(Đồ án hcmute) nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ozone và ứng dụng trong nuôi tôm công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY OZONE VÀ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP GVHD : ThS.NGUYỄN PHƯƠNG QUANG SVTH : TRẦN NGỌC VINH MSSV : 11141326 SKL 0 4 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY OZONE VÀ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP SVTH : TRẦN NGỌC VINH MSSV : 11141326 KHÓA : 2011 NGÀNH: CNKT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG GVHD : Ths.NGUYỄN PHƯƠNG QUANG TP HỒ CHÍ MINH – 07/2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY OZONE VÀ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP SVTH : TRẦN NGỌC VINH MSSV : 11141326 KHĨA : 2011 NGÀNH: CNKT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THƠNG GVHD : Ths.NGUYỄN PHƯƠNG QUANG TP HỒ CHÍ MINH – 07/2016 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh , ngày tháng năm 20… NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ Tên Sinh Viên: TRẦN NGỌC VINH Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG GVHD: Ths.NGUYỄN PHƢƠNG QUANG Ngày nhận đề tài: MSSV: 11141326 Lớp: 11141DT2 ĐT: 0985 370 400 Ngày nộp đề tài: 1.Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY OZONE VÀ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP 2.Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Tìm hiểu kiến thức khí ozone, có kiến thức điện tử cơng suất, vi điều khiển, thi công thực tế ngôn ngữ lập trình C - Giáo trình vi xử lý - Nguyễn Đình Phú đại học sƣ phạm kỷ thuật TPHCM - Giáo trình điện tử cơng suất – Hoàng Ngọc Văn đại học sƣ phạm kỷ thuật TPHCM - Trên diễn đàn, mạng xã hội 3.Nội dung thực đề tài: - Nghiên cứu, thiết kế chế tạo đƣợc máy tạo khí ozone để sục mơ hình hồ ni tơm cơng nghiệp 4.Sản phẩm: - Đã thi cơng hồn thành máy tạo khí ozone mơ hình hồ ni tơm cơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh , ngày tháng năm 20… GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN TRƢỞNG NGÀNH an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh , ngày tháng năm 20… PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên sinh viên: TRẦN NGỌC VINH MSSV:11141326 Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY OZONE VÀ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP Họ Tên GVHD: Ths.NGUYỄN PHƢƠNG QUANG NHẬN XÉT 1.Nội dung đề tài khối lƣợng thực hiện: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2.Ƣu điểm: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 3.Khuyết điểm: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 4.Đề nghị cho bảo vệ hay không: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 5.Đánh giá loại: …………………………………………………………………………………………… 6.Điểm: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh , ngày tháng năm 20… Giáo viên hƣớng dẫn an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh , ngày tháng năm 20… PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: TRẦN NGỌC VINH MSSV:11141326 Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY OZONE VÀ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP Họ Tên GVPB: NHẬN XÉT 1.Nội dung đề tài khối lƣợng thực hiện: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 2.Ƣu điểm: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 3.Khuyết điểm: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 4.Đề nghị cho bảo vệ hay không: …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… 5.Đánh giá loại: …………………………………………………………………………………………… 6.