MÔN KỸ THUẬT CẢM BIẾN ĐỀ TÀI MÁY ẤP TRỨNG TỰ ĐỘNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG FPT FPOLYTECHNIC BỘ MÔN: ĐIỆN – CƠ KHÍ ASSIGNMENT CHUN NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HĨA MƠN: KỸ THUẬT CẢM BIẾN ĐỀ TÀI: MÁY ẤP TRỨNG TỰ ĐỘNG GVHD: Họ tên: Tạ Xuân Hậu Đào Chí Thiện Bùi Trọng Tiến Trần Đức Hải Đào Ngọc Đức Lớp: AC18102– AUT110 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, máy tính tự động hóa sản xuất thâm nhập vào nhiều lĩnh vực Không công nghiệp, nông nghiệp nước ta bắt đầu xuất hệ thống chuồng trại, nhà máy, máy móc thiết bị u cầu tính tự động ngày cao Hình ảnh nơng nghiệp với “ trâu trước cày theo sau” không lâu thay Xu tất yếu nơng nghiệp cần phải có sản lượng lớn giá cạnh tranh ứng dụng sản phẩm khoa học công nghệ Ngay ngành truyền thống lâu ngành chăn ni gia cầm bước có nhiều thay đổi Máy ấp trứng với qui mô vài trăm trứng tới vài ngàn trứng thay dần phương pháp ấp truyền thống vốn có qui mơ khơng lớn Từ vần đề trên, với vốn kiến thức học trường hướng dẫn tận tình thầy Lê Thanh Đạo, nhóm sinh viên định thực đề tài “HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN MÁY ẤP TRỨNG” Tuy nhiên thời gian có hạn kiến thức chun mơn cịn hạn chế nên q trình thực đồ án khơng thể tránh thiếu sót định Những người thực mong giúp đỡ, ý kiến đóng góp quý thầy cô tất bạn để đồ án tốt nghiệp hoàn thiện MỤC LỤC CHƯƠNG I : TÌM HIỂU CHUNG VỀ CẢM BIẾN Cảm biến Phân loại cảm biến 1) Các loại cảm biến thông dụng 2) Tìm hiểu cơng dụng số loại cảm biến 10 Chương II : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 18 1) Tổng quan máy ấp trứng 18 2) Tìm hiểu sơ loại máy ấp trứng 18 3) Sơ đồ khối 20 4) Sơ đồ nguyên lý 20 5) Các phần tử sơ đồ 21 Chương III: Phương án thiết kế: 22 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 23 CHƯƠNG I : TÌM HIỂU CHUNG VỀ CẢM BIẾN Cảm biến Cảm biến công cụ điện tử giúp thu nhận trạng thái, biến động từ mơi trường, vật lý, hóa học sinh học Các tín hiệu thu nhận truyền vào thiết bị đo để chuyển hóa thành tín hiệu điện hiển thị lên hình để người đọc số liệu từ trạng thái thu Cảm biến có độ nhạy cao, thường hoạt động liên tục môi trường, môi trường độc hại (ơ nhiễm) chúng cần có lớp vỏ bảo vệ, giúp thao tác dễ dàng chúng gọi đầu dò que đo Nên bạn bắt gặp người ta gọi ln que đo (đầu dò) với tên gọi chung cảm biến Để hoạt động, cảm biến đơn hoạt động mình, cơng cụ sử dụng điện nên cần phải có nguồn cấp để hoạt động Thơng thường, dịng điện cung cấp thiết bị đo kết nối với chúng từ nguồn tín hiệu mà chúng nhận (như ánh sáng chẳng hạn) Sơ đồ kết nối để cảm biến hoạt động đơn giản cần phận sau – Cảm biến: phù hợp với ứng dụng – Dây dẫn: nhận truyền tín hiệu từ cảm biến đưa vào thiết bị đo – Thiết