Sử dụng arduino cho máy đóng gói cà phê dạng bột

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN - KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề Tài: SỬ DỤNG ARDUINO CHO MÁY ĐÓNG GÓI CÀ PHÊ DẠNG BỘT GVHD: Hà Chí Kiên Sinh Viên Thực Hiện: Phạm Trọng Nghĩa Nguyễn Bá Phúc Lê Văn Tâm (14037771) (14083861) (14039071) TP.HCM,Ngày 13 Tháng 06 Năm 2018 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (1): Phạm Trọng Nghĩa MSSV: 14037771 (2): Nguyễn Bá Phúc MSSV: 14083861 (3): Lê Văn Tâm MSSV: 14039071 Tên đề tài SỬ DỤNG ARDUINO CHO MÁY ĐĨNG GĨI CÀ PHÊ DẠNG BỘT Nội dung Tìm hiểu cấu tạo chứa Borad mạch Arduino Thiết kế chế tạo chi tiết máy đóng gói Sử dụng Board mạch Arduino để điều khiển q trình đóng gói sản phẩm Kết đạt Hiểu cách lập trình sử dụng chức Board Arduino Thi công chế tạo chi tiết khí sử dụng van khí nén Thi cơng chế tạo vận hành máy đóng gói bao bì rời Giảng viên hướng dẫn Tp HCM, ngày tháng năm 20 Sinh viên NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN - Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề: Tổng quan tình hình nghiên cứu nước: Mục tiêu đề tài: Giới hạn đề tài: Giải pháp ý tưởng: Kết đạt CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung cà phê dạng bột 1.1.1 hối ượng th t ch 1.1 Độ ốp c ột cà phê 1.1 Độ ột cà phê c 1.1 àu c ột cà phê 1.1 ic ột cà phê 1.3 Quy trình sản xuất cà phê bột 1.4 Giới thiệu Mạch Arduino UNO R3 CHƯƠNG : ĐỊNH LƯỢNG VÀ ĐÓNG GÓI 15 2.1 Mục đ ch phạm vi ứng dụng 15 2.1.1 Nghiên cứu đề tài 15 Ý tưởng 15 2.1.3 Định ượng 16 2.1.4 Đóng gói 17 2.2 Phân loại 17 Định ượng 17 2.2.2 Đóng gói 17 Các áy định ượng vật liệu rời 18 Th ng định ượng 19 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên 2.3.2 V t định ượng 20 2.3.3 Đĩ định ượng: 22 Các áy đóng gói vật iệu 25 áy đóng gói hoạt động theo nhịp 25 áy đóng gói hoạt động liên tục 26 2.5 Kết luận 27 CHƯƠNG : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ, TIẾN HÀNH 28 Các phương án định ượng 28 Các phương án đóng gói 28 CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT KẾ 30 4.1 Tính tốn, thiết kế phễu cấp bột 30 4.2 Hộp định ượng 32 4.3 Tính tốn, thiết kế ống định ượng 33 4.4 Khung máy 35 4.5 Hộp chứa bao 36 4.6 Băng tải 37 4.7 T nh toán động cho ăng tải 40 CHƯƠNG : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN MÁY 42 1: Các phương án 42 5.2: Các liệu đầu vào điều n 42 : Điều n khí nén 42 : Điều n Adruino (UNO) 42 CHƯƠNG 6: Q TRÌNH THI CƠNG CHẾ TẠO 43 6.1 Các thiết bị sử dụng 43 6.1.1 Bộ relay 45 6.1.2 Nguồn tổ ong 24vdc 46 6.1.3 ạch hạ áp L 96 47 6.1 Nút Nhấn 47 6.1.5 Role Omron 24v 48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên 6.1.6 Van khí nén 49 6.1.7 Pittong 52 6.1.8 R y trượt vuông 54 6.1.9 Động Cơ 6.1.10 Dây nhiệt VDC 55 VDC 55 6.2 Q trình thi cơng 56 CHƯƠNG 7: ẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 59 7.1 Hiệu kinh tế: 59 7.2 Hạn chế: 60 Hướng phát tri n đề tài: 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 LỜI CẢ ƠN 62 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề: Nước t đ ng trình hội nhập ạnh ẽ nên ngành sản uất nước đ ng đối đầu với nhiều thách thức từ tập đồn ớn ên ngồi Loại hình sản uất th cơng nhỏ ẻ đ ng cho thấy khả cạnh tr nh yếu ké dễ dàng ị o i khỏi ôi trường kinh nh khốc iệt Vì thế, cấu kinh tế đ ng có ước chuy n dịch đáng