Máy ấp trứng tự động mini

Lời nói đầuNgày nay,nông nghiệp đang phát triển theo xu hướng hiện đại hóa sản xuất với nhiều trang trại có quy mô lớn trồng nhiều loại cây và nuôi nhiều loại con đặc biệt là các loại gi

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Trần Văn Mạnh Phạm Xuân Phước Hoàng Văn Minh

Lớp: CĐT 2 – K13

Lời nói đầu

Ngày nay,nông nghiệp đang phát triển theo xu hướng hiện đại hóa sản xuất với nhiều trang trại có quy mô lớn trồng nhiều loại cây và nuôi nhiều loại con đặc biệt là các loại gia cầm và thủy cầm.Với việc cần có số lượng lớn các loại gia cầm như vậy việc

ấp trứng để phát triển số lượng đàn gia cầm thủy cầm là vấn đề rất quan trọng mà để

ấp tự nhiên thì sẽ rất tốn thời gian cho một lứa gia cầm, thủy cầm và hiệu quả kinh tế không cao.Vì vậy, chúng ta cần phải phải chế tạo lò ấp trứng để giải quyết vấn đề

đó Và đối với lò ấp trứng yêu cầu kĩ thuật quan trọng nhất là phải ổn định nhiệt trong lò.Và đây cũng là vấn đề cần giải quyết trong đề tài bộ môn Đo lường và Cảm biến

Đồ án được thực hiện với nhiều tài liệu tham khảo và được chia làm 3 phần chính: -Tổng quan về lò ấp trứng

-Xây dựng lò ấp trứng công nghiệp

-Kết luận

Hà Nội, ngày 4 tháng 12 năm 2013

Nhóm sinh viên thực hiên:

