ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH NHIỆT ĐỘ LÒ ẤP TRỨNG Đo và kiểm soát nhiệt độ trong lò ấp trứng. Hiển thị nhiệt độ liên tục theo thời gian thực trên màn hình LCD. Có chức năng lựa chọn giới hạn nhiệt độ trên và dưới để đưa ra cảnh báo khi giá trị nhiệt độ vượt ngoài khoảng cho phép. Phát đi tín hiệu điều khiển bật, tắt đèn và quạt để tăng, giảm nhiệt độ khi nhiệt độ thay đổi vượt qua giá trị quy định. Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học máy tính và điện tử đã hỗ trợ rất lớn đến sự ra đời và phát triển của công nghệ tự động. Công cuộc tự động hóa đã tạo ra một bước ngoặt trong quá trình sản xuất cũng như sinh hoạt của con người. Các máy móc dần dần thay thế sức lao động tay chân của con người, thực hiện các công việc phức tạp và tốn nhiều công sức thay cho con người với hiệu quả và khối lượng công việc rất cao. Công việc ấp trứng gia cầm vốn được làm thủ công yêu cầu phải thực hiện nhiều thao tác liên tục trong nhiều ngày đêm với sự giám sát chặt chẽ các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm, độ thông thoáng khí,… Máy ấp trứng là sản phẩm tự động hóa tất yếu ra đời để thay thế con người trong công việc này. Với sự có mặt của kỹ thuật điện tử, chiếc máy ấp trứng không chỉ hoạt động độc lập và chính xác trong thời gian dài. Nó còn giao tiếp được với máy tính để giúp người giám sát nắm được các thông số cũng như cài đặt các yêu cầu một cách đơn giản. Xuất phát từ tính thực tiễn của một máy ấp trứng gà, trên cở sở các kiến thức đã có và ham muốn về lĩnh vực này, nhóm em xin chọn đề tài làm đồ án : “Xây dựng hệ thống đo nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm”. Trên cơ sở những kiến thức đã học, đồ án sẽ tập trung tìm hiểu, nghiên cứu cơ chế làm việc cơ bản của 1 máy ấp trứng gia cầm. Từ đó thiết kế, chế tạo một mạch điện tử đơn giản với chức năng, nhiệm vụ và nguyên lí làm việc tương đồng với một máy ấp trứng gia cầm tự động phù hợp với giá thành và điều kiện kinh tế trong nước, đặc biệt là khu vực nông thôn. Mặc dù chúng em đã cố gắng để hoàn thành đề tài xong không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em mong quý thầy cô thông cảm. Chúng em mong được đón nhận ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô để đề tài nghiên cứu hoàn thiện hơn và có ý nghĩa thiết thực trong cuộc sống.
ĐỒ ÁN DO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHĨM I Thơng tin chung Tên lớp: 20211ME6052003 Tên nhóm: Họ tên thành viên: Khóa: II Nội dung học tập Tên chủ đề: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống đo nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm sử dụng cảm biến nhiệt độ Hoạt động sinh viên - Nội dung 1: Tổng quan hệ thống đo nhiệt độ (L1.1) - Nội dung 2: Xây dựng mơ hình hệ thống (L1.1; L1.2) - Nội dung 3: Chế tạo thử nghiệm hệ thống (L2.1) - Nội dung 4: Viết báo cáo Sản phẩm nghiên cứu: Mơ hình sản phẩm báo cáo thu hoạch III Nhiệm vụ học tập Hoàn thành đồ án theo thời gian quy định (từ ngày 13/9/2021 đến ngày 2/12/2021) Báo cáo nội dung nghiên cứu theo chủ đề giao trước hội đồng đánh giá IV Học liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án Tài liệu học tập: Giáo trình mơn học Cảm biến hệ thống đo, vi điều khiển Phương tiện, nguyên liệu thực tiểu luận, tập lớn, đồ án/dự án (nếu có): Máy tính, linh kiện dụng cụ điện tử theo nhu cầu sử dụng KHOA CƠ KHÍ TS Nguyễn Anh Tú GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Văn