bị đo: gồm chuyển đổi tín hiệu thu từ cảm biến thành tín hiệu điện, hình hiển thị liệu để ta đọc phím điều chỉnh chức cho cảm biến Cảm biến có nhiều loại khác nhau, có cách hoạt động riêng nhiên sơ đồ kết nối xem để nhận tín hiệu từ cảm biến Phân loại cảm biến Ngày nay, với phát triển yêu cầu sử dụng đa dạng hầu hết ngành cơng nghiệp, phịng thí nghiệm nhà chúng ta… Cảm biến xuất để đảm nhận vị trí nhiều cơng việc khác nhau, bạn phân loại thành nhiều nhóm khác – Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, loại tia, hạt xạ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động… – Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ pH, ion, khói… – Cảm biến sinh học: đường glucose, DNA/RNA, Protein đặc biệt, vi khuẩn, virus… Ngồi ra, bạn phân loại cảm biến dựa chức – Cảm biến phát vật lý: lửa, kim loại, rị rỉ khí hóa chất – Cảm biến dùng để cảm nhận: nhiệt độ, áp suất, xạ, chuyển động… 1.1 Cảm biến chủ động cảm biến thụ động – Cảm biến chủ động: không cần sử dụng điện bổ sung để chuyển tín hiệu thu sang tín hiệu điện Điện hình cảm biến làm vật liệu gốm, chuyển áp suất thành điện tích bề mặt Các antenna xem cảm biến chủ động – Cảm biến thụ động: cần sử dụng điện áp bổ sung để chuyển hóa tín hiệu thành tín hiệu điện Điển hình photodiode có ánh sáng chiếu vào có thay đổi điện trở tiếp giáp p-n phân cực ngược Các cảm biến điện trở thường cảm biến bị động Hình 2.1.1 : Cảm biến tiếp xúc cảm biến không tiếp xúc 1) Các loại cảm biến thơng dụng Chắc hẳn sau tìm hiểu qua thơng tin trên, bạn nhận thấy có nhiều loại cảm biến đến mức phải không Để tiện cho bạn tìm hiểu, Lidinco liệt kê số loại cảm biến sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống Cảm biến hình ảnh Cảm biến nhiệt độ Cảm biến xạ Cảm biến tiệm cận Cảm biến áp suất Cảm biến vị trí Cảm biến quang điện Cảm biến hạt Cảm biến cường độ Cảm biến chuyển động Cảm biến kim loại Cảm biến độ ẩm Cảm biến khí hóa Cảm biến lực chất Cảm biến dịng chảy Cảm biến khuyết tật Cảm biến lửa Cảm biến tiếp xúc Cảm biến biến dạng Cảm biến rò ri Cảm biến không tiếp Cảm biến gia tốc xúc 2) Tìm hiểu cơng dụng số loại cảm biến Cảm biến hình ảnh tầm nhìn Cảm biến hình ảnh hay cảm biến thị giác thiết bị điện tử giúp bạn phát diện đối tượng màu sắc phạm vi tầm nhìn chúng chuyển đổi thơng tin thành hình ảnh hiển thị để người dùng quan sát Các thơng số kỹ thuật loại bao gồm loại cảm biến hình ảnh, ứng dụng cần quan sát, số tính cụ thể chuyển đổi Hình 4.1 : Cảm biến hình ảnh tầm nhìn Cảm biến nhiệt độ Loại thường thiết kế dạng đầu dị nhiệt độ, giúp phát thơng số nhiệt truyền tín hiệu đến đầu vào thiết bị đo nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ thường dựa vào RTD điện trở nhiệt để thu nhận nhiệt độ qua thiết bị