảm biến tiệm cận kiểu điện dung (Capacitve Proximity Sensor). Đồng thời có sẵn Model đáp ứng được hầu hết các điều kiện môi trường lắp đặt: nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp, chống nước, chống hóa chất … Nguyên lý hoạt động: Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm: HÌNH 4.6. NGUYÊN LÝ CẢM BIẾN TIỆM CẬN DẠNG ĐIỆN CẢM Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm phát hiện sự suy giảm từ tính do dòng điện xoáy sinh ra trên bề mặt vật dẫn do từ trường ngoài. Trường điện từ xoay chiều sinh ra trên cuộn dây và thay đổi trở kháng phụ thuộc vào dòng điện xoáy trên bề mặt vật thể kim loại được phát hiện. Một phương pháp khác để phát hiện vật thể bằng nhôm nhờ phát hiện pha của tần số. Tất cả các cảm biến phát hiện kim loại đều sử dụng cuộn dây để phát hiện sự thay đổi điện cảm. Ngoài ra còn có loại cảm biến đáp ứng xung, loại này phát ra dòng điện xoáy dưới dạng xung và phát hiện số lần thay đổi dòng điện xoáy với điện áp sinh ra trên cuộn dây. Vật thể cần phát hiện và cảm biến khi tiến gần nhau giồng như hiện tượng cảm ứng điện từ trong máy biến áp. Cảm biến loại điện dung: HÌNH 4.7. NGUYÊN LÝ CẢM BIẾN TIỆM CẬN DẠNG ĐIỆN CẢM Cảm biến tiệm cận kiểu điện dung phát hiện sự thay đổi điện dung giữa cảm biến và đối tượng cần phát hiện. Giá trị điện dung phụ thuộc vào kích thước và khoảng cách của đối tượng. Một cảm biến tiệm cận điện dung thông thường tương tự như tụ điện với 2 bản điện cực song song, và điện dung thay đổi giữa 2 bản cực đó sẽ được phát hiện. Một tấm điện cực là đối tượng cần phát hiện và một tấm kia là bề mặt của cảm biến. Đối tượng có thể được phát hiện phụ thuộc vào giá trị điện môi của chúng. CHỌN CẢM BIẾN TIỆM CẬN: Cảm biến tiệm cận loại điện cảm: phát hiện các đầu nhô ra bằng kim loại BẢNG 4.3. CÁC LOẠI CẢM BIẾN TIỆM CẬN DẠNG ĐIỆN CẢM Chọn model E2E của hãng OMRON, loại DC 3 dây nối thường loại E2E-X5E1 Nguyên lý hoạt động mạch đếm: Quá trình đếm tiền được thực hiện như sau: Tại thời điểm ban đầu, máy sẽ kiểm tra trạng thái đứng yên của động cơ và trạng thái đóng của valve chân không. Sau khi ta thiết lập số tiền cần đếm, nhấn nút ON để bắt đầu đếm. Tuy nhiên máy sẽ kiểm tra vị trí HOME (Đầu nhận biết trên đĩa nằm trùng với vị trí cảm biến tiệm cân), nếu không nằm ở vị trí HOME, một Relay thời gian sẽ làm trể quá trình đếm, thay vào đó động cơ sẽ quay chậm để đến đúng vị trí HOME. Khi đã ở đúng vị trí HOME, Motor sẽ được kích để quay với tốc độ đã thiết kế, đồng thời sẽ mỡ Valve hút chân không, quá trình đếm thực sự bắt đầu. Khi cảm biến nhận được 1 tín hiệu thì nó sẽ tạo ra 1 xung để kích mạch đếm lên 1 đơn vị. Khi số tiền cần đếm đã đủ hoặc khay đếm tiến đã hết tiền thì motor sẽ dừng và đóng Valve chân không. HÌNH 4.8. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ĐẾM PHẦN 5 QUI TRÌNH VẬN HÀNH, HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, BẢO TRÌ QUI TRÌNH VẬN HÀNH Máy đếm tiền tự động có quá trình điều khiển khá dễ dàng. Nhưng để máy hoạt động một cách chính xác, an toàn, không gây hư hại, rách tróc bề mặt tiền, nâng cao tuổi thọ và độ bền của máy…yêu cầu người sử dụng và người bảo trì máy phải thực hiện đúng các quy định sau: Đối với người sử dụng: Máy phải được đặt ở nơi bằng phẳng, không