Hệ thống rửa và phân loại cà chua theo màu sắc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG RỬA VÀ PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC VIỆN KỸ THUẬT HUTECH Ngành: Kỹ thuật điện – điện tử GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN HÙNG Sv thực hiện: Mssv: Lớp: Lê Hoàng Ân 1711020170 17DDCA1 Trần Văn Lộc 1711020511 17DDCA1 Đàm Trần Minh Tâm 1711020077 17DDCA1 TP Hồ Chí Minh, 2021 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN/KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Hệ: ………………………… (CQ, LT, B2, VLVH) Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên đăng ký đề tài (sĩ số nhóm 03): Lớp: 17DDCA1 Lê Hồng Ân MSSV: 1711020170 Điện thoại: 0908913119 Email: anhoangle16041999@gmail.com Trần Văn Lộc MSSV: 1711020511 Điện thoại: 0376122606 Email: tranloc12091999@gmail.com Đàm Trần Minh Tâm MSSV: 1711020077 Điện thoại: 0388923401 Email: tamtran1999tn@gmail.com Lớp: 17DDCA1 Lớp: 17DDCA1 Ngành: Kỹ thuật điện – điện tử Chuyên ngành: Điện Công Nghiệp Tên đề tài đăng ký : Hệ Thống Rửa Và Phân Loại Cà Chua Theo Màu Sắc Sinh viên hiểu rõ yêu cầu đề tài cam kết thực đề tài theo tiến độ hoàn thành thời hạn Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TP HCM, ngày 17 tháng 04 năm 2021 Sinh viên đăng ký (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CAM ĐOAN Nhóm chúng em xin cam đoan đề tài nghiên cứu khoa học tổng quát lại kết trình nghiên cứu chúng em Các số liệu, hình ảnh, thơng tin đề tài trung thực, nhóm tìm hiểu, tham khảo từ nhiều nguồn tư liệu Đề tài không chép từ đề tài khác có từ trước Nếu có phát gian lận chúng em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm nội dung đề tài Trường Đại Học Công nghệ Tp.HCM không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền chúng em gây q trình thực (nếu có) Tp.HCM, Ngày 31 Tháng 08 Năm 2021 (Ký ghi rõ họ tên) i Lời Cảm Ơn Lời chúng em xin chân thành cảm ơn giảng viên Trường Đại Học Cơng nghệ Tp.HCM nói chung, giảng viên Viện Kỹ Thuật Hutech nói riêng dạy cho chúng em kiến thức đại cương kiến thức chuyên ngành, giúp chúng em có sở sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Chúng em xin gửi lời tri ân biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Hùng người tận tình hướng dẫn, bảo chúng em suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn tới gia đình bạn bè ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em suốt trình thực đề tài ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Đặt Vấn Đề 1.2.Tình Hình Nghiên Cứu 1.3.Mục Tiêu Đề Tài 1.4.Nhiệm Vụ Nghiên Cứu 1.5 Phạm Vi Nghiên Cứu 1.6.Ý Nghĩa Đề Tài 1.7.Kết Cấu Đồ Án CHƯƠNG TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 2.1.