Hệ thống rửa và phân loại cà chua theo màu sắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI HỆ THỐNG RỬA VÀ PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC VIỆN KỸ THUẬT HUTECH Ngành Kỹ thuật điện – điện tử GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS TS NGUYỄN HÙNG Sv thực hiện Mssv Lớp Lê Hoàng Ân 1711020170 17DDCA1 Trần Văn Lộc 1711020511 17DDCA1 Đàm Trần Minh Tâm 1711020077 17DDCA1 TP Hồ Chí Minh, 2021 ii Lời Cảm Ơn Lời đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn các giảng viên Trường Đại Học Công ngh.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG RỬA VÀ PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC VIỆN KỸ THUẬT HUTECH Ngành: Kỹ thuật điện – điện tử GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN HÙNG Sv thực hiện: Mssv: Lớp: Lê Hoàng Ân 1711020170 17DDCA1 Trần Văn Lộc 1711020511 17DDCA1 Đàm Trần Minh Tâm 1711020077 17DDCA1 TP Hồ Chí Minh, 2021 Lời Cảm Ơn Lời chúng em xin chân thành cảm ơn giảng viên Trường Đại Học Cơng nghệ Tp.HCM nói chung, giảng viên Viện Kỹ Thuật Hutech nói riêng dạy cho chúng em kiến thức đại cương kiến thức chuyên ngành, giúp chúng em có sở sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Chúng em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Hùng người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn tới gia đình bạn bè tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em suốt trình thực đề tài ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Đặt Vấn Đề 1.2.Tình Hình Nghiên Cứu 1.3.Mục Tiêu Đề Tài 1.4.Nhiệm Vụ Nghiên Cứu 1.5 Phạm Vi Nghiên Cứu 1.6.Ý Nghĩa Đề Tài 1.7.Kết Cấu Đồ Án CHƯƠNG TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1.Đặc Tính Và Màu Sắc Của Cà Chua 2.2.Công Dụng Của Cà Chua 2.3.Tổng Quan Hệ Thống Phân Loại Cà Chua 2.4.Nguyên Tắc Phân Loại Cà Chua 2.5.Tổng Quan Về Vi Điều Khiển Và PLC 2.5.1.Tổng quan vi điều khiển a) Giới thiệu b) Cấu tạo Vi Điều Khiển 2.5.2.Tổng quan PLC 10 a) Giới thiệu 10 b) PLC gì? 10 c) Cấu trúc PLC 11 d) Xử lý chưng trình 12 2.6.Tổng Quan Về Biến Tần 13 2.6.1.Cấu tạo 13 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 15 3.1 Giới Thiệu Về Các Loại Máy Phân Loại Cà Chua Đã Có 15 3.2 Đánh Giá Nhu Cầu Của Người Tiêu Dùng 16 3.2.1 Khảo sát mức độ sử dụng cà chua 16 3.2.2 Khảo sát nhu cầu lựa chọn cà chua theo tiêu chí người tiêu dùng 17 3.2.3 Khảo sát mức độ hài lòng người tiêu dùng với sản phẩm phân loại cà chua theo màu sắc 17 3.2.4 Khảo sát vấn đề trở ngại người tiêu dùng sử dụng cà chua phân loại máy 18 3.2.5 Mức độ tin dùng người tiêu dùng với hệ thống phân loại 18 3.3 Phương Pháp Khắc Phục 19 CHƯƠNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA VÀ PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC 20 4.1.Giới Thiệu Về Arduino Nano V3 20 4.1.1 Khái niệm chung 20 4.1.2.Arduino Nano v3 20 4.2.Cảm Biến Màu Sắc TCS3200 22 4.2.1Cài đặt 23 4.2.2 Lưu đồ điều khiển hệ thống phân loại cà chua theo màu 24 4.3.Giới Thiệu Về PLC Mitsubishi iQ-R Series 25 iii 4.3.1.Giới thiệu đấu nguồn cho PLC Mitsubishi 26 4.3.2 Lưu đồ hệ thống rửa, tải cà chua lập trình cho PLC 29 4.4.Hệ Thống Điều Khiển Điện – Khí Nén 31 4.4.1.Những Đặc Điểm Cơ Bản 31 4.4.2.Các dạng truyền động sử dụng khí nén 31 4.4.3.Cấu Trúc Của Hệ Thống Khí Nén 32 4.5.Giới Thiệu Về Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E3F-DS30C4 34 4.6.Giới Thiệu Về Biến Tần Mitsubishi Fr-D720s -0.1K 36 4.6.1 Sơ đồ đấu dây 38 4.7.Một Số Linh Kiện Khác 38 4.7.1Van điện từ 38 4.7.2Nút nhấn 39 4.7.3.