Hcmute thiết kế hệ thống bảo quản và hâm nóng bánh mì cho máy bán bánh mì tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO QUẢN VÀ HÂM NĨNG BÁNH MÌ CHO MÁY BÁN BÁNH MÌ TỰ ĐỘNG MÃ SỐ: SV2018-08 SKC006834 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO QUẢN VÀ HÂM NĨNG BÁNH MÌ CHO MÁY BÁN BÁNH MÌ TỰ ĐỘNG SV2018-08 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học cơng nghệ Người hướng dẫn: Th.S Tưởng Phước Thọ TP Hồ Chí Minh, 06/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Luan van TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO QUẢN VÀ HÂM NÓNG BÁNH MÌ CHO MÁY BÁN BÁNH MÌ TỰ ĐỘNG SV2018-08 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học cơng nghệ SV thực hiện: Lê Thành Bền Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 14143022, Cơ khí chế tạo máy Ngành học: Cơng nghệ chế tạo máy Nam, Nữ: Nam Năm thứ: /Số năm đào tạo: Người hướng dẫn: Th.S Tưởng Phước Thọ TP Hồ Chí Minh, 06/2017 Luan van MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU vi DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 10 1.1 Tình hình nước 10 1.1.1 Tình hình ngồi nước 10 1.1.2 Tình hình nước 10 1.2 Lý chọn đề tài 11 1.3 Mục tiêu chọn đề tài 11 1.4 Phương pháp nguyên cứu 11 1.5 Đối tượng nguyên cứu 11 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 12 2.1.1 Tính tốn thiết kế cụm dự trữ bánh mì: 12 2.1.1 Chọn hình dạng cấu trữ bánh mì: 12 2.1.2 Chọn động truyền động cho lò xo: 15 2.1.3 Thiết kế cụm cấu đón bánh mì tầng: 16 2.1.4 Thiết kế cấu đẩy bánh mì khỏi tủ lạnh: 20 2.1.5 Chọn vật liệu: 23 2.1.6 Hệ thống làm lạnh: 24 2.2 Hệ thống làm nóng bánh mì: 25 2.2.1 Chọn phương thức làm nóng: 25 2.2.2 Thiết kế phần vỏ: 27 2.2.3 Chọn cấu đóng mở của lò: 28 2.2.4 Chọn vật liệu: 30 2.3 Cơ cấu đẩy lấy bánh mì: 30 2.3.1 Chọn động cơ: 31 Luan van 2.3.2 Cơ cấu di chuyển của máng lấy đẩy: 31 2.3.3 Chọn vật liệu: 31 CHƯƠNG III: PHẦN ĐIỆN 32 3.1 Phần điện 32 3.2 Bộ điều khiển máy bán hàng tự động 32 3.2.1 Sơ đồ khối chức 32 3.2.2 Sơ đồ khối phần cứng: 32 3.2.3 Bộ điều khiển động cơ, van: 33 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM 36 4.1 Các cụm cấu: 36 4.2 Kết quả: 44 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 46 5.1 Kết luận: 46 5.2 Hướng phát triển: 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng biểu Bảng 2.1.2.a Tính chất các loại dây đai theo [2] Bảng 2.1.2.b Lựa chọn bước theo [2] Bảng 5.2.1.Các thông số máy Bảng 5.2.2 Kết chạy thử máy Luan van Trang 17 17 43 44 DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình ành Trang Hình 1.1.1 Máy bán bánh mì lon (trái) bánh mì (phải) 12 Nhật Hình 2.1.1.a Phương án sử dụng băng chuyền 14 Hình 2.1.1.b Phương án sử dụng lị xo 14 Hình 2.1.2 Thiết kế 3D tầng trữ bánh mì 15 Hình 2.1.3 Thiết kế khung bánh mì 16 Hình 2.1.4 Bản vẽ thiết kế nối trục động – lò xo 16 Hình 2.1.5.a Sơ đồ xếp hướng chuyển động bánh mì 17 Hình 2.1.1.b Lực dọc trục tác dụng lên vịng lị xo 17 Hình 2.1.6 Bản thiết kế cấu nâng hạ truyền động đai 19 Hình 2.1.7 Biên dạng đai XL 20 Hình 2.1.8 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh đai 21 Hình 2.1.9 Biên dạng đai GT2 22 Hình 2.1.10 Bản thiết kế cấu đẩy bánh mì khỏi tủ lạnh 23 Hình 2.1.11.a Sơ đồ lực tác dụng lên bánh đai 23 Hình 2.1.11.b Sơ đồ nguyên lý cụm cấu 24 Hình 2.1.12 Kích thước chiều rộng panel 25 Hình 2.1.13 Sơ đồ nguyên lý tủ lạnh 26 Hình 2.2.1 Sơ đồ mạch