Trong những năm gần đây ngành Cơ Điện tử có những bước phát triển vượt bậc, việc ứng dụng các sản phẩm cơ điện tử vào sản xuất ngày càng phổ biến giúp nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm và giảm giá thành sản phẩm. Song song với quá trình phát triển đó là yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác, tin cậy, khả năng làm việc trong môi trường khắc nghiệt với thời gian dài của các hệ thống cơ điện tử. Vì vậy việc nghiên cứu và thiết kế các hệ thống cơ điện tử để đáp ứng được yêu cầu trên là việc làm cần thiết. Sự phát triển của hệ thống cơ điện tử là sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hoá đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới. Học phần Thiết kế hệ thống Cơ Điện tử được đưa vào giảng dạy với mục đích giúp sinh viên có kiến thức và tư duy trong việc lập kế hoạch công việc theo trình tự hợp lý để có thể thiết kế được một hệ thống cơ điện tử hoạt động ổn định, tối ưu và hiệu quả. Học phần cũng rèn luyện cho sinh viên khả năng tư duy hệ thống, kỹ năng làm việc nhóm và kiến thức về nhiều mảng khác nhau, giúp ích cho học tập và công việc sau này. Trong bài tập lớn môn với đề tài: Thiết kế sản phẩm cơ điện tử “Lò vi sóng”, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày một cách cụ thể về quá trình nghiên cứu tìm hiểu và xây dựng, thiết kế mô hình hệ thống. Thông qua đó có thể áp dụng những kiến thức này vào các bài nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành khi ra trường. Để bài báo cáo được hoàn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận được những góp ý từ phía các thầy cô. Qua đây, chúng em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến Th.S Nhữ Quý Thơ đã nhiệt tình hướng dẫn cho chúng em.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ - BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ SẢN PHẨM CƠ ĐIỆN TỬ “LỊ VI SĨNG” Giáo viên hướng dẫn : Th.S Nhữ Quý Thơ Sinh viên thực : Nguyễn Duy Văn Nguyễn Tiến Viên Đỗ Văn Vinh : N06 : ME6061.001 Tên nhóm Lớp Hà Nội, 12/2022 2018604737 2020606362 2020608269 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 Nhu cầu thị trường 1.2 Phân loại lị vi sóng 1.3 Cơng dụng lị vi sóng đời sống xã hội 1.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động lò vi sóng 1.5 Thiết lập danh sách yêu cầu CHƯƠNG THIẾT KẾ SƠ BỘ 11 2.1 Tóm tắt xác định vấn đề 11 2.2 Thiết lập cấu trúc chức 13 2.2.1 Chức tổng thể 13 2.2.2 Chức 15 2.2.3 Tìm kiếm nguyên tắc làm việc 18 2.2.4 Kết hợp nguyên tắc làm việc 21 2.2.5 Tổng hợp đánh giá tiêu chí 22 CHƯƠNG THIẾT KẾ CỤ THỂ 27 3.1 Thiết kế sơ 27 3.1.1 Tạo sơ đồ hệ thống 27 3.1.2 Tạo nhóm chức 28 3.1.3 Xác lập layout thô - xác định thực chức 29 3.1.4 Bản vẽ lắp kết cấu khí lị vi sóng 32 3.2 Thiết kế chi tiết 32 3.2.1 Thiết kế khung vỏ 32 3.2.2 Lựa chọn động quay lị vi sóng 34 3.2.3 Lựa chọn đĩa quay 34 3.2.4 Lựa chọn điều khiển 35 3.2.5 Bộ phận tản nhiệt 36 3.2.6 Hiển thị 37 3.2.7 Nguồn phát