Trường MÔ TẢ KỸ THUẬT Mô tả nhiệm vụ công nghệ Hệ thống có khả năng: - Đo kiểm sốt nhiệt độ lò ấp trứng - Hiển thị nhiệt độ liên tục theo thời gian thực hình LCD - Có chức lựa chọn giới hạn nhiệt độ để đưa cảnh báo giá trị nhiệt độ vượt khoảng cho phép - Phát tín hiệu điều khiển bật, tắt đèn quạt để tăng, giảm nhiệt độ nhiệt độ thay đổi vượt qua giá trị quy định Cấu trúc thiết bị Thiết bị Loại sử dụng Cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ LM35 Mạch chuyển đổi xử lí tín hiệu ADC ngồi chíp Bộ điều khiển Vi điều khiển/ PLC/PC/Arduino Hiện thị vị trí tức thời LCD /LED/Monitor Phím chức nhập liệu Nút bấm / Màn hình chạm Tín hiệu cảnh báo Trên LCD/ Đèn/Cịi Đặc tính kỹ thuật Thơng số Giá trị Giới hạn đo nhệt độ Giới hạn đo với nhiệt độ từ 0oC-100oC Sai số đo nhiệt độ Sai số 2% với độ C Nội dung báo cáo - Bản vẽ TT Tên vẽ Bản vẽ sơ đồ hệ thống Khổ giấy Số lượng A3 Lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống - Báo cáo Chương Tổng quan hệ thống 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các yêu cầu 1.3 Phương pháp, phạm vi giới hạn nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa thực tiễn Chương Xây dựng mơ hình hệ thống 2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến 2.3 Phân tích lựa chọn điều khiển 2.4 Thiết kế mạch đo xử lý tín hiệu Chương 3: Mơ hình hóa mơ hệ thống 3.1 Mơ hình hố mơ phận khí 3.2 Mơ hình hố mơ phận điện - điện tử 3.3 Xây dựng chương trình điều khiển 3.4 Thử nghiệm đánh giá hệ thống Kết Luận A3 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Các yêu cầu 1.3 Phương pháp, phạm vi giới hạn nghiên cứu 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi đề tài 1.3.3 Giới hạn nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến 2.3 Phân tích lựa chọn điều khiển 11 2.3.1 Bộ điều khiển 11 2.3.2 Khối hiển thị 18 2.3.3 Thiết bị cấp nhiệt 19 2.3.4 Khối nguồn 19 2.4 Thiết kế mạch đo xử lý tín hiệu 20 CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH HĨA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 20 3.1 Mơ hình hố mơ phận khí 20 3.2 Mơ hình hố mơ phận điện - điện tử 21 3.3 Xây dựng chương trình điều khiển 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 PHẦN MỀM HỖ TRỢ 28 PHỤ LỤC 30 Code cho chương trình điều khiển 30 Các vẽ khí : 33 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2-1: Sơ đồ khối hệ thống Hình 2-2: Cảm biến nhiệt độ LM35 11 Hình 2-3: Broad mạch Arduino Uno R3 15 Hình 2-4: Sơ đồ mạch hệ thống phần mềm Fritzing 18 Hình 3-1: Mơ sản phẩm phần mềm solidworks 19 Hình 3-2: Mạch mơ chưa có điện 22 Hình 3-3: Mạch mô nhiệt độ nằm mức quy định 23 Hình 3-4: Mạch mơ nhiệt độ nằm mức quy định 23 Hình 3-5: Mạch mơ nhiệt độ nằm mức quy định 24 Hình 3-6: Mạch mô cảm biến nhiệt độ bị lỗi 24 Hình 3-7: Lưu đồ thuật toán 25 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Các loại cảm biến nhiệt độ thông dụng Bảng 2-2: Cảm biến nhiệt độ AD590 LM35 10 Bảng 2-3: Một số loại vi điều khiển thông dụng 13 Bảng 2-4: So sánh thông số số loại vi điều khiển thông dụng 14 Bảng 2-5 : Thông số Arduino UNO R3 16 Bảng 3-1 : Một số linh kiện cần dùng 21 LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển mạnh mẽ khoa học máy tính điện tử hỗ trợ lớn đến đời phát triển công nghệ tự động Cơng tự động hóa tạo bước ngoặt trình sản xuất sinh hoạt người Các máy móc thay sức lao động tay chân người, thực công việc phức tạp tốn nhiều công sức thay cho người với