điện lò vi sóng 26 Hình 2.2.2 Sơ đồ mạch điện lò nướng 27 Hình 2.2.3 Bản thiết kế lò liên hợp 28 Hình 2.3.1 Cơ cấu đón – đẩy bánh mì 32 Hình 3.2.1 Sơ đồ khối chức 33 Hình 3.2.2 Sơ đồ phần cứng máy bán bánh mì tự động 34 Hình 3.2.3.a Mạch điều khiển Arduino Mega 2560 34 Hình 3.2.3.b Mạch điều khiển 35 Hình 3.2.3.c Mạch ngun lí module relay 36 Hình 3.2.3.d Sơ đồ nguyên lý L298 36 Hình 4.1.1 Động lò xo sau lắp ráp 37 Hình 4.1.2 Cơ cấu đẩy bánh mì khỏi tủ lạnh 38 Hình 4.1.3.Cụm cấu lưu trữ bánh mì 38 Hình 4.1.4.Các cảm biến cụm cấu lưu trữ bánh mì 39 Hình 4.1.4 Tủ lạnh dự trữ bánh mì 39 Hình 4.1.5 Dàn bay tủ lạnh 40 Hình 4.1.6 Dàn ngưng tụ tủ lạnh 41 Hình 4.1.5 Tủ lạnh đạt 5,30C sau tiếng hoạt động 41 Hình 4.1.6 Thanh nhiệt trở 42 Hình 4.1.7.Lị liên hợp 42 Hình 4.1.8.Hình ảnh thực tế sau lắp lò liên hợp lên khung 43 Hình 4.1.9.Cơ cấu máng lấy - đẩy 43 Hình 4.1.10.Cơ cấu đóng gói 44 Hình 4.1.11 Cơ cấu cấp gia vị 44 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì cho máy bán bánh mì tự động - SV thực hiện: Lê Thành Bền - Lớp: 141431D Mã số SV: 14143022 Khoa: Cơ khí chế tạo máy Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: Th.S Tưởng Phước Thọ Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu hệ thống bảo quản thức ăn Nghiên cứu hệ thống hâm nóng Thiết kế mơ hình máy Tính sáng tạo: Đây hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì đầu tiên Việt Nam Kết hợp cải tiến thay đổi hệ thống làm lạnh, bảo quản hâm nóng bánh mì cho phù hợp để thực dự án Kết nghiên cứu: Nhóm hồn thành chế tạo xong hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì cho máy bán bánh mì tự động Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hợi, an ninh, quốc phịng khả áp dụng của đề tài: Giúp sinh viên áp dụng kiến thức học tự học hỏi tích lũy thêm kiến thức vào trình làm máy Hệ thống giúp giảm sức lao động người, tiết thời gian Đề tài áp để hồn thiện thành máy bán bánh mì tự động sản x́t để phụ cho nhu cầu ăn nhanh sinh viên người làm người dân Việt Nam Công bố khoa học của SV từ kết nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày 16 tháng năm 2018 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Luan van Nhận xét của người hướng dẫn đóng góp khoa học của SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Xác nhận của Trường (kí tên đóng dấu) Ngày tháng năm Người hướng dẫn (kí, họ tên) Luan van CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình ngồi nước 1.1.1 Tình hình ngồi nước Hiện giới chưa có nước chế tạo máy bán bánh mì tự động, ngun nhân bánh mì kẹo thịt đặc thù người Việt Tuy nhiên giới có số loại máy bán hàng tương tự bánh mì lon, bánh mì ngọt, sandwich loại bánh mì Baguette kiểu Pháp Tất máy chủ yếu người Nhật chế tạo đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm, có cấp sáng chế Sảm phẩm chủ yếu qua chế biến được đóng gói đưa đến tay người tiêu dùng Hình 1.1.1 Máy bán bánh mì lon (trái) bánh mì (phải) Nhật 1.1.2 Tình hình nước Việc mua hàng qua máy bán hàng tự động hạn chế chức trả lại tiền thừa chưa được phổ biến Việc bảo quản thức ăn chưa được đặt lên cao Nên đa số máy bán hàng có thị trường các máy bán nước tự động.Theo nhóm tìm hiểu thì máy bán bánh mì kẹp kiểu Việt Nam 10 Luan van Hình 3.2.3.b Mạch điều khiển Khi tác động cơng tắc hành trình hay nút nhấn kích relay, lúc tiếp điểm thường hở relay đóng lại làm cho động quay Hình 3.2.3.c Mạch ngun lí