Trần Văn Mạnh Phạm Xuân Phước Hoàng Văn Minh

MỤC LỤC

Lời nói đầu 2

Chương I: Giới Thiệu Chung 5

1.1 Giới thiệu chung về đề tài 5

1.2 Các vấn đề đặt ra 5

1.2.1.Đặt vấn đề: 5

1.2.2.Giải quyết vấn đề: 5

1.3 Phương pháp nghiên cứu 5

1.4 Phạm vi giới hạn nghiên cứu 6

Chương II: Tổng Quang Về Lò Ấp Trứng Gà Loại Nhỏ 7

2.1 Lịch sử phát triển lò ấp trứng 7

2.2 Cấu tạo của lò ấp trứng 8

2.2.1.Thùng máy và giàn khay trứng 8

2.2.2.Bộ tạo nhiệt và bộ điều nhiệt 9

2.2.3.Bộ tạo ẩm 9

2.2 4.Bộ thông gió và bộ điều gió 9

2.2.5.Bộ đảo trứng 9

2.2.6.Bộ điều khiển và báo hiệu 9

2.2.7.Bộ phận phụ trợ 10

Chương III: Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống 11

3.1 Mô hình cơ khí 11

3.2 Mô hình điều khiển 12

3.3 Mô phỏng điều khiển 13

Chương IV: Thiết Kế Hệ Thống 20

4.1 Lựa chọn linh kiện 20

4.1.1)Cảm biến nhiệt độ LM335 20

4.1.2)Bộ chuyển đổi ADC0804 20

4.1.3 Cảm biến độ ẩm: 21

4.1.4 Các thiết bị khác 22

4.2 Thiết kế và chế tạo 22

4.2.1 Khối cảm biến và ADC 22

4.2.2.Khối xử lý và nút ấn 22

4.2.3.Khối điều khiển quạt đèn 24

4.2.4.Khối hiển thị 25

4.2.5.Khối nguồn 26

4.3 Thiết kế sơ đồ khối 26

I)Thiết kế sơ đồ khối 26

Kết Luân 28

Chương I: Giới Thiệu Chung 1.1 Giới thiệu chung về đề tài

Trong nhiều năm qua ngành nông nghiệp nước ta có nhiều những thành tựu vượtbậc, không chỉ đủ cung cấp nguồn lương thực, thực phẩm cho đất nước mà còn xuấtkhẩu ra thị trường thế giới Với thành tựu to lớn đó, chúng ta phải kể đến ngành chănnuôi gia cầm đã góp phần quan trọng cho nền kinh tế quốc dân Sự phát triển củangành chăn nuôi nói chung và ngành chăn nuôi gia cầm nói riêng đã đem lại lợi íchkinh tế cho các hộ nông dân, từng bước xoá đói giảm nghèo và ngày càng có nhiều hộgia đình làm giàu trên mảnh đất của mình nhờ vào kinh tế trang trại Ngày nay, nềnkinh tế trang trại được phát triển rộng rãi trên cả nước với quy mô vừa và lớn do đóvấn đề con giống là hết sức bức xúc ấp trứng nhân tạo bằng máy ấp công nghiệp làphương pháp tối ưu để sản xuất con giống trong thời gian ngắn, tỷ lệ ấp nở cao, đặcbiệt có thể ấp được một số lượng trứng lớn, và chất lượng con giống được nâng cao.Chính vì vậy việc để đáp ứng được nhu cầu thiết thực trên nhóm chúng em đã nghiêncứu và chế tạo ra lò ấp trứng mini cho hộ gia đình

1.2 Các vấn đề đặt ra

1.2.1.Đặt vấn đề:

Như chúng ta đã biết điều khiển tự động đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại Một trong yếu tố được điều khiển tự đông nhiều là nhiệt độ.Để làm được điều đó chúng ta cần phải sử dụng các thiết bị đo và điều khiển tự động ví

dụ như cảm biến, rơle, ADC…Một trong những ứng dụng quan trọng và phổ biến nhất của điều khiển tự đông nhiệt độ là ứng dụng để điều khiển nhiệt độ trong lò ấp trứng công nghiệp Với ưu điểm của lò ấp trứng công nghiệp là tỉ lệ ấp thành công lớn, cho hiệu quả kinh tế cao Vì vậy hệ thống lò ấp trứng công nghiệp ứng dụng rộng rãi trong phát triển kinh tế địa phương

+Ưu điểm: đo và điều khiển nhiệt độ chính xác, , tỷ lệ nở cao, đem lại hiệu quả kinh tế phù hợp với sản suất số lượng lớn và các lò ấp công nghiệp chủ yếu thường sử dụng phương pháp này.

+Nhược điểm: cần phải có kiến thức sâu rộng điện tử, cảm biến, vi xử lý, lập trình

1.3 Phương pháp nghiên cứu

1.4 Phạm vi giới hạn nghiên cứu

Vì điều kiện thời gian và chi phí hạn chế, mặt khác do nghiên cứu về máy ấp trứng là một đề tài lớn nên chúng em tập trung và nghiên cứu và chế tạo máy ấp trứng loại nhỏ cho hộ gia đình

Máy có công suất nhỏ,và số lượng trứng từ 50-100 quả cho một lần ấp

Chương II: Tổng Quang Về Lò Ấp Trứng Gà Loại Nhỏ

2.1 Lịch sử phát triển lò ấp trứng

Trong các sách gia cầm ngày nay, chúng ta vẫn nghe nói rằng phương pháp ấp trứngnhân tạo cổ xưa nhất được phát minh ở Ai Cập Diodorus Siculus (sử gia Hy Lạp) viết

về điều này trong thời của mình – từ năm 80 đến 20 trước công nguyên Những tác giả

cổ hơn, chẳng hạn như Aristotle và Pliny, viết rằng người Ai Cập từ lâu đã sử dụngmột loại “lò” đặc biệt để ấp trứng gia cầm, nhưng không ai biết rõ quy trình này Điềuduy nhất mà mọi người biết là phân lạc đà được sử dụng để cung cấp nhiệt cần thiết

cho việc ấp ( hình 2.1).

Hình 2.1 Lò ấp trứng cổ đại

Vào thời đó, nhiều nhà phát minh cố gắng chế tạo máy ấp trứng dựa trên phương phápcủa người Ai Cập Nỗ lực đầu tiên được thực hiện bởi Jean Baptiste Della Porta vàonăm 1588 ở Ý Ông bị buộc phải ngưng công việc bởi Tòa án Dị giáo Tây Ban Nha

Ở Mỹ, Lyman Byce, một thanh niên 26 tuổi người Canada, người đến Petaluma đểchữa bệnh, đã phát minh ra lò ấp điều khiển nhiệt độ vào năm 1879 cùng với IsaacDias, một nha sĩ địa phương Cha của Byce nuôi gà và dùng phân gia súc để sưởi ấmchuồng Với hình ảnh đó trong đầu, anh phát minh ra cách ấp nhân tạo trứng gà Lò ấpnày là một đột phá trong ngành công nghiệp gia cầm Mỹ, nhanh chóng đánh dấuPetaluma trên bản đồ như là “Rổ trứng của thế giới”