Đặc Tính Và Màu Sắc Của Cà Chua 2.2.Công Dụng Của Cà Chua 2.3.Tổng Quan Hệ Thống Phân Loại Cà Chua 2.4.Nguyên Tắc Phân Loại Cà Chua 2.5.Tổng Quan Về Vi Điều Khiển Và PLC 2.5.1.Tổng quan vi điều khiển a) Giới thiệu b) Cấu tạo Vi Điều Khiển 2.5.2.Tổng quan PLC 10 a) Giới thiệu 10 b) PLC gì? 10 c) Cấu trúc PLC 11 d) Xử lý chưng trình 12 2.6.Tổng Quan Về Biến Tần 13 2.6.1.Cấu tạo 13 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 15 3.1 Giới Thiệu Về Các Loại Máy Phân Loại Cà Chua Đã Có 15 3.2 Đánh Giá Nhu Cầu Của Người Tiêu Dùng 16 3.2.1 Khảo sát mức độ sử dụng cà chua 16 3.2.2 Khảo sát nhu cầu lựa chọn cà chua theo tiêu chí người tiêu dùng 17 3.2.3 Khảo sát mức độ hài lòng người tiêu dùng với sản phẩm phân loại cà chua theo màu sắc 17 3.2.4 Khảo sát vấn đề trở ngại người tiêu dùng sử dụng cà chua phân loại máy 18 3.2.5 Mức độ tin dùng người tiêu dùng với hệ thống phân loại 18 3.3 Phương Pháp Khắc Phục 19 CHƯƠNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA VÀ PHÂN LOẠI CÀ CHUA THEO MÀU SẮC 20 4.1.Giới Thiệu Về Arduino Nano V3 20 4.1.1 Khái niệm chung 20 4.1.2.Arduino Nano v3 20 4.2.Cảm Biến Màu Sắc TCS3200 22 4.2.1Cài đặt 23 4.2.2 Lưu đồ điều khiển hệ thống phân loại cà chua theo màu 24 4.3.Giới Thiệu Về PLC Mitsubishi iQ-R Series 25 iii 4.3.1.Giới thiệu đấu nguồn cho PLC Mitsubishi 26 4.3.2 Lưu đồ hệ thống rửa, tải cà chua lập trình cho PLC 29 4.4.Hệ Thống Điều Khiển Điện – Khí Nén 31 4.4.1.Những Đặc Điểm Cơ Bản 31 4.4.2.Các dạng truyền động sử dụng khí nén 31 4.4.3.Cấu Trúc Của Hệ Thống Khí Nén 32 4.5.Giới Thiệu Về Cảm Biến Vật Cản Hồng Ngoại E3F-DS30C4 34 4.6.Giới Thiệu Về Biến Tần Mitsubishi Fr-D720s -0.1K 36 4.6.1 Sơ đồ đấu dây 38 4.7.Một Số Linh Kiện Khác 38 4.7.1Van điện từ 38 4.7.2Nút nhấn 39 4.7.3.Động 39 4.7.4 Tụ hóa 16V 470uF 41 4.7.5 Transitor C1815 41 4.7.6 Diode 1N4007 42 4.8.Sơ Đồ Đấu Dây 43 4.9.Bảng Vẽ Thiết Kế Hệ Thống Rửa Cà Chua 44 4.10 Tiểu Kết 44 CHƯƠNG THI CƠNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI MÀU CÀ CHUA 45 5.1.Các Bước Thực Hiện Thi Cơng Mơ Hình 45 5.2 Thi Cơng Mơ Hình 45 5.3.Nhận xét đánh Giá 47 CHƯƠNG KẾT LUẬN 48 6.1.Kết Luận 48 6.2.Hướng Phát Triển 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 PHỤ LỤC 50 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT - PLC: từ viết tắt Programmable Logic Controller - EEPROM: từ viết tắt Electrically Erasable Programmable Read- Only Memory, nhớ đọc lập trình xóa điện - EPROM: nhớ khơng biến đổi, giữ lại liệu sau tắt nguồn - RAM: từ viết tắt Random Access Memory - ROM: từ viết tắt Read Only Memory - ADC: từ viết tắt Analog to Digital Converter - DAC: từ viết tắt Digital Analog Converter - LAD: từ viết tắt Ladder logic - FBD: từ viết tắt Function Block Diagram - STL: từ viết tắt Statement List - s: từ viết tắt giây v 4.9.Bảng Vẽ Thiết Kế Hệ Thống Rửa Cà Chua Hình 30 Bảng vẽ thiết kế hệ thống rửa Autocad 4.10 Tiểu Kết Sau thực trình nghiên cứu linh kiện thiết bị, chọn thiết bị linh kiện phù hợp cho hệ thống, từ nhóm chúng em thiết kế sơ đồ đấu dây liên kết linh kiện với Arduino, PLC biến tần, đồng thời thiết kế lưu đồ thuật tốn cho vi điều khiển lập trình PLC Sau bắt đầu q trình thi cơng lắp ráp mơ hình hồn chỉnh đáp ứng u cầu đề tài 44 CHƯƠNG THI CƠNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI MÀU CÀ CHUA 5.1.Các Bước Thực Hiện Thi Công Mơ Hình - Bước 1: thiết kế lắp động băng tải chuyển động - Bước 2: Lắp linh kiện cảm biến vật cản, cảm biến màu sắc, buồng quét hình ảnh, cần gạt động servo vào băng tải - Bước 3: Lắm máng cho băng tải - Bước 4: Kết nối linh kện với arduino Nano - Bước 5: Kết nối nguồn vào mô hình -Bước 6: Chạy thử mơ hình 5.2 Thi Cơng Mơ Hình - Lắp động vào băng tải giúp cho băng tải hoạt động - Lắp cảm biến vào vị trí định trước để phát cà chua qua Hình Lắp ráp động cảm biến vào băng tải 45 - Thiết kế khay đựng cà chua phân loại theo màu lắp ráp vào mơ hình Hình Thiết kế máng chứa sản phẩm - Lắp ráp linh kiện vào board theo sơ đồ đấu dây Hình Board mạch hoàn chỉnh - Kết nối board với cảm biến động Hình Kết nối hồn chỉnh 46 - Mơ hình sau kết nối hồn chỉnh hoạt động Hình 5 Mơ hình hồn chỉnh 5.3.Nhận xét đánh Giá Giao diện quản lý trực quan, dễ giám sát sử dụng thuận thiện việc giám sát điều khiển hệ thống Mơ hình phần cứng bố trí phù hợp, gọn gàng, dễ chỉnh sửa Độ sai số cảm biến mơ hình nằm phạm vi cho phép 3% Hiệu suất đạt nằm vào khoảng 86% ± 3% chưa đạt tối đa vòng cuộn lấy cà chua dễ bị kẹt.Kết nêu thực khoảng 90% so với mục tiêu đặt cịn số lỗi nhỏ trình hoạt động hệ thống 47 CHƯƠNG KẾT LUẬN 6.1.Kết Luận Sau tháng thực đề tài với nhiều cố gắng nỗ lực nhóm, đồ án hồn thành thời gian quy định theo yêu cầu đặt nhận biết phân loại cà chua Các nội dung nhóm thực thiết kế thi cơng mơ hình phân loại cà chua theo màu sắc, dựa theo thông số đầu vào cảm biến nhận biết màu sắc Tuy nhiên, nhóm chưa thể tạo hệ thống xác hồn tồn phần tính tốn thiết kế cịn nhiều sai sót Nhìn chung đề tài hoàn thành mức Trong trình làm đồ án, sinh viên rút nhiều kinh nghiệm để tạo sản phẩm hoàn thiện như: đầu tư thời gian, linh kiện thị trường, hiểu biết kinh kiện thiết kế board mạch… 6.2.Hướng Phát Triển - Một số hướng phát triển để hoàn thiện đề tài: - Kết nối Web Server giám sát thông số - Thiết kế giao diện web để quản lý hệ thống từ xa - Mở rộng thêm khâu khác hệ thống như: khâu đếm, đóng thùng… - Sử dụng camera để nhận biết màu cà chua Mở rộng hệ thống để phân loại thêm nhiều nơng sản sản phẩm khác Tăng hiệu suất tốc độ hệ thống 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu PLC MELSEC iQ-R https://www.mitsubishielectric.com/fa/assist/e-learning/pdf/vie/1Intelli_Fn_Module_iQ-R_fod_vie.pdf Tài liệu biến tần mitsubishi https://plctech.com.vn/tai-lieu-bien-tan-mitsubishi/ Tài liệu cảm biến hồng ngoại https://thegioidienco.vn/cam-bien-hong-ngoai.html Tài liệu cảm biến màu sắc TCS 3200 https://mlab.vn/index.php?