k theo hướng cơng nghiệp hó ước đại hó đ cải thiện quy sản uất tăng khả cạnh tr nh Ngày n y, cơng cơng nghiệp hó đại hó tiến trình hội nhập sâu vào kinh tế giới nói chung quốc gi tố chức WTO nói riêng đặt r cho kinh tế sản uất c c giới Có th nhận thấy chúng t cần phải đáp ứng yêu cầu chung ột điều sản uất c chúng t ng t nh th công ạc hậu, điều kiện cần đ đ q trình hội nhập thành cơng phải đại hó kinh tế, đại hó tự động trình sản uất Nhận thấy tầ qu n cú tự động hó sản uất , n y nhiều công ty chấp nhận đầu tư phòng nghiên cứu, chuy n gi o cơng nghệ Tự động hó ọi ngành nghề , ĩnh vực hiên đ ng đặt ên hàng đầu ph t tri n nước t thường uyên ng r thảo uận kỳ họp quốc hội Cơng nghệ định ượng đóng gói – phát tri n ạnh ột ộ phận c cơng nghệ tự động hó - thực ẽ thời gi n qu Nền kinh tế đ ng phát tri n với tốc độ tăng trưởng GDP c o, công nghiệp đ ng ngày ên theo hướng đại, có cơng nghiệp chế iến cân… Các dự án thu hút hàng tỷ USD công ố gần ĩnh vực thực ph ỹ ph , sản ph Việt N đ ng , đồ uống, y tế, thuốc phòng th nghiệ cho thấy, ĩnh vực ở rộng qui ô phát tri n Nhiều DN chế iến, đóng gói Việt N đ ng ước nỗ ực đại hoá sở hạ tầng, th y đổi phương thức sản uất, rộng cập nhật công nghệ ới đ hướng tới hệ thống sản uất tiên tiến, có khả cạnh tr nh c o thương trường nước Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên Với nhu cầu thiết thực đó, nhó đóng gói cà phê nghiên cứu định chọn áy đinh ượng đề tài nghiên cứu chế tạo tốt nghiêp Đề tài đáp ứng u n y ph hợp với ực c nhó nghiên cứu n y Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước: Với cơng nghệ tự động ngày đ ng ột phát tri n việc phải n tì cứu đư r phát nói chung tòi nghiên inh cải tiến kỹ thuật cho công nghệ tự động áy định ượng đóng gói nói riêng đ ng qu n tâ Nước t n y nghiên cứu chế tạo nhiều oại áy cân định ượng đóng gói Điều giúp cho sản uất nước nhiều, giúp nh nghiệp giả khoản chi ph đầu tư áy óc nước ngồi ắc tiền Với đội ngũ nhà nghiên cứu trẻ, kỹ sư giỏi đào tạo chuyên ôn hẹn cho r đời nhiều cơng trình kho học áy ới tương i Trên giới có nhiều cơng trình nghiên cứu cho r đời nhiều công nghệ đại Công nghệ sản uất cân đo phát tri n ẽ, sản ph sản uất theo ột dây truyền khép k n hoàn tồn tự động hố Hiện n y có nghiên cứu ứng dụng phần iệu ới, cấu ới đ phục vụ hoàn thiện Hình 0.1 ạnh áy định ượng â o y đóng gói ề ới, vật Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên Hình Hình 0.3 áy cân định ượng đóng bao áy định ượng ống Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên Hình 0.4 Mục tiêu đề tài: Thiết kế, chế tạo áy định ượng sử dụng vít tải áy định ượng đóng gói Sử dụng cấu đơn giản, ứng dụng công nghệ kiến thức học vào thực tế T nh toán chế tạo ột áy đáp ứng nhu cầu thực tế, giá thành chế tạo rẻ, dễ sử dụng Giới hạn đề tài: Là cấu đơn giản, giá thành rẻ Định ượng ức độ tương đối Nằ khả kiến thức giảng dạy có t nh thực tế Giải pháp ý tưởng: Dự ứng dụng công nghệ đ ng sử dụng phổ iến n y, đư r nhiều phương án thiết ảo kế chế tạo s u ự chọn phương án khả thi nhất, hợp ý đ tiến hành chế tạo đả Kết đạt Chế tạo thành cơng hình u cầu đặt r áy định ượng đóng gói cà phê dạng ột hình phải hoạt động tốt đáp ứng yêu cầu nghiên cứu thê đ n đầu Tuy nhiên cần phải áy ngày hoàn thiện hơn, ứng dụng công nghệ tiên tiến vào máy ô ới hơn, Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên 6.1.5 Role Omron 24v  Rơ e công suất oại nhỏ - A với nhiều ode d ng cho điều n ogic ứng dụng điều n cơng suất Có nhiều oại: oại có đèn hi n thị hoạt động, oại cơng suất ớn, oại có diode, …  Chịu điện áp tới 000 VAC  Tuổi thọ c o; k ch thước  Đáp ứng yêu cầu c Y : A, ộ t ếp Y : A, ộ tiếp 1, nhiều ứng dụng Nguồn: 24VDC, 110/220VAC/DC 48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên 6.1.6 Van khí nén 6.1.6.1 Van 3/2 AirTac Hình 4.7.1: Van Airtac -V n điện từ khí nén AIRTAC 4V310-10 oại van khí nén 3/2 có đầu coi điện, thường d ng đ điều n i nh kh nén - ch thước cổng: /8'' ren 17 - ch thước cổng ả: /8" ren 17 - Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa - Loại v n cử vị tr Đầu Coi Điện - Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC - Xuất Xứ: AIRTAC Đài Lo n 49 cổng vị tr Đồ án tốt nghiệp 6.1.6.2 Van cụ GVHD: Hà Chí Kiên SERIES F Hình 4.7.2 Cụ v n SERIES F Loại v n ật độ tin cậy hiệu suất c o Van cụ Series F ột thiết kế ới, đáp ứng tối đ yêu cầu c người sử dụng, c ng ột úc độ tin cậy giải pháp tiết kiệ chi ph V n Series F oại v n cụ có kết cấu nhỏ gọn, động số ượng, t nh inh hoạt ắp đặt • Hồn tồn ằng vật iệu technopo y er PBT • Tất ngõ kh thiết kế ột ph • ết cấu: odu e • ch cỡ v n: • Lưu ượng d nh nghĩ : 00 N /ph • Loại v n k ch ên trong: • Nhiệt độ hoạt động: – 50oC • Áp suất việc: -0.9 – 10 bar 50 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên 6.1.6.3 Van hút chân khơng Hình 6.1.6.3 Van hút chân khơng 6.1.6.4 Giác hút chân khơng Hình 6.1.6.4 Giác hút 51 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên 6.1.7 Pittong Hình 6.1.7 Pittong SMC - Đường k nh - Đột quỵ 100 - Áp suất vận hành tối đ P - Áp suất tối đ tuyệt đối P - Loại đệ c o su - Cổng kết nối G 1/8 - ch thước , Di X - Trọng ượng 8g - Nhiệt độ hoạt động tối đ + 60 ° C - Nhiệt độ hoạt động tối thi u -10 ° C - Đường k nh - Chiều dài 7mm 52 Đồ án tốt nghiệp Xi 617 GVHD: Hà Chí Kiên nh định hướng Xi nh trượt 53 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên 6.1.8 R y trượt vng Hình 6.1.8 Xy nh định hướng th nh r y trượt 54 Đồ án tốt nghiệp 6.1.9 Động Cơ GVHD: Hà Chí Kiên VDC Hình 6.1.9 Động ăng tải 6.1.10 Dây nhiệt VDC 55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên - Nhiệt độ hoạt động: VDC – 24VDC - D ng cho đốt nhiệt oại: ni on, ốp, Dây nhiệt có tác dụng: túi cho cà phê ột vào th nh dây nhiệt kẹp túi ại ằng nhiệt trở 6.2 Q trình thi cơng Hình .1 Đo cắt vật iệu Hình Hàn sơn chi tiết máy 56 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên Hình 6.2.4 Thi cơng lắp đặt thiết bị vào t Hình 6.2.5 Lắp đặt xy lanh tiến hành đấu dây khí nén 57 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên Hình 6.2.6 Đấu nối dây điện từ t điều n Hình 6.2.7 Sản ph m sau hồn thiện phần điều n 58 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 7.1 Hiệu kinh tế: Sau tính tốn thiết kế chế tạo áy đóng gói tự động ta thấy hữu ích c a việc thay quy trình sản xuất tự động cho việc cơng tay, việc đóng gói tạo sản ph thời gi n hơn, giả o động th đơn giản hơn, tốn cơng sức căng thẳng cho người o động sản ph m tạo đẹp hơn, suất nâng lên cách rõ rệt Việc đầu tư ột máy không tốn kém, hiệu kinh tế mang lại lớn So với việc đóng gói ằng tay phải sử dụng thiết bị chuyên dụng, mặc d đơn giản hơn, giá thành thấp suất thấp chất ượng