hiệu khối lượng công việc cao Công việc ấp trứng gia cầm vốn làm thủ công yêu cầu phải thực nhiều thao tác liên tục nhiều ngày đêm với giám sát chặt chẽ yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, độ thơng thống khí,… Máy ấp trứng sản phẩm tự động hóa tất yếu đời để thay người công việc Với có mặt kỹ thuật điện tử, máy ấp trứng không hoạt động độc lập xác thời gian dài Nó cịn giao tiếp với máy tính để giúp người giám sát nắm thông số cài đặt yêu cầu cách đơn giản Xuất phát từ tính thực tiễn máy ấp trứng gà, cở sở kiến thức có ham muốn lĩnh vực này, nhóm em xin chọn đề tài làm đồ án : “Xây dựng hệ thống đo nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm” Trên sở kiến thức học, đồ án tập trung tìm hiểu, nghiên cứu chế làm việc máy ấp trứng gia cầm Từ thiết kế, chế tạo mạch điện tử đơn giản với chức năng, nhiệm vụ nguyên lí làm việc tương đồng với máy ấp trứng gia cầm tự động phù hợp với giá thành điều kiện kinh tế nước, đặc biệt khu vực nông thôn Mặc dù chúng em cố gắng để hoàn thành đề tài xong khơng thể tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong quý thầy cô thông cảm Chúng em mong đón nhận ý kiến đóng góp quý báu thầy để đề tài nghiên cứu hồn thiện có ý nghĩa thiết thực sống CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu chung Dựa yếu tố việc ấp trứng tự nhiên gia cầm thực Máy ấp trứng đưa giải pháp kĩ thuật tương tự Với ưu hẳn sản lượng ấp cho mẻ trứng Trong đề tài này, em xin giới thiệu cấu trúc tổng quát máy ấp trứng tổng kết sau trình tham khảo tài liệu Các loại trứng gia cầm khác có yêu cầu khác nhiệt độ, độ ẩm thời gian ấp nở Về bản, máy ấp trứng tự động gồm bốn khâu: nhiệt độ, đảo trứng, độ ẩm thông gió, thơng số kỹ thuật điều chỉnh mạch bán dẫn vi điện tử Để có giống mạnh khoẻ, tỷ lệ nở cao, máy phải giải triệt để bốn khâu Khâu nhiệt đóng vai trị quan trọng nhất, trứng ấp khơng đủ nhiệt phơi khơng phát triển Để giữ nhiệt, vỏ máy thiết kế dày có chức cách ly tốt, góp phần lưu nhiệt điện Trong máy có hệ thống dây điện trở, có chức sinh nhiệt, dây có cơng suất tùy thuộc vào thể tích lồng ấp Để đóng, ngắt mạch điện dây điện trở sinh nhiệt, sử dụng rơle điện tử không tiếp điểm, dùng tri-ắc cơng suất lớn, đóng ngắt hoạt động với độ tin cậy cao Khâu đảo trứng khâu thứ hai q trình ấp Thơng thường trứng đảo vài lần, lần kéo dài khoảng 10 phút Việc đảo trứng thực chậm tránh tượng va đập làm hư trứng Dàn đảo đảo với góc khơng q 60 thấp tùy vào thiết kế giá để trứng Một trứng bình thường chứa 6,5% đến 6,6% lượng nước Trong trình tiếp nhiệt độ để phát triển thành giống, lượng nước bị bay dần Máy ấp trứng phải có hệ thống cung cấp độ ẩm tự động điều chỉnh tuỳ ý Thông thường máy ấp có giàn phun nước tự động để giữ cho độ ẩm không thay đổi tùy thuộc vào giai đoạn trứng Thơng gió phần khơng thể thiếu q trình ấp Các quạt thơng gió phải gắn với cửa chớp mở tự động quạt hoạt động Việc gắn với cửa chớp để đảm bảo việc cách ly với mơi trường bên ngồi, đảm bảo việc giữ nhiệt Việc thơng gió kết hợp với việc giảm nhiệt cho máy ấp 1.2 Các yêu cầu Bảo đảm nhiệt độ thích hợp (37-39 C) tương đối ổn định theo giai đoạn đợt ấp Bảo đảm độ ẩm thích hợp (50-80%) tương đối ổn định theo giai đoạn đợt ấp - Bảo đảm thơng gió thống khí nơi tủ ấp - Bảo đảm đảo trứng thường xuyên (1-3h 1lần) 1.3 Phương pháp, phạm vi giới hạn nghiên cứu 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết: + Nghiên cứu nguyên lý hoạt động cảm biến nhiệt độ thông qua tài liệu internet + Tìm hiểu mạch điều khiển, mô Proteus cách kết nối với máy tính + Đưa ý tưởng thơng số giá trị hiển thị LCD, LED + Đề xuất nghiên cứu linh kiện có mạch linh kiện bảo vệ + Mô mạch ứng dụng Proteus - Phương pháp thực nghiệm: + Sử dụng phần mền lập trình, mơ để hỗ trợ như: MPLAB IDE, Proteus, Arduino + Dựa tham khảo vào mơ hình tham khảo Internet để cải tiến thiết kế mục đích sử dụng 1.3.2 Phạm vi đề tài - Được sử dụng rộng rãi công nghiệp hộ gia đình để phục vụ sản xuất nông nghiệp 1.3.3 Giới hạn nghiên cứu - Mô mơ hình, lưu đồ thuật tốn tính tốn điều khiển mơ hình với thay đổi linh hoạt cấu hệ thống - Kích thước sản phẩm: Phù hợp, nhanh nhạy đáp ứng đủ yêu cầu kĩ thuật đưa - Cấu tạo: Tiện lợi, dễ dàng di chuyển 1.4 Ý nghĩa thực tiễn Trên thực tế nước ta, nhiều loại máy ấp, máy nở đại nhập vào từ Hà Lan, Bỉ, Mỹ, Hungari, Trung Quốc, tỷ lệ ấp nở trứng gà đạt 80% so với số trứng vào ấp Công suất loại máy từ ấp vài trăm trứng cho gia đình, phịng thí nghiệm, đến loại máy to hàng nghìn, vạn, chục vạn cho trạm ấp lớn, hầu hết tự động Một số cán kỹ thuật tự đóng máy ấp loại nhỏ vừa vật tư nước, nhập số phận quan trọng nước ngồi, loại máy có giá thành thấp máy nhập Quy trình ấp chủ yếu điều khiển máy, đảm bảo chế độ nhiệt, chế độ ẩm, độ thơng thống, đảo trứng, suốt 21 ngày ấp cho trứng gà Trong khuôn khổ đề tài đồ án, nhóm muốn xây dựng sản phẩm gần gũi với thực tế sống góp phần đưa kĩ thuật đại vào sản xuất nơng nghiệp CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống Chu Đăng Công Vỏ tôn 1:10 Tôn Người vẽ Kiểm tra 6/12/21 Nguyễn Văn Trường Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 03 Người vẽ Kiểm tra 6/12/21 Nguyễn Văn Trường Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 16 20 30 Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 130 Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Khay nước Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Nhựa 1:2 05 100 Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 30 Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội THANH ĐỠ Thép 1:5 06 Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 40 Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội VỈ ĐẢO TRỨNG Nhựa 1:5 07 Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Người vẽ Chu Đăng Công Kiểm tra Nguyễn Văn Trường 6/12/21 Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 6.50 9.20 Người vẽ Kiểm tra Nguyễn Văn Trường Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội A DETAIL A SCALE : 100 120 15 Người vẽ Kiểm tra Nguyễn Văn Trường Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 20 Nguyễn Huy Hoàng 08/12/21 Cửa nhỏ 1:2 Nhựa 08 Người vẽ Kiểm tra Nguyễn Văn Trường Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội ... học tập Tên chủ đề: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống đo nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm sử dụng cảm biến nhiệt độ Hoạt động sinh viên - Nội dung 1: Tổng quan hệ thống đo nhiệt độ (L1.1) - Nội dung... chọn đề tài làm đồ án : “Xây dựng hệ thống đo nhiệt độ lò ấp trứng gia cầm” Trên sở kiến thức học, đồ án tập trung tìm hiểu, nghiên cứu chế làm việc máy ấp trứng gia cầm Từ thiết kế, chế tạo mạch... hạn đo nhệt độ Giới hạn đo với nhiệt độ từ 0oC-100oC Sai số đo nhiệt độ Sai số 2% với độ C Nội dung báo cáo - Bản vẽ TT Tên vẽ Bản vẽ sơ đồ hệ thống Khổ giấy Số lượng A3 Lưu đồ thuật toán điều khiển