Động 39 4.7.4 Tụ hóa 16V 470uF 41 4.7.5 Transitor C1815 41 4.7.6 Diode 1N4007 42 4.8.Sơ Đồ Đấu Dây 43 4.9.Bảng Vẽ Thiết Kế Hệ Thống Rửa Cà Chua 44 4.10 Tiểu Kết 44 CHƯƠNG THI CƠNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI MÀU CÀ CHUA 45 5.1.Các Bước Thực Hiện Thi Công Mô Hình 45 5.2 Thi Cơng Mơ Hình 45 5.3.Nhận xét đánh Giá 47 CHƯƠNG KẾT LUẬN 48 6.1.Kết Luận 48 6.2.Hướng Phát Triển 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 50 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - PLC: từ viết tắt Programmable Logic Controller - EEPROM: từ viết tắt Electrically Erasable Programmable Read- Only Memory, nhớ đọc lập trình xóa điện - EPROM: nhớ không biến đổi, giữ lại liệu sau tắt nguồn - RAM: từ viết tắt Random Access Memory - ROM: từ viết tắt Read Only Memory - ADC: từ viết tắt Analog to Digital Converter - DAC: từ viết tắt Digital Analog Converter - LAD: từ viết tắt Ladder logic - FBD: từ viết tắt Function Block Diagram - STL: từ viết tắt Statement List - s: từ viết tắt giây v DANH MỤC ẢNH Hình Cấu tạo vi điều khiển Hình 2 Cấu tạo biến tần 13 Hình Máy phân loại cà chua theo kích thước 15 Hình Máy phân loại cà chua sử dụng lăn 16 Hình 3 Khảo sát nhu cầu người sử dụng cà chua .16 Hình Khảo sát tiêu chí lựa chọn cà chua người tiêu dùng 17 Hình Mức độ hài lịng khách hàng sản phẩm 17 Hình Khảo sát vấn đề trở ngại người tiêu dùng 18 Hình Mức độ tin tưởng người tiêu dùng hệ thống phân loại khắc phục trở ngại khách hàng 18 Hình Arduino Nano V3 20 Hình Vi điều khiển ATMega32P-AU 21 Hình Giao diện phần mềm arduino IDE 22 Hình 4 Lưu đồ thuật toán hệ thống phân loại màu cà chua 24 Hình PLC Mitsubishi MELEC iQ-R 25 Hình Đấu nối nguồn cho PLC 26 Hình Đấu dây ngõ vào 27 Hình Đấu dây ngõ 28 Hình Lưu đồ hệ thống rửa cà chua .29 Hình 10 Giao diện phần mềm GX WORKS lập trình cho PLC 30 Hình 11 Chương trình mã lệnh cho PLC thực nhiệm vụ 30 Hình 12 Cấu trúc hệ thống điều khiển khí nén .32 Hình 13 Hệ thống điện khí nén .33 Hình 14 Xilanh khí nén 33 Hình 15 Van điện từ 5.2 34 Hình 16 Mơ tả quan cảm biến vật cản hồng ngoại 35 Hình 17 Sơ đồ kết nối cảm biến hồng ngoại 35 Hình 18 Cảm biến vật cản hồng ngoại 36 Hình 19 Biến tần Mitsubishi Fr-D720s-0,1k 37 Hình 20 Catalog biến tần Fr-D720S-0,1K 37 Hình 21 Sơ đồ đấu dây Mitssubishi D700 38 Hình 22 Van điện từ 24V khơng áp lực nước thường đóng 38 Hình 23 Catalog nút nhấn Schneider 39 Hình 24 Catalog động 24V .40 Hình 25 Động cảm ứng 6W (1/125HP) (Một pha 220/230 VAC) 2IK6A-UC41 Hình 26 Tụ hóa 16V 470uF 41 Hình 27 Sơ đồ chân transitor C1815 .42 Hình 28 Sơ đồ chân diode 1N4007 .43 Hình 29 Sơ đồ đấu dây hệ thống phân