đo để chuyển thành giá trị nhiệt mà bạn theo dõi hinh Các thông số kỹ thuật loại bao gồm, dải đo nhiệt độ tối đa tối thiểu, đường kính, chiều dài cảm biến Cảm biến nhiệt độ thường sử dụng để đo đặc tính nhiệt khí, chất lỏng chất rắn nhiều ngành cơng nghiệp chế biến, thơng số mơi trường Hình 4.2 : Cảm biến nhiệt độ Cảm biến gia tốc Cảm biến gia tốc hay gọi accelerometer loại biến tín hiệu gia tốc vật lý độ rung vật thể chuyển đổi thành tín hiệu điện Bạn bắt gặp loại gia tốc kế máy đo độ rung, thu thập liệu độ rung Các thông số cần quan tâm cảm biến gia tốc giá trị đo, hệ số, trục đo… Cảm biến xạ Hình 4.3 : Cảm biến gia tốc Cảm biến đo xạ cảm nhận diện, mật độ hạt alpha, beta gamma cung cấp tín hiệu đến hiển thị máy đo xạ Các thơng số kỹ thuật bao gồm loại cảm biến lượng xạ tối đa tối thiểu phát Hình 4.3 : Cảm biến xạ Cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận loại cảm biến sử dụng phổ biến, cơng dụng để phát diện vật thể gần mà khơng cần phải tiếp túc Cảm biến tiệm cận phát diện đối tượng phạm vi vài mm Khi có vật thể tiến đến gần, cảm biến tạo tín hiệu vào báo điều khiển Cảm biến tiệm cận nói chung thiết bị giúp phát tầm ngắn, nhiên nhà khoa học có cải tiến tối ưu giúp thiết bị cảm nhận phạm vi đến vài cm Nhờ vào ứng dụng đặc biệt hữu ích này, cảm biến tiệm cận sử dụng vô số hoạt động sản xuất nhiều thiết bị ngày Thông số kỹ thuật bao gồm loại cảm biến, khoảng cách phát tối đa, nhiệt độ hoạt động tối thiểu tối đa, kích thước đường kính chiều dài Loại cảm biến tiệm cận thường sử dụng cảm biến tiệm cận điện dung Nó sử dụng thay đổi điện dung giảm khoảng cách tách biệt tụ điện Một tụ điện gắn cố định vào đối tượng giám sát, để làm phương tiện xác định chuyển động vị trí đối tượng từ vị trí gắn cảm biến Hình 4.4 : Cảm biến tiệm cận Cảm biến áp suất Cảm biến áp suất thiết bị điện gúp phát lực đơn vị diện tích chất khí, chất lỏng Tín hiệu thu truyền đến đầu vào thiết bị điều khiển hiển thị gọi máy đo áp suất Cảm biến/đầu dò áp suất thường sử dụng màng ngăn cầu đo biến dạng để đo lực tác động lên đơn vị diện tích Các thơng số kỹ thuật bao gồm chức cảm biến, áp suất làm việc tối thiểu tối đa, độ xác số chức cho ứng dụng riêng Cảm biến áp suất sử dụng nơi cần thơng tin áp suất chất khí chất lỏng để kiểm sốt đo lường Hình 4.5 : Cảm biến áp suất 10 a) Cảm biến vị trí Cảm biến vị trí/đầu dị vị trí thiết bị điện tử sử dụng để cảm nhận vị trí van, cửa, van tiết lưu, v.v Loại cảm biến thường sử dụng nơi cần thơng tin vị trí vơ số ứng dụng điều khiển Một chuyển đổi vị trí phổ biến gọi dây-nồi, dây chiết áp Các thơng số kỹ thuật bao gồm loại cảm biến, chức cảm biến, phạm vi đo tính dành riêng cho loại cảm biến Hình 4.6 : Cảm biến vị trí Cảm biến quang điện Cảm biến quang điện giúp cảm nhận vật thể qua trường phát chúng, Loại dùng phát màu sắc, độ vị trí cần Các cảm biến hoạt động dựa vào việc đo lường thay đổi ánh sáng mà chúng phát cách sử dụng phát thu Hình 4.7 : Cảm biến quang điện 11 Cảm biến kim loại Thường xuất dạng máy dò kim loại thiết bị điện tử điện sử dụng để cảm nhận diện kim loại nhiều tình khác Cảm biến kim loại tích hợp với nam châm điện đôi hiệu Các ứng dụng cụ thể mà bạn thấy xuất loại cảm biến việc dò kim loại hồng hóa thể người sân bay, máy dò vàng, dò kim loại thực phẩm, dùng xưởng cưa đúc phun… Các thông số kỹ thuật cần lưu ý chọn thiết bị bao gồm ứng dụng dự kiến, khoảng cách phát tối đa tính cần thiết định Hình 4.8 : Cảm biến kim loại Cảm biến mức Cảm biến hay gọi cảm biến mực nước thường sử dụng để xác định chiều cao chất khí, chất lỏng chất rắn bể thùng có đạt đến ngưỡng cho phép hay chưa, chạm mức cảnh báo tín hiệu cảm biến truyền thiết bị điều khiển Cảm biến mức điển hình sử dụng phương tiện siêu âm, điện dung, rung học để xác định chiều cao sản phẩm Các thơng số kỹ thuật bao gồm loại cảm biến, chức cảm biến khoảng cách phát tối đa Cảm biến / máy dò mức loại tiếp xúc khơng tiếp xúc 12 Hình 4.9 : Cảm biến mức Cảm biến độ ẩm Cảm biến/đầu dị độ ẩm cơng cụ sử dụng để đo lượng nước khơng khí, sau chúng chuyển tín hiệu đến máy đo độ ẩm hiển thị liệu cho người dùng Các thơng số kỹ thuật bao gồm thời gian đáp ứng, nhiệt độ hoạt động tối thiểu tối đa Hình 5.0 : Cảm biến độ ẩm 13 Cảm biến lực Cảm biến lực thường xuất máy đo lực căng, kéo nén thiết bị đo giúp kiểm tra thông số khác liên quan đến lực trọng lượng, mô-men xoắn, tải, v.v Cảm biến hoạt động dựa động áp điện có điện trở thay đổi tải biến dạng Các phương pháp khác tích hợp để đo mơ-men xoắn biến dạng Các thơng số kỹ thuật bao gồm chức cảm biến, số lượng trục, tải tối thiểu tối đa (hoặc mômen), nhiệt độ hoạt động tối thiểu tối đa, kích thước cảm biến Hình 5.1 : Cảm biến lực Cảm biến lửa Cảm biến lửa hay gọi đầu báo cháy, thiết bị quang điện tử sử dụng để cảm nhận diện chất lượng lửa Đầu báo cháy hoạt động nguyên lý phát tia cực tím tia hồng ngoại diện lửa sử dụng nhiều ứng dụng kiểm sốt q trình đốt cháy đầu đốt Thiết bị phát lửa tìm thấy ứng dụng kiểm tra an toàn, chẳng hạn hệ thống dập lửa mui xe 14 Hình 5.2 : cảm biến lửa Cảm biến điện Cảm biến điện/Que đo điện loại phụ kiện dùng để cảm nhận dòng điện, điện áp, v.v cung cấp tín hiệu đến đầu vào thiết bị đồng hồ vạn năng, đến bị đo lường điện nâng cao, thiết bị giám sát chất lượng điện Loại sử dụng nơi cần thông tin trạng thái hệ thống điện sử dụng thứ từ hệ thống đường sắt đến giám sát quạt, máy bơm lị sưởi… Các thơng số kỹ thuật chọ mua que đo cảm biến điện chức đo, phạm vi đo tối thiểu, tối đa,phạm vi nhiệt độ hoạt động Cảm biến tiếp xúc tên gọi chung để đề cập đến loại thiết bị cảm biến có chức nhận tín hiệu cách dựa vào chạm tiếp xúc vật lý cảm biến đối tượng cần theo dõi theo dõi Hình 5.3 : Cảm biến điện 15 Cảm biến tiếp xúc Một loại cảm biến tiếp xúc đơn giản sử dụng hệ thống báo động để giám sát cửa vào, cửa sổ cửa khác Khi cửa vào cửa sổ bị đóng lại, cảm biến nhận tín hiệu truyền đến công tắc từ thiết bị điều khiến tín hiệu cửa đóng Tương tự, cửa cửa sổ mở, cảm biến tiếp xúc cảnh báo cho điều khiển trạng thái điểm kích hoạt hành động chẳng hạn còi báo động âm Hình 5.4 : Cảm biến tiếp xúc 16 Cảm biến không tiếp xúc Ngược lại với cảm biến tiếp xúc, cảm biến không tiếp xúc thiết bị không yêu cầu chạm vật lý cảm biến đối tượng giám sát Một ví dụ quen thuộc loại cảm biến máy dò chuyển động sử dụng đèn an ninh Việc phát đối tượng phạm vi máy dò chuyển động thực cách sử dụng phương tiện hồng ngoại, vi sóng, radar v.v Súng bắn tố độ quan thực thi pháp luật sử dụng để theo dõi tốc độ xe cộ ví dụ dạng cảm biến khơng tiếp xúc Ngồi ra, nhiều loại cảm biến khác sử dụng tùy vào trường hợp cụ thể cảm biến đo rung, cảm biến đo độ ồn, cảm biến đo biến dạng… Thế giới cảm biến ngày phát triển đa dạng nhiều chủng loại, hiểu thêm viết chi tiết chúng Trong khn khổ viết này, Lidinco giới thiệu sơ để bạn nắm kiến thức cảm biến Hình 5.5 : Cảm biến không tiếp xúc 17 Chương II : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1) Tổng quan máy ấp trứng Nhiệt độ ấp trứng gà 37,4 - 37,8 độ C nên dải nhiệt máy ta chọn 37,5 độ C, cài đặt điều khiển thông qua mạch điều khiển Ta cần có hệ thống lị, cảm biến mạch điều khiển ( tốt dùng hệ thống linh kiện điện tử ) để giữ nhiệt độ ổn định nằm khoảng nhiệt cho phép để trứng nở khỏe mạnh tỉ lệ nở cao ấp hệ thống ta cần phải cung cấp khơng khí lẫn độ ẩm để trứng đủ điều kiện nở tốt - máy ấp ta nên thiết kế khay để trứng có tác dụng đảo đồng loạt trứng trình ấp II MƠ HÌNH HỆ THỐNG, CÁC THIẾT BỊ VÀ CHỨC NĂNG: MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÒ ẤP : Để chế tạo máy ấp trứng gà hệ thống ta cần : - Vỏ máy - Hệ thống phát nhiệt - Hệ thống cảm biến đo điều khiển nhiệt độ lị - Mạch điều khiển - Hệ thống tuần hồn cung cấp khơng khí, độ ẩm đảo trứng - Hệ thống báo động nhiệt ngày nóng Nguyên lí hoạt động hệ thống: Hệ thống phát nhiệt tạo nhiệt lượng lò, cảm biến nhiệt nhận tín hiệu đầu vào nhiệt độ lò đưa đầu tín hiệu điện áp, tín hiệu điện áp đưa đến mạch điều khiển xử lí trung tâm (vi xử lí) lập trình nhận làm tín hiệu vào đầu điện áp điều khiển cho triac đóng cắt nguồn cho hệ thống phát nhiệt để đảm bảo trì nhiệt độ lị nhiệt độ cho phép 2) Tìm hiểu sơ loại máy ấp trứng 2.1 Lò ấp trứng thủ cơng • Thực chất việc kệ trứng xen kẽ bóng