sóng 38 3.2.8 Biến cao áp, tụ cao áp diode cao áp 39 TỔNG KẾT 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Lị vi sóng- vật dụng thiết yếu cho bếp gia đình Hình 1: Sơ đồ hệ thống 27 Hình 2: Nhóm chức 28 Hình 3: Bố trí layout thơ cho concept lị vi sóng 29 Hình 4: Bố trí layout thơ cho concept lị vi sóng 30 Hình 5: Quy trình chế tạo lị vi sóng 31 Hình 6: Bản vẽ lắp lị vi sóng 32 Hình 7: Vỏ khoang lị vi sóng 33 Hình 8: Cửa lị vi sóng 33 Hình 9: Tay nắm cửa lị vi sóng 33 Hình 10: Kính suốt lị vi sóng 34 Hình 11: Động quay đĩa lị vi sóng 220V trục vát 34 Hình 12: đĩa thủy tinh lị vi sóng 35 Hình 13: Bo mạch Arduino Uno R3 35 Hình 14: Motor quạt tản nhiệt 37 Hình 15: Cánh tản nhiệt 37 Hình 16: LED đoạn x4 37 Hình 17: Bóng cao tần (nguồn phát sóng) 38 Hình 18: biến cao áp lị vi sóng 39 Hình 19 tụ cao áp lị vi sóng 40 Hình 20 diode cao áp lị vi sóng 40 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Danh sách u cầu cho sản phẩm lị vi sóng Bảng 1: Nguyên tắc làm việc cho chức lị vi sóng 18 Bảng 2: Điểm đánh giá cho biến thể 24 Bảng 1: Danh sách cụm phận cho nhóm thiết kế 30 Bảng 2: Thông số kỹ thuật board Arduino Uno R3 36 LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần ngành Cơ Điện tử có bước phát triển vượt bậc, việc ứng dụng sản phẩm điện tử vào sản xuất ngày phổ biến giúp nâng cao suất lao động, chất lượng sản phẩm giảm giá thành sản phẩm Song song với q trình phát triển yêu cầu ngày cao độ xác, tin cậy, khả làm việc môi trường khắc nghiệt với thời gian dài hệ thống điện tử Vì việc nghiên cứu thiết kế hệ thống điện tử để đáp ứng yêu cầu việc làm cần thiết Sự phát triển hệ thống điện tử phát triển ngành kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, ngành kỹ thuật điều khiển tự động hoá đạt nhiều tiến Học phần Thiết kế hệ thống Cơ Điện tử đưa vào giảng dạy với mục đích giúp sinh viên có kiến thức tư việc lập kế hoạch cơng việc theo trình tự hợp lý để thiết kế hệ thống điện tử hoạt động ổn định, tối ưu hiệu Học phần rèn luyện cho sinh viên khả tư hệ thống, kỹ làm việc nhóm kiến thức nhiều mảng khác nhau, giúp ích cho học tập công việc sau Trong tập lớn môn với đề tài: Thiết kế sản phẩm điện tử “Lị vi sóng”, nhóm sinh viên chúng em xin trình bày cách cụ thể trình nghiên cứu tìm hiểu xây dựng, thiết kế mơ hình hệ thống Thơng qua áp dụng kiến thức vào nghiên cứu khoa học hay vào đồ án tốt nghiệp chuyên ngành trường Để báo cáo hồn thiện hơn, nhóm chúng em hi vọng nhận góp ý từ phía thầy cô Qua đây, chúng em xin gửi lời cảm ơn đến Th.S Nhữ Quý Thơ nhiệt tình hướng dẫn cho chúng em Xin gửi lời chúc sức khỏe đến tất quý Thầy Cô! CHƯƠNG PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 1.1 Nhu cầu thị trường Cuộc sống ngày phát triển, mà lị vi sóng đồ điện gia dụng thiếu gia đình Tại Việt Nam vậy, nhu cầu mua sắm sử dụng lị vi sóng ngày cao, giúp giảm tải thời gian trình nấu nướng giúp hâm nóng đồ ăn sau vài phút Lị vi sóng có loại chính, lị vi sóng