loại cà chua theo màu 43 vi Hình 30 Bảng vẽ thiết kế hệ thống rửa Autocad 44 Hình Lắp ráp động cảm biến vào băng tải 45 Hình Thiết kế máng chứa sản phẩm 46 Hình Board mạch hoàn chỉnh .46 Hình Kết nối hồn chỉnh 46 Hình 5 Mơ hình hồn chỉnh 47 vii DANH MỤC BẢNG Bảng Các thông số arduino 21 Bảng Tín hiệu điều khiển .22 Bảng Cổng chuyển đổi dòng điện thành tần số 23 viii LỜI MỞ ĐẦU Ngày cơng nghiệp đại hố đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động hoá ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ) Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng, điển thiết bị điều khiển lập trình PLC, vi điều khiển Adruino Nano…… .Và để thực công việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Các Công ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mềm tự động Do cần phải nắm bắt vận dụng điều khiển tự động cách hiệu nhằm đóng góp vào phát triển khoa học kỹ thuật giới nói chung phát triển kỹ thuật điều khiển tự động nói riêng Đồng thời nước ta chủ yếu nông nghiệp nên việc vận dụng khoa học kỹ thuật cần thiết, giai đoạn 4.0 Xuất phát từ lần tham quan doanh nghiệp có dây chuyền sản xuất, chúng em thấy nhiều khâu tự động hố q trình sản xuất Một khâu sản xuất tự động hố khâu phân loại nông sản thực phẩm sử dụng vi điều khiển cảm biến màu sắc Dây chuyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Qua tập đồ án môn học chúng em giới thiệu lập trình PLC, Adruino Nano ứng dụng vào sản xuất phân loại sản phẩm theo màu sắc Đề tài gồm nội dung sau: Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan giải pháp Chương 3: Phương pháp giải Chương 4: Quy trình thiết kế (sản phẩm, mơ hình vật lý, mơ hình mơ phỏng) Chương 5: Thi cơng sản phẩm (mơ hình vật lý, chạy thử mơ hình mơ phỏng) Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luận Trong trình thực đồ án, chúng em cịn gặp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo cho vấn đề hạn hẹp, liên quan đến nhiều vấn đề phần dây chuyền Mặc dù cố gắng khả năng, thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên khơng thể tránh khỏi sai sót mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy giáo để đồ án hồn thiện 4.9.Bảng Vẽ Thiết Kế Hệ Thống Rửa Cà Chua Hình 30 Bảng vẽ thiết kế hệ thống rửa Autocad 4.10 Tiểu Kết Sau thực trình nghiên cứu linh kiện thiết bị, chọn thiết bị linh kiện phù hợp cho hệ thống, từ nhóm chúng em thiết kế sơ đồ đấu dây liên kết linh kiện với Arduino, PLC biến tần, đồng thời thiết kế lưu đồ thuật toán cho vi điều khiển lập trình PLC Sau bắt đầu q trình thi cơng lắp ráp mơ hình hồn chỉnh đáp ứng yêu cầu đề tài 44 CHƯƠNG THI CÔNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI MÀU CÀ CHUA 5.1.Các Bước Thực Hiện Thi Cơng Mơ Hình - Bước 1: thiết kế lắp động băng tải chuyển động - Bước 2: Lắp linh kiện cảm biến vật cản, cảm biến màu sắc, buồng quét hình ảnh, cần gạt động servo vào băng tải - Bước 3: Lắm máng cho băng tải - Bước 4: Kết nối linh kện với arduino Nano - Bước 5: Kết nối nguồn vào mơ hình -Bước 6: Chạy thử mơ hình 5.2 Thi Cơng Mơ Hình - Lắp động vào băng tải giúp