đèn, khơng gian rộng • Ưu điểm: - Giá rẻ , dễ áp dụng Chi phí ban đầu thấp - Có thể thay đổi quy mô tùy ý theo người sử dụng - Làm việc điện áp 220V • Nhược điểm: - Hồn tồn khơng có khả tự động - Khả trứng nở phụ thuộc vào kinh nghiệm người làm việc - Sử dụng nhiều nhân công ấp trứng 2.2 Lị ấp trứng bán thủ cơng • Biên độ nhiệt: khoảng tăng 0,1 độ C - giảm 0,1 độ C Nhiệt độ điều khiển tự động, ổn định vi xử lý, tạo độ ẩm tự động, đảo trứng tự động Có thể ấp theo chế độ đa kỳ (mỗi tuần vào trứng lần) đơn kỳ (vào trứng lần) • Ưu điểm: - Hệ thống nhỏ gọn dễ lắp đặt 18 Giá thành rẻ, dễ chế tạo Làm việc liên tục nhiều ngày Làm việc điện áp 220V Công suất tiêu thụ thấp, giảm lượng lớn nhân cơng Có khả tự động hóa phần Người sử dụng cài chế độ tự động theo sớ phần mềm định sẵn • Nhược điểm: - Khơng có khả báo lỗi hoạt động điện - Hoạt động một quy mô nhỏ khoảng 1000 trứng - Cần người giám sát hệ thớng hoạt đơng .2.3 Lị ấp trứng cơng nghiệp: • Đây hệ thớng hồn tồn tự động Tất thông số nhập vào lần xử lý śt q trình làm việc: • Ưu điểm: - Hệ thớng tự động hồn tồn - Hoạt động liên tục - Có thơng báo có xự cớ - Khả tự xử lý xự cố o Khả chống bị phá hoại cao - Hệ thống bền, tái xử dụng cao - Sử dụng điện 380V 220V • Nhược điểm: - Hệ thớng đắt - Sử dụng quy mô sản xuất lớn • Một sớ máy ấp trứng sau : - Máy ấp trứng GTL -1000 : Tự động hoàn toàn 100% , công xuất tối đa 1000 trứng, đảo trứng tự động (chế độ hẹn giờ), phun ẩm nhiệt độ tùy chình tự động đóng q sớ quy định - Điện áp : 220V AC - Công suất tiêu thụ: 10kw / kỳ ấp - Phun ẩm: Tuỳ chỉnh , tự động đóng ngắt % quy định - Hệ thớng cung cấp nhiệt: bóng nhiệt halozen chuyên dùng cho ấp trứng - Đảo Trứng: Tự chọn hẹn từ 30 Phút - 120 Giờ - Nhiệt độ điều khiển tự động,ổn định vi xử lý - Tạo độ ấm tự động - Đảo trứng tự động (có thể tuỳ chọn thời gian đảo từ - 120 ) - Có thể ấp theo chế độ đa kỳ(mỗi tuần vào trứng lần) đơn kỳ - 19 3) Sơ đồ khối MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ CẢM BIẾN NHIỆT KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM LCD ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 4) Sơ đồ nguyên lý 20 ... tiệm cận Cảm biến áp suất Cảm biến vị trí Cảm biến quang điện Cảm biến hạt Cảm biến cường độ Cảm biến chuyển động Cảm biến kim loại Cảm biến độ ẩm Cảm biến khí hóa Cảm biến lực chất Cảm biến dòng... biến dòng chảy Cảm biến khuyết tật Cảm biến lửa Cảm biến tiếp xúc Cảm biến biến dạng Cảm biến rị ri Cảm biến khơng tiếp Cảm biến gia tốc xúc 2) Tìm hiểu cơng dụng số loại cảm biến Cảm biến hình ảnh... Các thơng số kỹ thuật bao gồm loại cảm biến, chức cảm biến, phạm vi đo tính dành riêng cho loại cảm biến Hình 4.6 : Cảm biến vị trí Cảm biến quang điện Cảm biến quang điện giúp cảm nhận vật thể