sản ph m hoàn toàn phụ thuộc vào tay nghề c người sử dụng Ngoài với việc hoàn toàn tự động từ khâu cấp nguyên liệu khâu cuối tạo sản ph m hoàn chỉnh việc sử dụng áy đóng gói dễ dàng, i có th sử dụng việc định ượng tự động không làm nhiều thời gi n ại xác Việc định ượng cơng việc rấ quan trọng q trình đóng gói So với việc đóng gói ằng tay ta phải định ượng cho gói một, việc khơng đồng thống sản ph m khó tránh khỏi, điều tạo ượng hao phí định đóng gói So với trước ki người động phải đóng gói gói một, nghĩ phải dùng tay cân chỉnh sản ph m dùng lực ép c a chân t y đ ép dán mép túi, ất nhiều cơng sức gây mệt mỏi với người sử dụng chất ượng sản ph m hồn tồn phụ thuộc vào tay nghề c người o động suất thấp Nói tóm lại, sử dụng máy đóng gói mang lại ưu m sau: - Năng suất đóng gói c o nhiều so với đóng gói ằng tay - Sản ph m tạo r đẹp - Việc sử dụng đơn giản ng ại hiệu cao 59 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên - Giá thành không cao, việc đầu tư ột áy khơng q khó khăn Có th đóng nhiều nguyên liệu khác mà không cần phải thay phụ kiện máy - Không cần tay nghề c người o động - Bảo trì bảo dưỡng dễ dàng, tốn An tồn, khơng gây nguy hi cho người sử dụng 7.2 Hạn chế: - Tuy nhiên, đ hồn thiện hệ thống định ượng đóng gói với phương pháp tốt phải cần nhiều thời gi n đ nghiên cứu cho hệ thống ổn định Hướng phát tri n đề tài: - Trong đề tài định ượng đóng gói này, chúng tơi có th phát tri n hệ thống th y đổi cấu ổn định, độ ch nh ác c o - Ngoài ra, chúng tơi cịn muốn nâng cao tính cơng nghệ cách gắn cảm biến đ phát lỗi thiết bị hoạt động không ổn Với thời gian kiến thức cịn hạn chế, q trình thực đề tài khơng tránh khỏi s i sót Tơi ong góp ý c a thầy, bạn bè bạn sinh viên 60 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình đào tạo thiết kế Solid Works [2] Trung tâm Cơng nghệ Avance – Cad - Giáo trình thiết bị sản xuất thực phẩm [3] http://webdien.com/d/showthread.php?t=36613 (Trợ giúp sơ đồ chân Role) [4] http://dienanvien.com/bo-dm/326-counter-panasonic-lc4h-r6-dc24vs.html( Counter LC4H) [5] http://www.nhanhoanghia.com.vn/s82k-01524-loai-24vdc-cong-suat-15w-0-6a- pd-277.aspx (Bộ chuyển nguồn S82K – 01524) [6] http://linhkienvn.com/cam-bien-tiem-can-lj12a34zby-pnp-p584814.html (Cảm biến từ tiệm cận) [7] https://www.google.com.vn 61 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Hà Chí Kiên LỜI CẢ ƠN Chúng em xin chân thành ơn thầy Hà Chí Kiên tận tình giúp đỡ hướng dẫn chúng e hồn thành đề tài Sau trình tìm hi u, học hỏi thực hành thực tế giúp chúng e hoc hỏi nhiều việc không ngừng học tập chu n bị ước vào trình làm việc lập nghiệp sau Đề tài hồn thành cịn nhiều thiếu sót, mong thầy bạn nhiệt tình góp ý bỏ qua cho chúng em Một lần chúng em xin chân thành thầy cô bạn 62 ơn gửi lời chúc sức khoẻ đến quý ... SỬ DỤNG ARDUINO CHO MÁY ĐÓNG GÓI CÀ PHÊ DẠNG BỘT Nội dung Tìm hiểu cấu tạo chứa Borad mạch Arduino Thiết kế chế tạo chi tiết máy đóng gói Sử dụng Board mạch Arduino để điều khiển trình đóng gói. .. thiệu chung cà phê dạng bột 1.1.1 hối ượng th t ch 1.1 Độ ốp c ột cà phê 1.1 Độ ột cà phê c 1.1 àu c ột cà phê 1.1 ic ột cà phê ... thiệu chung cà phê dạng bột h i ượng th t ch Bột cà phê ln có khối ượng riêng thấp ột loại ngũ cốc khác, Nếu có điều kiện so sánh, bạn cầm tay bịch 500g, bịch cà phê, h y chư tỷ lệ bột cà phê nhiều)