cho băng tải hoạt động - Lắp cảm biến vào vị trí định trước để phát cà chua qua Hình Lắp ráp động cảm biến vào băng tải 45 - Thiết kế khay đựng cà chua phân loại theo màu lắp ráp vào mơ hình Hình Thiết kế máng chứa sản phẩm - Lắp ráp linh kiện vào board theo sơ đồ đấu dây Hình Board mạch hồn chỉnh - Kết nối board với cảm biến động Hình Kết nối hồn chỉnh 46 - Mơ hình sau kết nối hồn chỉnh hoạt động Hình 5 Mơ hình hồn chỉnh 5.3.Nhận xét đánh Giá Giao diện quản lý trực quan, dễ giám sát sử dụng thuận thiện việc giám sát điều khiển hệ thống Mơ hình phần cứng bố trí phù hợp, gọn gàng, dễ chỉnh sửa Độ sai số cảm biến mô hình nằm phạm vi cho phép 3% Hiệu suất đạt nằm vào khoảng 86% ± 3% chưa đạt tối đa vòng cuộn lấy cà chua dễ bị kẹt.Kết nêu thực khoảng 90% so với mục tiêu đặt cịn số lỗi nhỏ trình hoạt động hệ thống 47 CHƯƠNG KẾT LUẬN 6.1.Kết Luận Sau tháng thực đề tài với nhiều cố gắng nỗ lực nhóm, đồ án hồn thành thời gian quy định theo yêu cầu đặt nhận biết phân loại cà chua Các nội dung nhóm thực thiết kế thi cơng mơ hình phân loại cà chua theo màu sắc, dựa theo thông số đầu vào cảm biến nhận biết màu sắc Tuy nhiên, nhóm chưa thể tạo hệ thống xác hồn tồn phần tính tốn thiết kế cịn nhiều sai sót Nhìn chung đề tài hồn thành mức Trong trình làm đồ án, sinh viên rút nhiều kinh nghiệm để tạo sản phẩm hoàn thiện như: đầu tư thời gian, linh kiện thị trường, hiểu biết kinh kiện thiết kế board mạch… 6.2.Hướng Phát Triển - Một số hướng phát triển để hoàn thiện đề tài: - Kết nối Web Server giám sát thông số - Thiết kế giao diện web để quản lý hệ thống từ xa - Mở rộng thêm khâu khác hệ thống như: khâu đếm, đóng thùng… - Sử dụng camera để nhận biết màu cà chua Mở rộng hệ thống để phân loại thêm nhiều nông sản sản phẩm khác Tăng hiệu suất tốc độ hệ thống 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu PLC MELSEC iQ-R https://www.mitsubishielectric.com/fa/assist/e-learning/pdf/vie/1Intelli_Fn_Module_iQ-R_fod_vie.pdf Tài liệu biến tần mitsubishi https://plctech.com.vn/tai-lieu-bien-tan-mitsubishi/ Tài liệu cảm biến hồng ngoại https://thegioidienco.vn/cam-bien-hong-ngoai.html Tài liệu cảm biến màu sắc TCS 3200 https://mlab.vn/index.php?_route_=21025-huong-dan-su-dung-moudule-cambien-mau-sac-tcs3200.html Tài liệu van điện từ http://thuykhicongnghiep.vn/van-dien-tu-la-gi-cau-tao-va-nguyen-ly-hoatdong-post114.html Tài liệu xylanh https://thuyluckhinentrienhung.com/xi-lanh-cau-tao-nguyen-ly-hoat-dong Tài liệu arduino nano V3 https://ritech.com.vn/gioi-thieu-ve-arduino-nano/ 49 PHỤ LỤC Code chương trình cảm biến màu TCS3200 #include #define M #define sen1 #define sen2 Servo ser1; Servo ser2; #define sta 16 #define stp 17 #define S0 #define S1 #define S2 10 #define S3 11 #define sensorOut 12 int redFrequency = 0; int greenFrequency = 0; int blueFrequency = 0; int kindColor; bool staVar = 0; int stt=0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(M,OUTPUT); pinMode(sen1,INPUT_PULLUP); pinMode(sen2,INPUT_PULLUP); pinMode(sta,INPUT_PULLUP); pinMode(stp,INPUT_PULLUP); 50 ser1.attach(5);// gat tu 30->150 