module relay Với phương pháp điều khiển này, ưu điểm điều khiển động có cơng śt lớn Trong sơ đồ mạch nguyên lý module role hình 22 dùng để đóng mở tiếp điểm S,O,P Khi IN = kích mức cao lúc kích relay làm động quay  Điều khiển động mạch công suất cầu H L298: IC L298 IC tích hợp nguyên khối gồm mạch cầu H bên Với điện áp làm tăng công suất đầu từ 5V – 47V , dòng lên đến 4A, L298 rất thích hợp ứng dụng cơng śt nhỏ động DC loại vừa Tóm tắt qua chức các chân L298: + Bốn chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 được nối lần lượt với chân 5, 7, 10, 12 L298 Đây các chân nhận tín hiệu điều khiển + Bốn chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với chân INPUT) được nối với chân 2, 3, 13, 14 L298 Các chân sẽ được nối với động + Hai chân ENA ENB dung để điều khiển mạch cầu H L298 Nếu 34 Luan van mức logic “1” (nối với nguồn 5V) cho phép mạch cầu H hoạt động, mức logic “0” thì mạch cầu H khơng hoạt động Hình 3.2.3.d Sơ đồ nguyên lý L298 - Điều khiển chiều quay với L298: + Khi ENA = 0: Động không quay với đầu vào + Khi ENA = 1: - INT1 = 1; INT2 = 0: động quay thuân - INT1 = 0; INT2 = 1: động quay nghịch - INT1 = INT2: động dừng tức  Mạch thu phát hồng ngoại Hình 3.2.3.e Mạch thu phát hồng ngoại Hồng ngoại được phát LED phát hồng ngoại được thu vào LED thu, LED thu có hồng ngoại chiếu vào thì hai đầu LED xem bị tắt, xác mạch khối cảm biến LED thu hồng ngoại bị chặn ánh sáng chân B transistor C1815 coi được kích chúng ta sẽ có tính hiệu vào LM358 LM358 opamp được mắc theo mạch so sánh để tạo tín hiệu mức 0V 5V 35 Luan van CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM 4.1 Các cụm cấu: Máy được chế tạo theo từng cụm cấu thuận tiện cho việc lắp ráp Từ từng cụm cấu lắp ráp lại tạo thành máy hồn chỉnh Hình 4.1.1 Động lò xo sau lắp ráp Hình 4.1.2 Cơ cấu đẩy bánh mì khỏi tủ lạnh 36 Luan van Hình 4.1.3.Cụm cấu lưu trữ bánh mì Hình 4.1.4.Các cảm biến cụm cấu lưu trữ bánh mì 37 Luan van Hình 4.1.4.Tủ lạnh dự trữ bánh mì 38 Luan van Hình 4.1.5 Dàn bay tủ lạnh Hình 4.1.6 Dàn ngưng tụ tủ lạnh 39 Luan van Hình 4.1.5 Tủ lạnh đạt 5,30C sau tiếng hoạt động Hình 4.1.6 Thanh nhiệt trở 40 Luan van Hình 4.1.7.Lị liên hợp Hình 4.1.8.Hình ảnh thực tế sau lắp lò liên hợp lên khung 41 Luan van Hình 4.1.9.Cơ cấu máng lấy - đẩy Hình 4.1.10.Cơ cấu đóng gói 42 Luan van Hình 4.1.11.Cơ cấu cấp gia vị Hình 4.1.12.Tủ điện máy 43 Luan van 4.2 Kết quả: Hình 4.2 Máy sau gia công lắp ráp s 10 Bảng 4.2.1.Các thông số máy Đặc tính Giá trị Kích thước: (DxRxC) (mm) 1580x1430x2200 Công suất (kW) 3,05 Sức chứa (ổ) 120 Vật liệu Thép 08Cr18Ni11, thép CT3 Điện (V) 220 Khối lượng (kg) 220 Khả nhận diện tiền (VND) 5000,10000,20000,50000,100000 Thời gian cho ổ bánh mì phút Chức quảng cáo Màn hình LCD 32 inch Giao diện người dùng Màn hình LCD phím bấm Sau thiết kế chế tạo, nhóm tiến hành chạy thử 200 lần liên tục ghi nhận kết sau: 44 Luan van Tổng số lần 200 Bảng 2.2 Kết chạy thử máy Cho bánh mì Khơng cho bánh mì 192 Như vậy, tỉ lệ lỗi nhóm ghi nhận được 4% Nguyên nhân chủ yếu nguồn cấp vào (220V) không ổn định gây nhiễu vi điều khiển làm cấu chạy sai Cơ cấu đóng gói gặp lỗi bình chứa chưa đạt đủ lượng khí nén 4.2.1 Ưu điểm của đề tài: - Tiết kiệm được nhân lực - Sản x́t được ổ bánh mì nóng giịn vịng phút - Có thể đặt bất kì nơi có điện - Máy có khả trả lại tiền thừa cho khách - Các cấu đơn giản dễ dàng tháo lắp, thuận tiện cho