điện tử lị vi sóng Lị vi sóng loại có nút điều chỉnh học Người dùng sử dụng cách xoay nút điều chỉnh để chọn chế độ khác rã đông, hâm nóng, nấu chín, nướng đồ lựa chọn thời gian cần thiết Cịn lị vi sóng điện tử loại sử dụng bàn hình cảm ứng đèn LED để hiển thị cho hoạt động lò chế độ mà người dùng lựa chọn Bạn thao tác dễ dàng qua hình cảm ứng mà khơng cần qua nút điều chỉnh lị vi sóng Với sản phẩm lị vi sóng Trung Quốc, qua thời hiểu biết mua phải hàng giả, hàng nhái Người tiêu dùng Việt ngày có thiện cảm với sản phẩm Trung Quốc nội địa, có lị vi sóng Điều lý giải sao, ngày có nhiều hãng lị vi sóng Trung Quốc xuất gian bếp nhiều gia đình Việt Khơng khó để tìm thấy lị vi sóng hãng Galanz, Midea, Bear… bếp nhiều người Hình 1: Lị vi sóng- vật dụng thiết yếu cho bếp gia đình 1.2 Phân loại lị vi sóng Hiện nay, lị vi sóng thị trường phân làm loại thơng dụng nhất: lị cơ, lị tích hợp chức nướng, lị điện tử lị vi sóng âm Lị vi sóng cơ: Lị vi sóng trang bị núm xoay vật lý Thông thường có núm xoay chính, núm để điều chỉnh chế độ gia nhiệt (làm chính, hâm nóng, rã đông, ) núm để điều chỉnh thời gian Đây loại lị vi sóng sử dụng phổ biến gia đình Việt Nam, đặc biệt gia đình nhiều hệ nhờ vào tính tiện ích, dễ sử dụng Có giá thành thấp song độ bền loại lò lại xếp hạng đầu số loại lò vi sóng Tuy nhiên, lị vi sóng lại khơng bao gồm tính nấu nướng phức tạp, thời gian hẹn ngắn (30-40 phút) Lò vi sóng điện tử: Cao cấp lị vi sóng cơ, lị vi sóng thiết lập chương trình nấu nướng thơng qua hình dạng LED đại hệ thống nút cảm ứng Nhìn chung, ưu điểm loại lị vẻ ngồi sang trọng, tích hợp nhiều tính thơng minh (ví dụ khóa trẻ em) Khi sử dụng lị vi sóng điện tử, người sử dụng cài đặt thời gian dài lị Với gia đình có nhu cầu sử dụng cao, hay áp dụng công thức nấu ăn cầu kỳ, lị vi sóng điện tử lựa chọn phù hợp Tuy nhiên, cần cân nhắc đặc điểm khó sử dụng (đối với người lớn tuổi), tuổi thọ thấp, giá thành cao loại lị Lị vi sóng tích hợp chức nướng: Đây loại thiết bị “2 1”, kết hợp chức lị vi sóng lẫn lị nướng Loại lị vi sóng mang đặc điểm lị vi sóng điện tử, bên cạnh khả nấu nướng nâng cấp lên bậc nhờ vào tính nướng thực phẩm Lị vi sóng âm: Khơng tốn diện tích, phù hợp với hộ có khơng gian nhà bếp hạn chế ưu điểm lị vi sóng âm Lị vi sóng âm mang đầy đủ chức cần có lị vi sóng thơng thường 1.3 Cơng dụng lị vi sóng đời sống xã hội Hâm nóng rã đơng: Chỉ cần tốn vài phút hay chí vài chục giây cho thức ăn vào lò bấm nút khởi động nhà bạn có bữa ăn nóng sốt bàn Đặc biệt hâm nóng lị vi sóng thức ăn không bị chất hay biến đổi chất hâm nóng bếp gas Nhiều lị cịn tích hợp tính rã đơng theo trọng lượng phù hợp, cho phép rã đơng tảng thịt có khối lượng lớn Nướng: Một số lị vi sóng có tích hợp chế độ nướng/nướng kép giúp thực phẩm nấu chín tới, thơm ngon mà giữ nguyên hàm lượng chất dinh dưỡng bên Bạn nướng số thực phẩm đơn giản như: bánh mì, pizza, sandwich,… chức nướng lị vi sóng nên tiện lợi trình sử dụng Hấp: Luộc