Điểm: …………………………………………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh , ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện an LỜI CẢM ƠN Lời xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Phƣơng Quang, ngƣời trực tiếp giảng dạy tận tình hƣớng dẫn, bảo, động viên tơi suốt q trình thực đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh, đặc biệt thầy khoa Điện - Điện tử, tận tình dạy dỗ tạo kiến thức để thực đề tài Với vốn kiến thức đƣợc tiếp thu q trình học khơng tảng cho q trình nghiên cứu đề tài mà cịn hành trang quý báu để bƣớc vào đời cách vững tự tin Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè thân u ln chỗ dựa vững giúp đỡ tơi cách nhiệt tình xin kính chúc q Thầy, Cơ gia đình dồi sức khỏe thành công nghiệp cao quý Sinh viên thực hiện: iv an TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đã từ lâu, biết ozone lớp khí bao quanh tầng khí quyển, bảo vệ trái đất chống lại tia cực tím cửa mặt trời Từ kỷ 18 ngƣời tạo đƣợc khí ozone để ứng dụng rât nhiều sống ngày Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ozone ứng dụng nuôi tôm công nghiệp” ứng dụng diệt khuẩn khử chất độc khí ozone Đề tài bao gồm máy tạo khí ozone dựa cơng nghệ làm thủ cơng mơ hình hơ ni tơm có máy bơm đƣợc điều khiển vi xử lý AT89S52 Với đề tài này, ta giữ đƣợc vệ sinh mơi trƣờng giảm đƣợc sức ngƣời sức muốn nuôi tôm công nghiệp v an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN v PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN vi LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN v MỤC LỤC vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH ẢNH xi Chƣơng TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.5 Tình hình nghiên cứu 1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.7 Bố cục đồ án Chƣơng LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ OZONE VÀ CÁC MẠCH LIÊN QUAN 2.1 Tổng quan khí ozone 2.2 Tính chất lý hóa ozone 2.2.1 Tính chất vật lý vi an 2.2.2 Sự phản ứng phân tử 10 2.3 Tính chất hóa học 12 2.3.1 Tính chất hóa học 12 2.3.2 Qúa trình sản xuất ozone 12 2.4 Giới thiệu cơng nghệ ozone ngồi nƣớc 15 2.4.1 Công nghệ ozone nƣớc 15 2.4.2 Công nghệ ozone giới 18 2.4 Sử dụng biến áp xung 19 2.5 Mạch đẩy kéo (Push-Pull) 20 2.6 Mạch biến đổi thuận (FORWARD-CONVERTER) 22 2.7 Mạch biến đổi nửa cầu 23 2.8 Mạch biến đổi toàn cầu 25 2.9 Bộ flyback tivi 27 Chƣơng NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY OZONE ……………………………34 3.1 Yêu cầu 34 3.2 Sơ đồ khối nguyên lý làm việc 34 3.2.1 Sơ đồ khối 34 3.2.2 Nguyên lý làm việc 34 3.3 Chức khối 34 3.3.1 Khối nguồn 34 3.3.2 Khối xử lý khơng khí đƣa vào 34 3.3.3 Khối điện cực tạo khí ozone 36 vii an 4.5 Yêu cầu, lựa chọn giải thích khối 4.5.1 Khối nguồn Yêu cầu: Cung cấp nguồn 5v cho mạch điều khiển, 12v cho máy bơm DC Phương án, lựa chọn lí lựa chọn:  Nguồn 5VDC từ cổng USB  Nguồn từ 7-12VDC từ Adapter  Nguồn xung 5-12v 10am Hình 4.4 Mạch nguồn xung 5-12v 10am Lựa chọn nguồn xung 5-12v 10am có chức phù hợp với u cầu khối Ngồi ra,nó cịn lợi khác dễ dễ sử dụng, dễ tìm mua cấp nguồn lúc cho nhiều khối 4.5.2 Khối ngõ công suất Yêu cầu: Là ngõ để kết nối với thiết bị có cơng suất lớn Phương án, lựa chọn lí lựa chọn:  Triac BTA16 Triac loại linh kiện bán dẫn dùng để đóng ngắt khóa điện tử Thơng số kỹ thuật:  Điện áp điều khiển: 600v  Dòng điện cực đại: 16am  TO220 46 an Hình 4.5 Triac BTA16  Relay chân Relay chân loại linh kiện dùng đóng ngắt điện đơn giản.Gồm phần cuộn hút tiếp điểm Thông số kỹ thuật:  Điện áp điều khiển: 5v  Dòng điện cực đại: 10am  Thời gian tác động: 10ms  Thời gian nhã hãm: 5ms  Nhiệt độ hoạt động: -45°C ~ 75°C 47 an Hình 4.6 Relay chân Lựa chọn relay chân có chức phù