Và với sự phát triển không ngừng của nền công nghiệp hiện nay lò ấp trứng đãđược cải tiến nhân rộng về hiệu quả và năng suất cao khác xa vưới lò ấy trứng của nhàphát minh ra nó và đây là kết quả đã được kết tụ của nhiều năm qua

Hình 2.2 lò ấp trứng hiện đại

2.2 Cấu tạo của lò ấp trứng

2.2.1.Thùng máy và giàn khay trứng

-Thùng máy thường có dạng hình hộp bằng gỗ và có thể bọc tôn, nhôm ngoài mặt đáy

để tăng cứng vững, có cửa lớn phía trước để đưa trứng vào ra, có cửa kính để quan sát trong máy, nhiệt kế, ẩm kế; có cửa sổ phía sau để mở và chăm sóc máy bên trong Ngoài ra còn có cửa thoát gió, thoát khí thải trong máy.

-Giàn là một bộ khung, thường bằng kim loại, để đặt các khay trứng, có thể xoay nghiêng bên phải, bên trái để đảo trứng Giàn thường có 2 kiểu: giàn trống và giàn tầng.

-Khay xếp trứng ấp (khay ấp) thường hình chữ nhật, bằng gỗ, kim loại hoặc nhựa có những thanh ngăn giữ trứng Khe giữa các thanh có thể thay đổi rộng hẹp để phù hợp kích thước to nhỏ của các loại trứng.

-Khay xếp trứng nở (khay nở) cũng hình chữ nhật, có đáy bằng lưới thép (lỗ vuông hoặc tròn) Khi tới ngày nở trứng được chuyền từ các khay ấp sang khay nở để việc nở của trứng được dễ ràng Khi đảo trứng, các khay ấp sẽ nghiêng cùng với khung giàn một góc 45-47 0 so với mặt ngang, lần lượt theo 2 phía đối xứng.

2.2.2.Bộ tạo nhiệt và bộ điều nhiệt

Bộ tạo nhiệt làm việc theo các nguyên lý sau:

- Bằng nước nóng: nước đun ngoài đổ vào bình tạo nhiệt đặt trong máy, phía trên

- Nước nóng đun bằng đèn dầu: nước nóng lưu thông theo ống dẫn trong máy bằng cách đối lưu để cấp nhiệt cho trứng.

- Bằng điện: dùng các dây điện trở đốt nóng, khi có dòng điện qua sẽ toả nhiệt cho máy.

Bộ điều nhiệt thường gồm một bộ cảm biến nhiệt đặt trong máy, tác động vào bộ đóng ngắt mạch điện cung cấp cho dây điện trở tạo nhiệt.

Ở máy ấp trứng bằng nước nóng và đun đèn dầu thường dùng bộ cảm biến nhiệt kiểu bầu ête để tác động vào bộ phận đóng mở ống khói nóng của đèn dầu đun nước, nhờ đó mà tự động điều nhiệt được

2.2.3.Bộ tạo ẩm

Làm việc theo nguyên lý sau:

- Dẫn nước hay đổ nước vào máng tạo ẩm đặt trong máy để nước bốc hơi tạo ẩm Cách này thủ công, đơn giản, không đảm bảo tốt yêu cầu độ ẩm ổn định, khó điều ẩm tốt được.

- Vung nước qua cánh quạt trong máy, nước từ bình chứa đặt cao hay từ mạng ống cung cấp chung của trại, qua van nước, ống dẫn vào bầu, để rồi theo ống dẫn hàn dọc các cánh quạt gió mà vung ra xung quanh, xuyên qua các lỗ nhỏ của vành lưới thép bao xung quanh, sẽ tạo thành lớp sương mù gây ẩm trong máy.

2.2 4.Bộ thông gió và bộ điều gió

-Bộ thông gió ở các máy ấp trứng đều là quạt hướng trục,

lắp ở giữa thành sau bên trong máy Cửa hút gió được bố trí gần trục quạt có nắp điều gió, điều chỉnh độ mở bằng tay Cửa thoát gió thường bố trí trên nóc máy hay ở thành trước máy, có nắp điều gió, đóng mở bằng tay.

2.2.5.Bộ đảo trứng

Bao gồm có các nguyên lý làm việc sau:

- Động cơ điện quay: dùng cho mọi kiểu giàn trứng, thường gồm động cơ điện, bộ giảm tốc, bộ truyền động và cụm tiếp điểm cuối.

- Dây kéo: dùng ở một số máy ấp trứng cỡ nhỏ, trong đó khay trứng có các đũa tròn xoay được, quấn một dây chung sao cho khi đảo, ta kéo một đầu dây thì các đũa xoay

đủ để khay trứng xoay theo một góc nào đó.

