(Đồ án hcmute) thiết kế, chế tạo máy gọt hoa quả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA MÁY CẮT GỌT TRÁI CÂY GVHD: NGUYỄN THỊ LƯỠNG SVTH : NGUYỄN HỮU HOÀNG MINH MSSV: 12151139 SKL 0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc  Tp.Hồ Chí Minh,ngày NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên:Nguyễn Hữu Hoàng Minh tháng năm 2017 MSSV:12151139 Ngành:CNKT Điều khiển Tự động hóa Lớp: 12151CLC Ngày nhận đề tài: Ngày nộp: Giảng viên hướng dẫn:TS.Nguyễn Thị Lưỡng ĐT: 0903686917 1.Tên đề tài: 2.Các số liệu,tài liệu ban đầu: 3.Nội dung thực đề tài: 4.Sản phẩm: TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Khoa ĐTCLC-ĐH SPKT TP.HCM an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc  PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT: 1.Về nội dung đề tài &Khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: 4.Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp.Hồ Chí Minh,ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) Khoa ĐTCLC - ĐH HCM TP.HCM an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc  PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT: 1.Về nội dung đề tài &Khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: 4.Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm: .(Bằng chữ: ) Tp.Hồ Chí Minh,ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) Khoa ĐTCLC - ĐH HCM TP.HCM an Lời cảm ơn Nhóm khơng thể theo đuổi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp vịng 16 tuần khơng có giúp đỡ người thân bạn bè xung quanh Do vậy, với trân trọng cảm kích, nhóm xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô, người thân gia đình bạn bè xung quanh chăm sóc, an ủi gặp trở ngại động viên nhóm để thực luận văn Lời cảm ơn đầu tiên, xin chân thành gửi đến Cô Nguyễn Thị Lưỡng người tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức giúp tơi hồn thành luận văn Điều quan trọng TS Nguyễn Thị Lưỡng hướng tìm đường nghiên cứu thuật tốn có tính ứng dụng cao ngồi thực tiễn, phù hợp với sở thích niềm đam mê tơi.Cơ kiến thức bổ ích q giá trình học tập để ứng dụng vào nghiên cứu phát triển đề tài ứng dụng vào công việc sau Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất bạn đại học khóa 2012-2013 động viên, giúp đỡ, trao đổi kiến thức với suốt khóa học Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn quan tâm, hỗ trợ, tạo điều kiện động viên vật chất lẫn tinh thần thành viên gia đình suốt thời gian qua Tp.HCM,13 tháng năm 2017 Sinh viên thực đề tài an TÓM TẮT ĐỀ TÀI Máy cắt gọt trái đề tài có tính ứng dụng thực tiễn đời sống hàng ngày Phương pháp điều khiển để đạt hiệu suất cao cắt gọt việc kết hợp điều khiển tốc độ động cơ.Một động dao cắt,hai động xoay trái Kết hợp với cấu giữ chặt trái để tránh việc trái bị rơi trình cắt gọt Máy cắt gọt trái bao gồm:3 động DC có hộp số động dùng để điều khiển cấu giữ trái cây,một động dùng để xoay trái động lại dùng để điều khiển cấu dao gọt trái động điều khiển arduino uno R3 kết hợp với module công suất VNH30A.Ưu điểm sử dụng arduino giá thành rẻ dễ lập trình đảm bảo yêu cầu điều khiển đặt an ABSTRACT Fruit cutter is a topic having a practical application in daily life The control method which is considered achieve the highest efficiency when cutting fruits are the combination of two engine control One is a knife engine, the other is a rotary engine With the combination of keeping fruit mechanism in order to avoid fruit falling off during cutting Fruit cutter consist of three DC motors with gearboxes in which a motor is used to control the fruit-holding mechanism, a rotary engine and the other engine for manipulating the blade mechanism The three motors are controlled by arduino uno R3 in combination with the VNH30A power module The advantage of using arduino is that it is quite cheap and very easy to program but still requires a lot of control an Trang phụ bìa MỤC LỤC TRANG Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp i Trang phiếu nhận xét giáo viên hướng dẫn ii Trang phiếu nhận xét giáo viên phản biện iii Lời cảm ơn iv Tóm tắt v Mục lục vi Danh sách hình ảnh vii CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN 12 1.1 Lời nói đầu 13 1.2 Mục tiêu đề tài 13 1.3 Giới hạn đề tài 13 1.4 Phương pháp nghiên cứu 13 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 14 CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 15 2.1 Các loại máy gọt trái 16 2.1.1 Máy gọt vỏ dùng tay quay 16 2.1.2 Máy gọt vỏ bán tự động chạy điện 17 2.2 Các loại động 18 2.2.1 Tổng quan động 18 2.2.2 Động điện chiều 20 2.2.2.1 Khái niệm 20 2.2.2.2 Cấu tạo động điện chiều 20 2.2.2.3 Phân loại động điện chiều 22 an 2.2.2.4 Ưu điểm,nhược điểm động điện chiều 23 2.2.2.5 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 23 2.2.2.6 Các phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều 27 2.2.3 Động điện xoay chiều 30 2.2.3.1 Khái niệm 30 2.2.3.2 Nguyên lý hoạt động 31 2.2.3.3 Phân loại động điện xoay chiều 32 2.3 Phương pháp điều khiển tốc độ động điện chiều xung PWM 32 2.3.1 Nguyên lý xung PWM 32 2.3.2 Cách tạo xung PWM 34 2.4 Giới thiệu Arduino 36 2.4.1 Vài nét Arduino 36 2.4.2 Các tập lệnh Arduino 42 2.4.2.1 Các lệnh cấu trúc 42 2.4.2.2 Các lệnh giá trị 47 2.4.2.3 Các lệnh hàm thủ tục 51 CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG PHẦN CỨNG 54 3.1 Mơ hình máy gọt trái 55 3.2 Giới thiệu mạch điều khiển động VNH2SP30A 56 3.3 Giới thiệu Arduino Uno R3 57 3.4 Kết nối thiết bị 62 CHƯƠNG 4:LẬP TRÌNH PHẦN MỀM 64 4.1 Quy trình hoạt động máy 65 4.4 Lưu đồ giải thuật máy 65 4.5 Viết code 66 an CHƯƠNG 5:KẾT QUẢ THI CÔNG VÀ THỰC NGHIỆM 72 5.1 Mô hình sản phẩm sau hồn thành 73 5.2 Chạy thử nghiệm 75 5.3 Những hạn chế đề tài 75 5.4 Hướng phát triển 75 Tài liệu tham khảo 76 an Hình 3.7:Sơ đồ dây thiết bị với ArduinoUno R3 63 an CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH PHẦN MỀM 64 an 4.1 Quy trình hoạt động máy Khi cấp nguồn điện vào,tất cấu trở vị trí ban đầu,khi đặt trái cần gọt vào đế nhấn ON động giữ trái quay làm cấu giữ trái di chuyển xuống,đến cơng tắc hành trình tác động báo hiệu cấu giữ trái Lúc này,động dao quay làm cho dao gọt di chuyển xuống,đồng thời động xoay trái bắt đầu xoay.Khi dao gọt xuống hết hành trình cơng tắc báo động giữ trái di chuyển lên để người vận hành lấy trái ra,sau 5giây máy trở vị trí ban đầu Trường hợp cấp nguồn mà người dùng bấm ON chưa cho trái vào,sẽ có cơng tắc an tồn gần cuối hành trình di chuyển cấu giữ trái cây,giúp cho cấu không chạy liên tục khiến hư hỏng máy.Khi cơng tắc an tồn tác động,cơ cấu quay vị trí ban đầu 4.2 Lưu đồ giải thuật Dựa vào quy trình hoạt động máy,ta đưa lưu đồ giải thuật 65 an 4.5 Viết code Dựa theo lưu đồ ta có code Arduino: // Define pin VNH1 quay trai cay #define IN1 #define PWM1 #define IN2 // Define pin VNH2 dao got #define IN3 #define PWM2 #define IN4 // Define pin VNH3 giu trai cay #define IN5 #define PWM3 #define IN6 10 #define up #define dw #define on // UP // DOWN 66 an #define off boolean LS_DC_UP; boolean LS_DC_DW; boolean LS_TOUCH; boolean LS_DAO_UP; boolean LS_DAO_DW; boolean START; boolean STOP; unsigned int mode = 0; void motor_ud(boolean dir, unsigned int pwm); void motor_DAO(boolean dir, unsigned int pwm); void DC_ROT(boolean _run, unsigned int pwm); void VTBD(); void setup() { // put your setup code here, to run once: Serial.begin(9600); // pinMode Limit Switch pinMode(11, INPUT_PULLUP); pinMode(12, INPUT_PULLUP); pinMode(13, INPUT_PULLUP); pinMode(A2, INPUT_PULLUP); pinMode(A4, INPUT_PULLUP); pinMode(A0, INPUT_PULLUP);// ON pinMode(A1, INPUT_PULLUP);//OFF // pinMode VNH1 