_route_=21025-huong-dan-su-dung-moudule-cambien-mau-sac-tcs3200.html Tài liệu van điện từ http://thuykhicongnghiep.vn/van-dien-tu-la-gi-cau-tao-va-nguyen-ly-hoatdong-post114.html Tài liệu xylanh https://thuyluckhinentrienhung.com/xi-lanh-cau-tao-nguyen-ly-hoat-dong Tài liệu arduino nano V3 https://ritech.com.vn/gioi-thieu-ve-arduino-nano/ 49 PHỤ LỤC Code chương trình cảm biến màu TCS3200 #include #define M #define sen1 #define sen2 Servo ser1; Servo ser2; #define sta 16 #define stp 17 #define S0 #define S1 #define S2 10 #define S3 11 #define sensorOut 12 int redFrequency = 0; int greenFrequency = 0; int blueFrequency = 0; int kindColor; bool staVar = 0; int stt=0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(M,OUTPUT); pinMode(sen1,INPUT_PULLUP); pinMode(sen2,INPUT_PULLUP); pinMode(sta,INPUT_PULLUP); pinMode(stp,INPUT_PULLUP); 50 ser1.attach(5);// gat tu 30->150 ser2.attach(6);// gat tu 180->60 pinMode(S0, OUTPUT); pinMode(S1, OUTPUT); pinMode(S2, OUTPUT); pinMode(S3, OUTPUT); pinMode(sensorOut, INPUT); digitalWrite(S0,HIGH); digitalWrite(S1,LOW); ser1.write(90); ser2.write(120); } void loop() { button(); if(staVar==1){ if(digitalRead(sen1)==0){ digitalWrite(M,0); stt=1; color(); digitalWrite(M,1); delay(500); } if(stt==1){ digitalWrite(M,1); if(digitalRead(sen2)==0){ stt=0; delay(1500); 51 if(kindColor==1){ for(int i=0; i ngỏ vào điện áp tương tự Các chức khác vui lòng tham khảo sổ tay (manual) biến tần  Lựa chọn chức cho chân ngõ Thơng số Giá trị mặc Giải thích thơng số định P.190 Đặt chức cho chân RUN – ngỏ dạng cực C để hở báo chạy P.192 99 Đặt chức cho chân ngỏ A, B, C dạng relay báo lỗi biến tần P.197 80 Chọn chân SO chức theo dõi an tồn, kích hoạt chức dừng an tồn thực  Một số chức khác cho chân ngỏ lựa chọn: Thơng số Giá trị mặc Giải thích thơng số định 100 Kích hoạt biến tần chạy 103 Cảnh báo tải 104 Kích hoạt tần số đạt đến giá trị đặt trước (Pr.42), kích họat đảo chiều (Pr.43) 11 111 Kích hoạt biến tần sẵn sàng chạy 99 199 Kích hoạt xảy lỗi, tín hiệu tắt sau reset lỗi  Nhóm chức bảo vệ biến tần Mitsubishi D700 Thơng số Giá trị mặc Giải thích thơng số định P.251 Lựa chọn bảo vệ pha ngỏ 0: Tắt chức bảo vệ 1: Bật chức bảo vệ 56 P.872 Chọn bảo vệ pha ngỏ vào 0: Tắt bảo vệ ngỏ vào 1: Bật bảo vệ ngỏ vào P.291 Chọn chức phát lỗi nối đất 0: Không phát lỗi 1: Phát lỗi P.78 Chức cho phép đảo chiều 0: Cho phép đảo chiều 1: Cấm đảo chiều thuận 2: Cấm đảo chiều nghịch P.150 150% Mức phát dòng ngỏ P.22 150% Bảo vệ dòng hoạt động P.72 Tần số sóng mang từ 1- 15 kHz 3.Tính tốn chọn động Để xác định lực cản động công suất sinh ra, lực xảy băng tải chia thành : - Điện trở sơ cấp: FH - Điện trở thứ cấp: FN - Độ dốc: FSt - Điện trở đặc biệt: FS Điện trở FH đai đai xác định cho hai Giả thiết: quan hệ tuyến tính điện trở tải trọng di chuyển FH = L.f.g.( = 1,5.0,02.9,81.( = 2,10915 (N) Trong đó: - L: chiều dài băng tải tính (m) - f: hệ số ma sát hư cấu, giả thiết f = 0,02 - g: 9.81 m/s2 - mR: tổng trọng lượng lăn tính (kg) - mL: tải trọng tối đa di chuyển tính (kg/m) 57 - mG: trọng lượng đai tính (kg/m) - α: độ dốc trug bình khoảng cách truyền tải Tổng điện trở thứ cấp FN tính đến giá trị hiệu chỉnh C = + => FN = FH.(C-1) = 2,10915 (3-1) = 4,2183 (N) Nếu tỷ trọng điện trở thứ cấp tổng trở nhỏ, điều chỉnh giá trị C lấy từ bảng sau: PS = = = 3,5 (W) Chọn motor: 2IK6A-UC PN: 6W nN: 1450r/min 4.Catalog động 58