ser2.attach(6);// gat tu 180->60 pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(sensorOut, INPUT); digitalWrite(S0,HIGH); digitalWrite(S1,LOW); ser1.write(90); ser2.write(120); } void loop() { button(); if(staVar==1){ if(digitalRead(sen1)==0){ digitalWrite(M,0); stt=1; color(); digitalWrite(M,1); delay(500); } if(stt==1){ digitalWrite(M,1); if(digitalRead(sen2)==0){ stt=0; delay(1500); 51 if(kindColor==1){ for(int i=0; i ngỏ vào điện áp tương tự Các chức khác vui lòng tham khảo sổ tay (manual) biến tần  Lựa chọn chức cho chân ngõ Thông số Giá trị mặc Giải thích thơng số định P.190 Đặt chức cho chân RUN – ngỏ dạng cực C để hở báo chạy P.192 99 Đặt chức cho chân ngỏ A, B, C dạng relay báo lỗi biến tần P.197 80 Chọn chân SO chức theo dõi an tồn, kích hoạt chức dừng an toàn thực  Một số chức khác cho chân ngỏ lựa chọn: Thơng số Giá trị mặc Giải thích thơng số định 100 Kích hoạt biến tần chạy 103 Cảnh báo tải 104 Kích hoạt tần số đạt đến giá trị đặt trước (Pr.42), kích họat đảo chiều (Pr.43) 11 111 Kích hoạt biến tần sẵn sàng chạy 99 199 Kích hoạt xảy lỗi, tín hiệu tắt sau reset lỗi  Nhóm chức bảo vệ biến tần Mitsubishi D700 Thơng số Giá trị mặc Giải thích thơng số định P.251 Lựa chọn bảo vệ pha ngỏ 0: Tắt chức bảo vệ 1: Bật chức bảo vệ 56 P.872 Chọn bảo vệ pha ngỏ vào 0: Tắt bảo vệ ngỏ vào 1: Bật bảo vệ ngỏ vào P.291 Chọn chức phát lỗi nối đất 0: Không phát lỗi 1: Phát lỗi P.78 Chức cho phép đảo chiều 0: Cho phép đảo chiều 1: Cấm đảo chiều thuận 2: Cấm đảo chiều nghịch P.150 150% Mức phát dòng ngỏ P.22 150% Bảo vệ dòng hoạt động P.72 Tần số sóng mang từ 1- 15 kHz 3.Tính tốn chọn động Để xác định lực cản động công suất sinh ra, lực xảy băng tải chia thành : - Điện trở sơ cấp: FH - Điện trở thứ cấp: FN - Độ dốc: FSt - Điện trở đặc biệt: FS Điện trở FH đai đai xác định cho hai Giả thiết: quan hệ tuyến tính điện trở tải trọng di chuyển FH = L.f.g.( = 1,5.0,02.9,81.( = 2,10915 (N) Trong đó: - L: chiều dài băng tải tính (m) - f: hệ số ma sát hư cấu, giả thiết f = 0,02 - g: 9.81 m/s2 - mR: tổng trọng lượng lăn tính (kg) - mL: tải trọng tối đa di chuyển tính (kg/m) 57 - mG: trọng lượng đai tính (kg/m) - α: độ dốc trug bình khoảng cách truyền tải Tổng điện trở thứ cấp FN tính đến giá trị hiệu chỉnh C = + => FN = FH.(C-1) = 2,10915 (3-1) = 4,2183 (N) Nếu tỷ trọng điện trở thứ cấp tổng trở nhỏ, điều chỉnh giá trị C lấy từ bảng sau: PS = = = 3,5 (W) Chọn motor: 2IK6A-UC PN: 6W nN: 1450r/min 4.Catalog động 58 ... tồn hệ thống phân loại có thực tế theo nguồn khảo sát thực tế có được, hệ thống phân loại cà chua chúng tơi có ưu điểm sau:  Trước cà chua phân loại rửa thông qua hệ thống rửa tự động  Cà chua. .. cho hệ thống phân loại lớn so với điều kiện kinh tế Việt Nam, hệ thống phân loại cà chua theo màu sắc nhóm chế tạo đời nhằm mục đích giải nhu cầu có sản phẩm phân loại cà chua tự động theo màu sắc. .. thước nhỏ màu sắc thay đổi theo tính chất nơng sản mơ hình phân loại khơng phù hợp Vì cần hướng xử lý phù hợp cho hệ thống phân loại phân loại dựa màu sắc Và nhiều hệ thống thực phân loại mà chưa