hợp với yêu cầu khối Ngồi ra,nó cịn lợi khác dễ tìm, dễ sử dụng giá thành rẻ 4.5.3 Khối điều khiển trung tâm Yêu cầu: Là khối trung tâm để điều khiển khối cịn lại thật xác Phương án, lựa chọn lí lựa chọn:  Rơle thời gian khí Rơle có chức định thời gian Hình 4.7 Sơ đồ cấu tạo rơle thời gian Nga Nam châm điện gơm có cuộn dây điện áp 12, mạch từ tĩnh 11, lõi thép động 10 lị xo Nó nhận điện áp từ nguồn điện thao tác, tức nguồn câp cho mạch điện khống chế 48 an Cơ cấu thời gian gồm có bánh dẫn động 23 nối cứng với hãm 4, bánh truyền động nhờ lò xo 18, truyền chuyển động cho bánh rặng 22 để làm quay tiếp điểm động 21 Bộ phận cấu thời gian hệ thcíng bánh 16, 15, 13 nối tới trục quay tiếp điểm động bánh ma sát 17, quay bánh để truyền chuyển động tới cấu lắc gồm bánh cóc 14, móc rung Cơ cấu lắc để giữ cho tốc độ quay tiếp điểm động đều, tương tự cấu đồng hồ Tiếp điểm gồm có đầu tiếp xúc tĩnh 22, đầu tiếp xúc động 21 Ngoài ra, cịn lại hai tiếp điểm phụ đóng, cắt không thời gian: tiếp điểm thuận – tiếp điểm nghịch 5-7 Khi cuộn dây 12 có điện, lõi thép 10 bị hút tụt xuống Lúc đội đè lên đầu tiếp xúc động 5, làm mở tiếp điểm nghịch – đóng tiếp điểm thuận 5-8 Đồng thời hãm mở tự do, lò xo 18 kéo cho bánh 23 quay, làm quay toàn cấu thời gian tiếp động 21 Nhờ có cấu lắc, nên tiếp điểm động quay từ từ với tốc độ đến tiếp hai đầu tĩnh 20 sau khoảng thời gian định, tùy thuộc vào vị trí đầu tĩnh 21 Như vậy, kể từ lúc cuộn dây có điện đến lúc đóng tiếp điểm chính, có khoảng thời gian định trước, gọi thời gian tác động Muốn thay đổi thời gian tác động, ta dịch chuyển hai đầu tiếp xúc tĩnh 20 dọc theo thang trị số 19 Hình 4.8 Rơle thời gian thực tế  Vi điều khiển AT89S52 49 an AT89S52 họ IC vi điều khiển hãng Atmel sản xuất Các sản phẩm AT89S52 thích hợp cho ứng dụng điều khiển Việc xử lý byte cáctoán số học cấu trúc liệu nhỏ thực nhiều chế độ truy xuấtdữ liệu nhanh RAM nội Tập lệnh cung cấp bảng tiện dụng lệnh số học bit gồm lệnh nhân lệnh chia Nó cung cấp hổ trợ mởrộng chip dùng cho biến bit kiểu liệu riêng biệt chophép quản lý kiểm tra bit trực tiếp hệ thống điều khiển AT89S52 cung cấp đặc tính chuẩn như: KByte nhớ đọc cóthể xóa lập trình nhanh (EPROM), 128 Byte RAM, 32 đường I/O, 3TIMER/COUNTER 16 Bit, vectơ ngắt có cấu trúc mức ngắt, Port nối tiếpbán song công, mạch dao động tạo xung Clock dao động ON-CHIP.Các đặc điểm chip AT89S52 tóm tắt sau: •8 KByte nhớ lập trình nhanh, có khả tới 1000 chu kỳ ghi/xố •Tần số hoạt động từ: 0Hz đến 24 MHz •3 mức khóa nhớ lập trình •3 Timer/counter 16 Bit •128 Byte RAM nội •4 Port xuất /nhập I/O bit •Giao tiếp nối tiếp •64 KB vùng nhớ mã •64 KB vùng nhớ d liu ngoi ã4às cho hot ng nhõn hoc chia Ƣu nhƣợc điểm vi điều khiển: Ưu điểm:    Có giá thành rẻ tiết kiệm chi phí Có kích thước phù hợp Hoạt động ổn định Nhược điểm:  Bộ nhớ chức tương đối thấp 50 an Hình 4.9 Sơ đồ khối AT 89S52 51 an Hình 4.10 Sơ đồ chân AT89S52 Hình 4.11 Hình ảnh thực tế vi điều khiển AT89S52 Lựa chọn vi điều khiển AT89S52 vi điều có chức phù hợp với yêu cầu khối Ngồi ra,nó cịn lợi khác so với role thời gian giá thành rẻ, có kích thước tiết kiệm khơng gian mơ hình, đặt biệt có chương trình học mà trường dạy cho sinh viên 52 an Chƣơng KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT Ở chương đề cấp đến kết đạt sau hệ thống hoàn thành đưa vào hoạt động, nhận xét cho kết đạt 5.1 Sản phẩm máy tạo ozone nhận xét Sau q trình tìm tịi,học hỏi, thiết kế, thi cơng,cuối máy tạo ozone hồn thành Hình 5.1 Mấy tạo ozone Nhận xét: - Máy hoạt động hoạt động chưa ý muốn, điện cực làm cịn thủ cơng - Máy cịn cồng kềnh chưa có yếu tố