pinMode(IN1, OUTPUT); 67 an pinMode(PWM1, OUTPUT); pinMode(IN2, OUTPUT); analogWrite(PWM1, 0); // pinMode VNH2 pinMode(IN3, OUTPUT); pinMode(PWM2, OUTPUT); pinMode(IN4, OUTPUT); analogWrite(PWM2, 0); // pinMode VNH3 pinMode(IN5, OUTPUT); pinMode(IN6, OUTPUT); pinMode(PWM3, OUTPUT); } analogWrite(PWM3, 0); void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: START = digitalRead(A0); STOP = digitalRead(A1); if (!START) mode = 1; else if (!STOP) mode = 2; switch (mode) { case 0: VTBD(); break; case 1: read_LS(); 68 an if (LS_TOUCH) { motor_ud(dw, 130); DC_ROT(on, 0); } motor_DAO(dw, 0); else if (LS_DC_DW){mode=0;break; } else { read_LS(); motor_ud(up, 0); DC_ROT(on, 255); motor_DAO(dw, 90); } if (!LS_DAO_DW) mode = 3; break; case 2: motor_ud(up, 0); motor_DAO(up, 0); DC_ROT(off, 0); delay(5000); mode = 0; break; case 3: motor_ud(up, 180); motor_DAO(up, 0); DC_ROT(off, 0); delay(1000); mode = 2; 69 an break; } } void motor_ud(boolean dir, unsigned int pwm) { if (dir) { } digitalWrite(IN5, LOW); digitalWrite(IN6, HIGH); else { } } digitalWrite(IN5, HIGH); digitalWrite(IN6, LOW); analogWrite(PWM3, pwm); void motor_DAO(boolean dir, unsigned int pwm) { if (dir) { } digitalWrite(IN3, HIGH); digitalWrite(IN4, LOW); else { digitalWrite(IN3, LOW); 70 an } } digitalWrite(IN4, HIGH); analogWrite(PWM2, pwm); void DC_ROT(boolean _run, unsigned int pwm) { digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, HIGH); } (_run) ? analogWrite(PWM1, pwm) : analogWrite(PWM1, 0); void read_LS() { LS_TOUCH = digitalRead(11); LS_DAO_UP = digitalRead(12); LS_DAO_DW = digitalRead(13); LS_DC_UP = digitalRead(A2); LS_DC_DW = digitalRead(A4); } void VTBD() { read_LS(); (LS_DC_UP) ? motor_ud(up, 150) : motor_ud(dw, 0); } (LS_DAO_UP) ? motor_DAO(up, 150) : motor_DAO(dw, 0); 71 an CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THI CÔNG VÀ THỰC NGHIỆM 72 an 5.1 Mơ hình sản phẩm sau hồn thành Hình 5.1 :Hình ảnh tổng quan máy sau thi cơng 73 an Hình 5.2 :Cơ cấu dao gọt an 74 5.2 Chạy thử nghiệm Các video chạy thử nghiệm đính kèm đĩa CD Kết luận : Hiện máy cắt loại có hình dạng trịn tương đối tròn ổi,táo bom lê.Tỷ lệ cắt gọt khoảng 80% 5.3 Những hạn chế đề tài Do thân kiến thức hạn hẹp nên điều hạn chế mơ hình cịn nhiều,đặc biệt lỗi khí trở ngại lớn suốt trình thực đề tài : +Máy hoạt động rung lắc cấu giữ trái +Các trái có kích thước lớn đu đủ, dưa gang gọt cấu giữ không giữ +Cơ cấu dao chưa hoàn thiện nên khả gọt hết vỏ chưa cao +Chỉ thi cơng mơ hình thơ,các thiết kế chưa thẩm mỹ hóa +Một số phận chưa tìm nên dùng chi tiết thay khơng có tính bền vững 5.4 Hướng phát triển -Khắc phục lỗi khí để gọt loại có kích thước lớn -Tinh gọn chi tiết để thu nhỏ kích thước máy -Đưa thêm yêu cầu cắt gọt loại có vỏ dày dưa hấu -Cơ cấu dao gọt linh hoạt để gọt vỏ loại trái có hình dáng phức tạp 75 an TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.http://www.namtrung.com.vn/tai-lieu/dong-co-dien-la-gi-phan-loai-nguyen-tachoat-dong-va-ung-dung-cua-no-nhu-the-nao-73.html 2.http://vnid.vn/blog/index.php/dongcodien/ 3.https://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99ng_c%C6%A1_%C4%91i% E1%BB%87n_m%E1%BB%99t_chi%E1%BB%81u 4.http://tailieu.tv/tai-lieu/bai-giang-cac-phuong-phap-dieu-chinh-toc-do-dong-codien-mot-chieu-19257/ 5.http://doc.edu.vn/tai-lieu/cac-phuong-phap-dieu-khien-toc-do-dong-co-dien-1chieu-81930/ 6.http://hshop.vn/products/mach-dieu-khien-dong-co-vnh2sp3030a 7.http://arduino.vn/reference/xung-pwm 8.http://codientu.org/threads/485/ 9.http://tbe.vn/chia-se-kien-thuc/7056-phuong-phap-dieu-xung-pwm-la-gi.html 10.http://arduino.vn/bai-viet/40-ban-co-biet-arduino-la-gi-khong-tim-hieu-them 11.http://arduino.vn/bai-viet/427-su-sang-tao-qua-cac-phien-ban-phan-cung-cuamach-tu-dong-arduino 12.http://arduino.vn/reference 76 an an