việc bảo trì sửa chữa - Với nhiều tính trội: nhận được loại tiền polymer, trả được tiền thừa polymer, đề tài giải được khó khăn mà các máy khác mắc phải vấn đề e ngại sử dụng tiền xu người Việt Nam nay, có kích thước chức giống với máy thị trường tính bảo mật cao, giao diện dễ sử dụng, tính ứng dụng thực tế rất cao - 4.2.2 Nhược điểm của đề tài: Máy to bất cập cho việc di chuyển Do có máy bơm khí nén nên hoạt động máy tạo tiếng ồn Máy khả tự chế biến nguyên liệu mà phải cần chuẩn bị trước dự trữ lại Việc vận hành nhiều cấu máy sẽ gặp nhiễu tín hiệu nên khởi động máy cần thời gian để ổn định.Việc vận hành máy lúc bắt đầu quan trọng nhất cung cấp nguồn Nguồn không bị sụt áp, tốt nhất xài ổn áp để dòng ổn định 45 Luan van CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận: Máy có hình dáng phần vỏ khá đại Kết cấu hoàn thiện, ổn định Tuy nhiên, cần đầu tư nhiều để thương mại hóa sản phẩm.Hiệu kinh tế mà máy bán hàng tự động mang lại việc thuê mướn nhân viên bán hàng, phục vụ sẽ không cần thiết Chỉ cần nhân viên phụ trách nạp liệu vào máy.Thời gian máy hoạt động 24h/ngày, rất thuận lợi nhân lực người làm việc 8h/ngày Máy được lắp đặt nơi công cộng như: công viên, bến xe, bến tàu, trường học, các tòa nhà văn phòng, sân bay…và không cần phải tốn diện tích q lớn, góp phần tạo nên văn minh đô thị Đề tài được xuất phát từ thực tế, tính ứng dụng thực tiễn rất cao Hơn nữa, đề tài được đưa vào thực tế sẽ quảng bá được ăn yêu thích cho bạn gần xa khách du lịch cho người bận rộn thời gian chế biến thức ăn Máy bán bánh mì tự động đặt trạm dừng chân xe đường dài, nơi không cần người bán hàng hay quản lý.Với đề tài này, người sử dụng sẽ được thưởng thức ổ bánh mì nóng giòn chỗ 5.2 Hướng phát triển: Tuy lần đầu tiên chế tạo nhóm có tham vọng lớn với mong muốn đưa máy hoạt động rộng rãi thị trường Việt Nam, nước phát triển máy bán hàng tự động trở nên rất quen thuộc phổ biến, nước ta thực chưa phát triển Phát triển máy bán bánh mì tự động nhằm mục đích nâng cao dịch vụ bán lẻ sản phẩm, thúc đẩy nhu cầu tiêu dùng với tiện lợi Nhằm nâng cao chất lượng sống, cải thiện cảnh quan thị, góp phần vào cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Máy cần được tăng khả nhận dạng loại tiền khác ví dụ USD, đồng bảng Anh, Đề xuất các phương án tiết kiệm điện để từ làm sở tính tốn mạch điện thích hợp Song song thiết lập vẽ chuẩn để chế tạo máy bán bánh mì tự động với chức tương xứng có khối lượng nhẹ chi tiết gọn dễ chế tạo, nhằm mục đích sản suất phổ biến máy 46 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Wikipedia Tiếng Việt,Bánh mì kẹp (Việt Nam) [2] TS Trần Vĩnh Hưng, Tính toán khả chịu tải của Truyền động đai [3] PGS.TS Hoàng Trọng Bá, Giáo trình Vật liệu Cơ khí Đồ án Cơ điện tử, Máy bán phở tự động - 2016 Graduation Project, Design and development of aloe vera peeling and dicing system – 2017 Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn đợng khí 47 Luan van S K L 0 Luan van ... biến bánh mì kẹp thịt Máy bán bánh mì tự động được chế tạo dựa trình làm ổ bánh mì : dự trữ - làm nóng - đóng gói bánh mì Đồng thời hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì máy bán bánh mì tự động. .. GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO QUẢN VÀ HÂM NĨNG BÁNH MÌ CHO MÁY BÁN BÁNH MÌ TỰ ĐỘNG SV2018-08... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì cho máy bán bánh mì tự động - SV