- Tay quay: dùng ở máy ấp trứng có giàn trống, dùng tay quay trống nghiêng một góc 45-47 0 (so với mặt nằm ngang) lần lượt cả hai phía theo từng thời gian qui định.

2.2.6.Bộ điều khiển và báo hiệu

Thường bao gồm: những bộ khởi động từ, những cụm tiếp điểm tổng, những rơle điện

từ, cầu chì, nút bấm, cụm đầu nối điện, chuông đèn báo hiệu.

2.2.7.Bộ phận phụ trợ

Máy ấp trứng còn có những bộ phận phụ trợ như: giàn chuyển trứng, bộ bánh

xe chuyển giàn trứng, bàn chuyển trứng, thang, dụng cụ soi trứng.

Chương III: Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống3.1 Mô hình cơ khí

( hình 3.3 mô hình cơ khí )

3.2 Mô hình điều khiển

Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển nhiệt độ

3.3 Mô phỏng điều khiển

9 11

10 9

11 12 XTAL2

18 XTAL1 19

ALE 30 EA 31 PSEN 29

RST 9

P0.0/AD0 39P0.1/AD1 38P0.2/AD2 37P0.3/AD3 36P0.4/AD4 35P0.5/AD5 34P0.6/AD6 33P0.7/AD7 32

P1.0/T2 1 P1.1/T2EX 2 P1.2 3 P1.3 4 P1.4 5 P1.5 6 P1.6 7 P1.7 8

P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT0 12P3.3/INT1 13P3.4/T0 14P3.7/RD 17P3.6/WRP3.5/T1 1615 P2.7/A15 28

P2.0/A8 21P2.1/A9 22P2.2/A10 23P2.3/A11 24P2.4/A12 25P2.5/A13 26P2.6/A14 27U1

AT89C52

X1 12HZ

R2 4,7k R3

4,7k

U12 NOT U13 NOT

U14 NOT U15 NOT

20.0

DQ

2 VCC3 GND 1 U18

DS18B20

R4 10k R5

*********************************************************************

*********

// KHAI BAO BIEN, MANG

unsigned char so1[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; int nhiet_thuc,k,d,i;

// KHAI BAO HAM, CHUONG TRINH CON

unsigned char Data,Display,time,index,set,bat_nhay,read_time;

unsigned char i=0;

unsigned char dat = 0;

unsigned char i=0;

for (i=8; i>0; i )

set++;

delay(1000); while(Set==0);delay(1000);

if(set==2) {set=0; }}

if(!Up) { nhiet_thuc=nhiet_thuc+1; delay(9000); }if(!Down) { nhiet_thuc=nhiet_thuc-1; delay(9000); }

}}

Chương IV: Thiết Kế Hệ Thống4.1 Lựa chọn linh kiện

4.1.2)Bộ chuyển đổi ADC0804

Chíp ADC0804 là bộ chuyển dổi tương tự sổ trong họ các loại ADC800 từ hãng National Semiconductor Nó cũng có nhiểu hãng sản xuất khác sản xuất, nó làm việc với +5V và độ phân giải 8 bít Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là yếu tố quan trọng khác khi đánh giá bộ ADC Thời gian chuyển đổi được định nghĩa như là thời gian mà bộ ADC cần đẻ chuyển một đầu vào tương tự một số nhị phân

Sơ đồ chân ADC 0804

4.1.3 Cảm biến độ ẩm:

Độ ẩm có mặt khắp mọi nơi trong khí quyển Độ ẩm đóng vai trò quan trọng đối với

cơ thể sống Việc đo độ ẩm khó khăn hơn việc đo các đại lượng khác như lưu lượng, nhiệt độ, mức và áp suất Lý do chủ yếu là giới hạn độ ẩm rất rộng từ vài phần triệu đến hơi nước ở 100 o C Do vậy cần có nhiều kỹ thuật và dụng cụ đo độ ẩm khác nhau, vấn đề là cần chọn kiểu cảm biến và phương pháp đo thích hợp đối với từng hoàn cảnh cụ thể.Các thông số đặc trưng cho độ ẩm:

- Áp suất hơi bão hòa P s (T) là áp suất hơi nước ở trạng thái cân bằng với nước ở nhiệt độ T đây là giá trị lớn nhất mà áp suất riêng phần P v có thể đạt tới ở nhiệt độ T, trên áp suất này sẽ xảy rag hiện tượng ngưng tụ.

- Độ ẩm tương đối RH% là tỉ số giữa áp suất riêng của hơi nước và áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ T.

RH%=P v /P s (T).100 -Nhiệt độ tạo sương T d ( o C) là nhiệt độ cần phải làm lạnh không khí ẩm xuống tới

đó để đạt được trạng thái bão hòa

P v =P s (Td)

- Nhiệt độ ẩm T h ( o C) là nhiệt độ cân bằng của một khối lượng nước hóa hơi và không khí trong trường hợp nhiệt lượng cần thiết để hóa hơi

 Các loại ẩm kế có thể được chia ra làm 2 loại chính:

+ Ẩm kế dựa trên nguyên lý đo tính chất của vật liệu có liên quan đến độ ẩm gồm có: ẩm kế biến thiên trở kháng, ẩm kế tinh thể thạch anh…

+ Ẩm kế dựa trên nguyên lý vật lý cho phép xác định trực tiếp độ ẩm Gồm có: ẩm

kế ngưng tụ, ẩm kế điện ly…

4.2.1 Khối cảm biến và ADC

Thông qua cảm biến LM 335 đọc nhiệt độ từ môi trường đưa ra tín hiệu điện áp.Dùng

3 IC OP07 khuếch đại và trừ điện áp Sau đó đưa điện áp vào bộ chuyển đổi ADC (chân số 6 ) của ADC 804.

LM335 là cảm biến nhiệt độ có thể hoạt động đến 150 0 C Tương ứng với nhiệt độ 0 0 K thì LM335 cho ra điện áp 0.Cứ tăng 1 0 C thì điện áp ra tăng 10mV Tín hiệu điện áp từ LM335 đưa qua bộ khuếch đại đệm đảo U3 đưa vào mạch trừ U2 để trừ đi 2,73 V từ U1 Sau khi qua mạch trừ thì đưa vào ADC0804 để chuyển đổi sang số Dùng mạch trừ đo LM335 khi ở 0 0 C thì điện áp ra nên là 0V thì phải trừ đi 2,73V ADC có nhiệm

vụ đổi tín hiệu tương tự này ra số nhị phân để xử lý đọc được ADC hoạt động nhờ vào 2 bộ dao động( một cho bộ biến đổi và một cho bộ đọc ghi)

4.2.2.Khối xử lý và nút ấn

Bộ cảm biến nhiệt LM335 sẽ thay đổi trở kháng theo nhiệt độ, sự thay đổi này được chuyển thành điện áp để có thể sử dụng cho ADC0804 có độ phân giải 8 bit và LM335 tạo điện áp 10mV cho mỗi sự thay đổi 1 0 C Vi xử lý sẽ lưu giữ giá trị đọc về từ ADC của khối cảm biến nhiệt và chuyển đổi ADC

-Ba nút ấn (SW2,SW3,SW4) dùng để tăng giảm và nhập nhiệt độ chuẩn

4.2.3.Khối điều khiển quạt đèn

4.2.4.Khối hiển thị

4.2.5.Khối nguồn

4.3 Thiết kế sơ đồ khối

I)Thiết kế sơ đồ khối

- Hệ thống lò ấp trứng sử dụng : Bô điều khiển, đèn, quạt, cảm biến nhiệt độ, cảm biến

độ ẩm, rơ le , màn hình hiển thị LCD, ADC.

- Bóng đèn sử dụng để cung cấp nhiệt cho hệ thống, cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ đo nhiệt độ trong lò ấp trứng và truyền dữ liệu đến Bộ điều khiển thông qua bộ ADC nếu

dữ liệu truyền đến khác so với dữ liêu chuẩn thì Bộ điều khiển nhiệt độ sẽ phát tín hiệu đến Rơle điều khiển Rơle hoạt động đồng thời Bộ điều khiển nhiệt độ cũng truyền tín hiệu ra màn hình hiển thị LCD

- Bộ cảm biến độ ẩm dùng để đo độ ẩm trong lò ấp trứng nếu độ ẩm trong lò dưới ngưỡng cho phép thì Bộ điều khiển sẽ truyền tín hiệu đến hệ thống phun sương làm tăng độ ẩm trong lò ấp, nếu độ ẩm trong lò ấp trên ngưỡng cho phép thì Bộ điều khiển nhiệt độ sẽ truyền tín hiệu đến

- Một điều rất quan trọng là hệ thống quạt gió giúp không khí lưu thông trong lò ấp

vì không khí rất cần cho sự trao đổi khí của phôi trứng