rung động trong quá trình làm việc. Môi trường làm việc không có nhiều bụi. Người sử dụng phải thực hiện đúng quy trình vận hành máy. Không tự ý điều chỉnh máy. Reset máy về 0 khi bắt đầu chạy máy. Không đưa tay vào vùng hoạt động của máy khi máy đang chạy. Các thao tác điều chỉnh máy nên được thực hiện khi máy đã dừng. Khi máy bi kẹt thì phải nhấn nút dừng máy ngay lập tức để tránh hư hỏng. Đọc kỹ hướng dẫn trước khi sử dụng máy. Đối với nhân viên bảo trì: Thực hiện đúng các quy định về chăm sóc kỹ thuật và bảo trì máy. Thực hiện bảo trì định kỳ 6tháng/lần. Trong quá trình bảo trì: Thực hiện đầy đủ việc bôi trơn, xiết ốc hệ thống truyền động. Không bôi trơn các giác hút để tránh dầu văng vào tiền trong quá trình hoạt động. Kiểm tra bộ hút chân không (áp suất, làm sạch bụi các đường ống dẫn trong hệ thống. Lưu ý: không được để dầu hay chất bôi trơn lọt vào các đường dẫn này. Kiểm tra kỹ lưỡng hoạt động của cảm biến tiệm cận để đảm bảo độ chính xác. Kiểm tra tình trạng kỹ thuật của các thiết bị điều khiển: nút nhấn, màn hình… Kiểm tra tình trạng dây đai truyền động. HƯỚNG DẨN SỬ DỤNG: Người sử dụng máy nên thực hiện đúng quy định vận hành máy và tuân thủ tuần tự theo các bước sau: Đầu tiên, xem xét kỹ lưỡng có vật gì đặt lên trên thùng máy và vùng quay của máy hay không? Cắm điện để sử dụng máy (máy sử dụng điện dân dụng 220V). Màn hình máy hiện số 0 tức là đã có thể bắt đầu sử dụng. Nếu màn hình máy hiện số bất kỳ ( của lần đếm trước) thì nhấn nút RESET để màn hình trở về 0. Đặt bó tiền cần đếm vào cơ cấu giữ tiền của máy. Sau đó, nhấn nút START để máy hoạt động, máy sẽ tự động đẩy bó tiền vào vùng quay của giác hút. Khi đếm xong bó tiền, màn hình hiện lên số tờ tiền trong bó, người sử dụng lấy bó tiền ra khỏi máy. Sau đó, nhấn nút OFF nếu không sử dụng máy nữa. Nên thực hiện việc đếm 2-3 lần/bó để đảm bảo chính xác trong quá trình kiểm kê tiền. BẢO TRÌ: Việc bảo trì máy định kỳ rất quan trọng. Nó giúp cho máy hoạt động tốt hơn, tăng tuổi thọ và độ bền của máy. Nên bảo trì máy đúng thời gian quy định 6 tháng/lần. Nhân viên bảo trì máy yêu cầu thực hiện đúng các thao tác sau: Đầu tiên, ngắt nguồn điện sử dụng ra khỏi máy để đảm bảo an toàn. Tháo các bulông trên hộp che các bộ phận bên trong, nhấc hộp này ra để ở nơi xa tầm tay. Tiếp đó, thực hiện các thao tác kiểm tra, làm sạch, bôi trơn như đã nêu ở trên. Khi máy có hư hỏng, lập tức liên hệ với nhân viên bảo trì sửa chữa, không tự ý mở, tháo lắp, điều chỉnh máy. PHẦN 6 MÔ PHỎNG MÔ HÌNH TỔNG QUAN: CƠ CẤU ĐĨA QUAY: CƠ CẤU BÁNH RĂNG HÀNH TÌNH. HỆ THÔNG HÚT: CƠ CẤU GIỮ TIỀN: PHẦN 7 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Địch: Tự động hóa sản xuất. Nhà xuất bản giáo dục, 2003. Pattent 4385229: Sheet counting apparatus with time delay, 1983. Pattent 3983367: Sheet counting machine, 1976. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển: Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1. Nhà xuất bản giáo dục, 2003. Nguyễn Hữu Lộc: Cơ sở thiết kế máy. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2004. Trần Hữu Quế: Vẽ kỹ thuật cơ khí, tập 1 và 2. Nhà xuất bản giáo dục, 2001. Đỗ Kiến Quốc (chủ biên): Sức bền vật liệu. Nhà xuất bản Đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh, 2004.