thẩm mỹ - Chưa đảm bảo an tồn cho người sử dụng 5.2 Mơ hình hồ ni tơm nhận xét Hồn thành mơ hình ni tơm có sục khí ozon xử lý nước bẩn 53 an Hình 5.2 Mơ hình hồ ni tơm Nhận xét: - Mơ hình hồ tơm mơ thực tế nên làm đơn giản tiết kiệm chi phí - Mơ hình chưa có nhiều chức tụ động thời gian thực đồ án có hạn 54 an Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, phân tích bắt tay vào thực tạo sản phẩm có số kết cịn nhiều thiếu sót lỗi vận hành thiết bị Tuy vậy, tơi tự đánh giá q trình xây dựng đồ án: Mặt tích cực:  Áp dụng kiến thức học vào trình thực đồ án tơi hồn thành máy tạo ozone mơ hình ni tơm theo hướng cơng nghiệp  Sản phẩm làm đơn giản chi phí thấp so với thị trường Mặt hạn chế:  Máy chưa tạo nhiều khí ozone mong muốn thời gian thực hạn chế có nhiều thời gian tơi thi cơng máy tốt  Kích thước phần cứng lớn chưa tiết kiệm khơng gian chưa có tính thẳm mỹ thi cơng chủ yếu thủ công, thô sơ so với thực tế 6.2 Hƣớng ứng dụng phát triển Hƣớng ứng dụng: Ngoài việc diệt khuẩn khử chất độc mơ hình hơ ni tơm máy ozone cịn ứng dụng đời sống  Ta sử dụng máy ozone y tế, diệt khuẩn dụng cụ hay vệ sinh miệng trước tram  Trong sinh hoạt ta sử dụng ozone để tiêu huy mùi hoi, hay rửa loại trai ăn sống Hƣớng phát triển  Để tạo thêm nhiều ứng dụng ta phải cải tiến để tạo ngn ozone khơng bị pha lẫn khí khác  Mơ hình ozone kết hợp ni tơm phải cải tiến ngày tự động hóa để hạn chế sức người  Thiết kế máy ozone an toàn cho người sử dụng, không gây độc hại 55 an TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Đình Phú , “Giáo trình Vi xử lý 1” Tp.HCM: Đại học sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh [2] Hồng Ngọc Văn , “Giáo trình điện tử cơng suất” Tp.HCM: Đại học sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh [3] Từ báo cáo nhóm làm trước Website [1] Diễn đàn điện tử Việt Nam: http://www.dientuvietnam.net [2] http://thietbibkidt.vn/ [3] http://www.ddth.com/ [4] http://sinhvienit.net/ 56 an PHỤ LỤC Code quan trọng khối điều khiển thời gian #include"main.h" unsigned int cnt = 10; unsigned int trangthai = 0; #define TG_BOMVAO 1200 // 1Phut = 1200 #define TG_BOMRA 1200 // 1Phut = 1200 #define TG_OZONE 6000 // 5phut = 5*1200 = 6000 void main() { unsigned char i; // Cau hinh cho timer0 hoat dong o muc TMOD &= 0xF0; TMOD |= 0x01; TH0 = 0x3C; TL0 = 0xB0; ET0 = 1; // Cho phép ngắt timer EA = 1; // Cho phép ngắt toàn cục TR0 = 1; // Cho phép timer0 hoạt động P3_3 = 0; // Tắt máy bơm P3_4 = 0; // Tắt máy bơm P3_5 = 0; // Tắt máy Ozone while(1) { } } void Timer0Overflow(void) interrupt { // Nap lai gia tri cho TH0 va TL0 TH0 = 0x3C; TL0 = 0xB0; cnt ; if(cnt==0) 57 an { if(trangthai == 0){ trangthai = 1; cnt = TG_BOMVAO; P3_3 = 1; // Bật máy bơm P3_4 = 0; // Tắt máy bơm P3_5 = 0; // Tắt máy Ozone } else if (trangthai == 1){ trangthai = 2; cnt = TG_OZONE; P3_3 = 0; // Tắt máy bơm P3_4 = 0; // Tắt máy bơm P3_5 = 1; // Bật máy Ozone } else if (trangthai == 2){ trangthai = 0; cnt = TG_BOMRA; P3_3 = 0; // Tắt máy bơm P3_4 = 1; // Bật máy bơm P3_5 = 0; // Tắt máy Ozone } 58 an 59 an S an K L 0 ... khí ozone để ứng dụng rât nhiều sống ngày Đề tài ? ?Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy ozone ứng dụng nuôi tôm công nghiệp? ?? ứng dụng diệt khuẩn khử chất độc khí ozone Đề tài bao gồm máy tạo khí ozone. .. lý ứng dụng ozone đời sống - Thiết kế thi công máy tạo ozone - Ứng dụng ozne vào mơ hình hồ ni tơm cơng nghiệp Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY... PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY OZONE VÀ ỨNG DỤNG TRONG NUÔI TÔM CÔNG NGHIỆP SVTH : TRẦN NGỌC VINH MSSV :