rau thông thường yêu cầu bạn phải dùng nồi nước sơi thả rau vào Tuy nhiên, hồn tồn sử dụng lị vi sóng để hấp/luộc rau mà không cần dùng nước Cách làm giúp rau giữ nhiều vitamin hoàn thành thời gian ngắn Cách thức đơn giản cho rau lên đĩa, đậy kín lại để nhiệt độ cao Đối với loại rau mềm cải bó xơi, nấm, đậu trắng cần bật khoảng 30 giây Tuy nhiên, loại củ cứng giòn củ cải, cà rốt, cần từ 3-4 phút Nấu: Nấu nhiều giai đoạn, nấu nước Lò vi sóng nấu hầu hết loại thực phẩm mà đảm bảo thức ăn chín Tùy vào loại ăn mà bạn lựa chọn thời gian cơng suất thích hợp để nấu Chức nấu nhiều giai đoạn giúp bạn thực liền mạch hay công đoạn (rã đông/nấu/nướng) mà khơng cần phải dừng lị lại để điều chỉnh thêm Nấu nước chức nấu lị vi sóng cao cấp, thơng thường lị có thêm khay chứa nước Chỉ cần châm đầy nước vào khay, nấu nước cung cấp vào khoang lị hệ thống thơng đặc biệt Nhờ cách mà ăn mềm ẩm, gần giống hấp thức ăn lị vi sóng, bạn khơng lo ăn bị khơ hay cháy Thực đơn nấu tự động: Tính có loại lị vi sóng điện tử, giúp bạn nấu thức ăn dễ dàng không nhiều thời gian Mỗi loại lị vi sóng có thực đơn nấu tự động thiết kế riêng Bạn cần chọn loại thức ăn cần nấu thịt, cá, pizza, bảng điều khiển nhập trọng lượng vào Lò vi sóng tự động điều chỉnh thời gian, nhiệt độ cơng suất cần thiết để nấu chín ăn đó, bạn cần đợi báo thức lị vi sóng để lấy thức ăn chín thưởng thức Nấu nướng kết hợp nước: Chức vừa vi sóng vừa nướng số loại lị vi sóng giúp thức ăn nhanh chín từ bên vàng bên Khi nấu nướng nước công suất cao, mỡ muối có thực phẩm loại bỏ tối ưu, mang lại ăn giàu dinh dưỡng tốt cho sức khỏe Công dụng diệt khuẩn mọt: Công dụng có lẽ người biết đến, nghiên cứu thực cho thấy lị vi sóng diệt khuẩn mọt vật phi kim loại 1.4 Cấu tạo nguyên lý hoạt động lị vi sóng Cấu tạo chính: Buồng nấu lị vi sóng, vỏ máy, vi mạch điều khiển đồng hồ điều khiển, nguồn phát sóng, biến áp, tụ cao áp, thiết bị bảo vệ, quạt tản nhiệt, đĩa quay lị vi sóng, vỏ lị vi sóng sơn tĩnh điện Nguyên lý hoạt động: Khi khởi động lị vi sóng, sóng vi ba dao động điện từ với tần số 2450MHz thổi vào buồng nấu qua ống dẫn sóng sau quạt tản sóng làm sóng vi ba khoang nấu phản xạ qua lại, thực phẩm lò vi sóng xoay trịn để tiếp nhận đồng lượng sóng Sóng có tần số 2450MHz gây ảnh hưởng với nước dạng lỏng thơng thường, cịn chất béo, đường khơng Vì vi sóng vào thực phẩm, phân tử nước có thực phẩm dao động mạnh chuyển thành nhiệt lượng làm chín thức ăn 1.5 Thiết lập danh sách yêu cầu Bảng 1: Danh sách yêu cầu cho sản phẩm lị vi sóng Thay Đổi D W DANH SÁCH U CẦU CHO LỊ VI SĨNG W Hình dạng: khối hộp hình chữ nhật Kích thước bên ngoài: - Chiều cao: 250-350 mm - Chiều rộng: 400-550 mm - Chiều sâu: 350-450 mm Kích thước khoang lị: - Chiều cao: 150-250mm - Chiều rộng: 250-350mm - Chiều sâu: 250-350mm Dung tích khoang lị: - 20-30 lít Bàn xoay khoang lị: - Đĩa xoay, đường kính D < 300mm - Trục xoay chân đường kính phù hợp đĩa xoay Động lực học - Tốc độ bàn xoay: