Thiết kế máy rang lạc và hệ thống điều khiển tự động

Ở Việt Nam, Lạc là nông sản phổ biến cho những giá trị thương mại cao. Nhưng do nhiều hạn chế về kỹ thuật trong sản xuất hay chế biến dẫn đến hiệu quả kinh tế còn thấp Ngày nay khoa học kỹ thuật phát triển trong tất cả các nghành, các lĩnh vực.Đăc biệt là nghành cơ khícơ điện tử. Đây là một trong những nghành then chốt thúc đẩy sự phát triển của đất nước trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Muốn đạt điều đó thì vấn đề đặt ra ở đây phải có trang bị và nguồn nhân lực.Nguồn nhân lực có trình độ về chuyên môn kỹ thuật mới có thể phân tích tổng hợp các yêu cầu đặt ra, để từ đó đua ra đường lối công nghệ hợp lý phục vụ cho nhu cầu sản xuất. Do đó máy rang lạc ra đời một sản phẩm từ sự tiếp thu những thành học kỹ thuật mang lại, là loại máy tạo ra phục vụ cho cuộc sống, mang lại hiệu quả kinh tế cho những người nông dân, rút ngắn thời gian làm việc.

CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 – Giới thiệu chung Ở Việt Nam, Lạc nông sản phổ biến cho giá trị thương mại cao Nhưng nhiều hạn chế kỹ thuật sản xuất hay chế biến dẫn đến hiệu kinh tế thấp Ngày khoa học kỹ thuật phát triển tất nghành, lĩnh vực Đăc biệt nghành khí-cơ điện tử Đây nghành then chốt thúc đẩy phát triển đất nước thời kì công nghiệp hóa đại hóa đất nước Muốn đạt điều vấn đề đặt phải có trang bị nguồn nhân lực Nguồn nhân lực có trình độ chuyên môn kỹ thuật phân tích tổng hợp yêu cầu đặt ra, để từ đua đường lối công nghệ hợp lý phục vụ cho nhu cầu sản xuất Do máy rang lạc đời- sản phẩm từ tiếp thu thành học kỹ thuật mang lại, loại máy tạo phục vụ cho sống, mang lại hiệu kinh tế cho người nông dân, rút ngắn thời gian làm việc 1.2– Sơ lược lạc Hình 1- Củ lạc (đậu phộng) Lạc hay gọi đậu phộng, lạc hoa sinh (Trung Quốc), … Có tên khoa học Arachis hypogea Linn, họ bướm Fabaceae Papilionaceae Lạc loain thảo, sống hang năm, thân mọc thẳng, mọc bám sát dài 0,30-0,54m, có tới 0,60-0,80m Không phải ngẫu nhiên mà lạc người Trung Quốc đặt cho tên thật đẹp hoa sinh, trường sinh, đường nhân đậu… Các phận lạc dùng làm thuốc quý cây, lá, củ, nhân màng bọc Không phải ngẫu nhiên mà lạc người Trung Quốc đặt cho tên thật đẹp hoa sinh, trường nhân, dầu lạc… có tác dụng dưỡng huyết, bổ tỳ, nhuận phế, hóa đàm chữa số bệnh thai phụ bị phù, loét dày hành tá tràng Lạc loại đậu dồi nguồn protein Người ta không ăn lạc rang khô luộc, mà dùng để chế biến thành lạc sấy giòn, bơ lạc, kẹo lạc,…Không thức ăn bổ dưỡng, kiểu ăn nhẹ mang lại nhiều lợi ích khác sức khỏe Với tầm quan trọng việc sản xuất lạc nên diện tích trồng lạc tăng lên nhiều, hình thành vùng chuyên canh lạc Để tăng xuất ngày cao giá thành đầu tư giảm biện pháp cách tác tiên tiến, loại giống cho suất cao ứng dụng vào sản xuất Trong công tác thu hoạch máy móc tiên tiến đưa vào sử dụng, nhờ sản phẩm làm có chất lượng tốt hơn, lượng nhân công lao động giảm , dãn tới giá thành giảm, tang tính cạnh tranh hang hóa nước ta trình hội nhập 1.3– Các vấn đề đặt - Các máy rang lạc tự động bán thị trường đạt độ hoàn thiện kết cấu tính Nhưng máy phát triển công ty có kinh nghiệm việc chế tạo sản phẩm dạng Với đề tài tốt nghiệp, việc thiết kế chế tạo mô hình máy, nhóm gặp nhiều vấn đề cần giải quyết: - Trước tiên, công nghệ dùng để phát nhiệt, cụ thể đề tài dung maixo nhiệt Các maixo nhiệt bán thị trường sử dụng nhiều công nghệ khác nhau, với giá cả, độ tin cậy, tốc độ xử lý khác - Trong việc thiết kế chế tạo hệ thống khí phải xác, đảm bảo cho máy chạy êm, không bị kẹt trình hoạt động Đặc biệt việc thiết kế hệ thống đảo chiều giữ khoảng cách phận nhiệt phận khác -Việc xây dựng thuật toán điều khiển phương pháp điều khiển cho máy gặp nhiều vấn đề khó khăn, vừa phải đảm bảo điều khiển cho máy hoạt động xác, dự phòng lỗi xảy máy hoạt động, vừa phải cho việc lập trình đơn giản - Cơ cấu chấp hành sử dụng máy động DC, cần điều khiển xác - Máy phải tuyệt đối an toàn, có độ tin cậy cao 1.4 – Phương pháp nghiên cứu Máy rang lạc tự động sản phẩm phát triển thị trường, sản phẩm điện tử, nên trình làm đồ án, nhóm áp dụng phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu mô hình máy bán có sẵn thị trường, kết cấu, giao diện, tính máy Từ áp dụng để thiết kế giới hạn đề tài Áp dụng phương pháp luận thiết kế điện tử vào thiết kế máy, cụ thể là: Thiết kế theo tuần tự, đồng thời Mô hình hóa phần cơ, mô hóa phần điện, tối ưu hóa trước hoàn thiện thiết kế trước chế tạo Chế tạo mẫu chi tiết chưa đảm bảo hoạt động mong muốn, chưa thiết kế hệ thống thật trước đó, chế tạo mẫu mạch điện Sau cùng, chế tạo thật mô hình máy 1.5 – Phạm vi giới hạn đề tài Máy rang lạc tự động máy có ứng dụng lớn cải tiến suất lao động góp phần thúc đẩy trình đại hóa sản suất nông nghiệp Tuy nhiên phạm vi đồ tài kết thúc môn học với giới hạn thời gian, tài tầm hiểu biết nhóm thiết kế mô hình đơn giản với tính sau : - Tự động dừng hoạt động đáp ứng thời gian để lạc đủ chín Đảo chiều theo chu kỳ để đảm bảo lạc chín Lắc đổ lạc CHƯƠNG II – TỔNG QUAN VỀ MÁY RANG LẠC 2.1 – Máy rang lạc tự động Máy rang lạc tự động sản phẩm tự động hóa phổ biến giới Ở nước phát triển Nhật, Mỹ, EU…., sản phẩm trở lên thông dụng với người dân Các loại máy đa dạng chủng loại mẫu mã … Và máy bán vàng tự động Các loại máy giới hoàn thiện kết cấu, tính sử dụng, độ hoàn thiện, đa dạng công nghệ nhận biết Về máy rang lạc tự động gồm phận khoang máy chứa sản phẩm, cấu đốt nhiệt, cấu đảo chiều, tủ điều khiển 2.2 – Các phương pháp rang đặc điểm lạc rang Từ xưa đến Lạc rang ăn phổ biến bữa ăn bữa tiệc, liên hoan, v.v… Vậy người ta chế biến ăn ? Qua tìm hiểu chúng em xác định phương pháp rang lạc sau : Phân loại theo củ lạc, ta chia thành phương pháp rang lạc Đó rang lạc vỏ rang hạt lạc loại bỏ vỏ + Rang lạc vỏ: Sau củ lạc làm hết lớp vỏ bên ngoài, trực tiếp làm chín nhiệt cung cấp Phương pháp có ưu điểm hạt lạc sẽ bên lớp vỏ, giữ nhiệt lâu Giảm bớt thời gian công đoạn loại bỏ vỏ bỏ qua Khi ăn đến đâu bóc vỏ đến Rất phù hợp với nhà hang, quán nhậu, v.v… Nhưng bên cạnh Phương pháp tốn nhiều thời gian Và cần nhiều lượng nhiệt để làm chín hạt lạc, gây tốn Hình 2.1 – Lạc sau rang vỏ + Rang hạt lạc ( lạc loại bỏ vỏ) hạt lạc làm chín trực tiếp nhiệt sau loại bỏ vỏ Phương pháp có ưu điểm làm cho hạt lạc chín đều, đặt biệt lớp vỏ mỏng hạt lạc tiếp xúc với nhiệt có thơm giúp cho người ăn có cảm giác ngon miệng Và ta dễ dàng loại bỏ hạt không đạt chất lượng trước rang.,lạc bị nóng dẫn đến bị cháy Hình 2.2 – Lạc rang sau bỏ vỏ - Phân loại theo trình rang lạc : Ta chia phương pháp rang thủ công rang tự động - Rang thủ công : Cần có người trực tiếp rang lạc phải có mặt suốt trình rang lạc Phương pháp đảm bảo chất lượng sản phẩm sau hoàn thành Dễ dàng tùy chỉnh độ chín hạt lạc ( chín tới hay chin kĩ) Nhưng phương pháp tốn thời gian người lao động phải cần có người lại liên tục đảo lạc Rang lạc nhiệt độ từ 190-230 thời gian khoảng 30-35 phút Sau rang hạt lạc từ 14-23% trọng lượng ( lượng nước bị bốc ) lại tích hạt nở khoảng 40-60% so với hạt xanh Hình 2.3 – Rang lạc thủ công + Rang tự động : Ngày có số máy rang lạc tự động xuất Những máy giúp người nhiều việc rang lạc -Rang lạc thùng quay sử dụng nhiệt than: Lò than đá thường mức 500-600 Thân lò có bể thổi lửa, đưa máy rang qua nằm trọng tâm với lò, cho lạc vào buồng rang khởi động Motor kéo đầu giảm tốc qua đến nhông truyền kéo thùng rang có cần gạt để giữ thùng quay đứng lại rang xong, nòng trộn quay 30 tua/phút Khoảng 40-45 phút, hạt lạc chín, giảm lửa, đưa nòng rang qua máy trộn, cho hạt lạc xuống để vừa trộn vừa giải nhiệt Ngoài ra, máy rang đậu nành, đậu đỏ, đậu xanh, hạt dưa… Máy cao 4m, ngang 1,6m, dài 4m 2.3 – Cảm biến nhiệt độ Trong đề tài chúng em sử dụng cảm biến nhiệt PT100 để thiết kế Hình 2.4 – Cảm biến nhiệt PT100 + Dây cảm biến nhiệt PT100 bao gồm đầu dò ống trụ có đường kính 4mm chiều dài ống trụ 30mm ,2 dây đầu có chiều dài 70cm + Dải nhiệt độ đo từ -200ºC đến 500ºC + Nguyên tắc hoạt động : Khi có thay đổi nhiệt độ đầu dò dẫn đến thay đổi điện trở ống trụ Mỗi giá trị nhiệt độ khác tương ứng với giá trị điện trở khác nhau.Ở 10 ºC đo giá trị điện trở RPT100 =107,6 Ω Khi tăng 1ºC RPT tăng sấp xỉ 0,4Ω 2.4 – Bộ điều khiển nhiệt phương pháp cấp nhiệt Sử dụng dây mai xo xoắn ( hình 2.5 ) để đáp ứng công suất 3KW/giờ, mẻ rang tương đương 15kg lạc rang 40-55 phút Hình 2.5 – Mai xo xoắn Để đạt nhiệt độ mong muốn, cần thiết kế lò có công suất đủ lớn, phụ thuộc vào thể tích lò Sử dụng dây (ứng với điện áp 220V AC), chỗ nối vùng gia nhiệt Mối nối thực bên lò, cách xa chỗ có nhiệt độ cao tìm cách giảm điện trở tiếp xúc giảm nhiệt độ cho mối nối Ví dụ: bắt vít đồng vào đồng + Sử dụng quạt tản nhiệt phía mai xo để tăng khả làm nóng nhanh lồng rang Trên thị trường nay, loại máy rang lạc sử dụng nhiều khu chế xuất nhà máy sản xuất thức ăn, bánh kẹo Đó hệ thống hoàn toàn tự động Tất thông số nhập vào lần xử lý suốt trình làm việc Ưu điểm : + Hệ thống tự động hoàn toàn + Hoạt động liên tục, xảy cố + Hệ thống bền, có khả chống bị phá hoại cao + Sử dụng nhiệt độ 220V 380V Nhược điểm : + Hệ thống đắt + Sử dụng quy mô sản xuất lớn Một số máy rang lạc thị trường : + Máy rang lạc CH 25: Điện áp : 220v 380v, Công suất : 400w, Bộ điện trở 5Kw, Năng suất 810kg/mẻ, Kích thước 970x470x1000mm, Trọng lượng 72kg + Máy rang LQ100: Nhiệt độ rang : 0-300 độ Nguồn điện: 380V Công suất gia nhiệt: 12-24kw Công suất động cơ: 1.5kw Kích thước máy: 1550 x 1080 x 1750 mm Kích thước thùng rang: đường kính 780 x 1200 mm Độ dày: INOX 10 mm Trọng lượng : 420kg Độ cao bánh xe: 100 mm Đặc điểm: Tự động điều chỉnh nhiệt độ, gió nóng tuần hoàn Công suất 100kg/mẻ 2.5 – Bộ điều khiển máy Sử dụng chip Atmega8 làm chíp điều khiển 10 UA t UB t t Udk Urc UD t UE UF t Xdk t Ud t t1 t2 t3 t4 t5 Hình 2.16 – Giản đồ phát xung mạch chỉnh lưu Trong đề tài, với động tương đối nhỏ, nhóm sử dụng phương pháp điều khiển tốc độ phương pháp PWM, mạch công suất mạch cầu H, tích hợp IC L298 CHƯƠNG III – MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 3.1 – Mô hình hóa hệ thống điều khiển 3.1.1 – Mạch nguyên lý hệ thống điều khiển 29 Hình 3.1 – Mạch nguyên lý 3.2 Mô trình cung cấp nhiệt qua đồ thị Quá trình rang lạc cung cấp nhiệt từ 0°C – 220°C Thời gian rang 30-40 phút Sau rang hạt lạc nở khoảng từ 20% - 37% bù lại hạt lạc 14% - 24% trọng lượng Khi rang độ ẩm lại 0,5% vừa tạo phản ứng este hóa có mùi thơm 30 Nhiệt độ ( ° C) 220 O Phút Hình 3.2 – Biểu đồ khái quát trình rang Quá trình cung cấp nhiệt chia làm giai đoạn sau : + Giai đoạn : Rang nhiệt độ từ 0°C - 100°C Trong giai đoạn đầu làm nóng lạc lên nhằm làm bay nước củ lạc, hạt lạc teo nhỏ lại ( trình nước hạt lạc tươi ) Giai đoạn quan trọng, phải biết cách rang cho dòng khí nóng đối lưu nhiệt tối đa, có nghĩa hạt lạc phải đầy đủ nhiệt, không hạt hạt nhiều ảnh hưởng đến trình rang chất lượng hương vị lạc sau t°C 100 85 31 Phút O 10 15 Hình 3.3 – Biểu đồ mô giai đoạn + Giai đoạn : Tăng nhiệt độ rang từ 100°C - 150°C Trong giai đoạn này, trình hấp thu nhiệt bốc nước hạt lạc diễn mạnh, có thay đổi lớn thể tích hạt t°C 150 100 O 15 25 phút Hình 3.4 – Biểu đồ mô giai đoạn + Giai đoạn : Rang lạc 190 °C Giai đoạn kéo dài khoảng phút Hạt lạc chuyển sang màu nâu nhạt,thể tích hạt tăng từ 15%-20% Bề mặt hạt lạc bắt đầu xuất đường gân có mùi thơm đặc trưng t°C 150 190 O 32 25 32 phút Hình 3.5 – Biểu đồ mô giai đoạn + Giai đoạn cuối : Tăng nhiệt độ từ 190°C – 220°C Giai đoạn hạt lạc chuyển sang màu nâu đậm, thể tích tăng tối đa có mùi thơm nức lạc Quá trình diễn khoảng phút trước đổ để làm nguội giữ vị hương hạt lạc rang chín hoàn toàn t°C 220 190 33 O 32 40 phút Hình 3.6 – Mô giai đoạn 3.3 Các thành phần mạch 3.3.1 Chip Atmega CHIP ATMEGA8 IC? C3 Y1 8M C5 22p 22p GND BT6 BT7 BT8 MOSI MISO SCK 14 15 16 17 18 19 10 RXD TXD RF_EN BT1 BT2 BT3 11 BT4 12 BT5 13 PB0 (ICP) PB1 (OC1A) PB2 (SS/OC1B) PB3 (MOSI/OC2) PB4 (MISO) PB5 (SCK) PB6 (XTAL1/TOSC1) PB7 (XTAL2/TOSC2) PD0 (RXD) PD1 (TXD) PD2 (INT0) PD3 (INT1) PD4 (XCK/T0) PD5 (T1) PD6 (AIN0) PD7 (AIN1) ATmega8-L 3.3.2 LCD 16x2 34 PC0 (ADC0) PC1 (ADC1) PC2 (ADC2) PC3 (ADC3) PC4 (ADC4/SDA) PC5 (ADC5/SCL) PC6 (RESET) VCC AVCC AREF GND GND 23 BT10 24 BT9 25 26 27 28 RESET 20 21 22 GND VCC U2 LCD 16X2 LCD D4 D5 D6 D7 A K 15 16 10 11 12 13 14 RS R/W EN DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 VSS VDD Vo RS RW E LCD 16x2 R2 GND VCC R3 1K GND 1K VCC GND 3.3.3 Modul đảo chiều động L298 3.3.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Hình 3.7 - Sơ đồ khối hệ thống 35 CHƯƠNG IV - THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 Thiết kế khí sử dụng phần mềm máy tính 4.1.1 Mô hình hoàn chỉnh Hình 4.1 – Bản vẽ máy rang lạc hoàn chỉnh 36 4.1.2 Các chi tiết + Khung máy 37 + Trục căng đai 38 + Puly căng đai 39 40 +Sàng + Chi tiết căng đai 41 42 4.2 Lập trình cho mạch điều khiển 43 [...]... MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 3.1 – Mô hình hóa hệ thống điều khiển 3.1.1 – Mạch nguyên lý của hệ thống điều khiển 29 Hình 3.1 – Mạch nguyên lý 3.2 Mô phỏng quá trình cung cấp nhiệt qua đồ thị Quá trình rang lạc sẽ được cung cấp nhiệt từ 0°C – 220°C Thời gian rang trong 30-40 phút Sau khi rang hạt lạc sẽ nở ra khoảng từ 20% - 37% nhưng bù lại hạt lạc sẽ mất đi 14% - 24% trọng lượng Khi rang độ ẩm... 2 3 4 5 6 VSS VDD Vo RS RW E LCD 16x2 R2 GND VCC R3 1K GND 1K VCC GND 3.3.3 Modul đảo chiều động cơ L298 3.3.4 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển Hình 3.7 - Sơ đồ khối hệ thống 35 CHƯƠNG IV - THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 Thiết kế cơ khí sử dụng phần mềm trên máy tính 4.1.1 Mô hình hoàn chỉnh Hình 4.1 – Bản vẽ máy rang lạc hoàn chỉnh 36 ... hành 27 2.6.1 – Động cơ DC Động cơ DC cũng là một cơ cấu chấp hành cơ-điện, biến năng lượng điện thành các chuyển động cơ học Động cơ DC hoạt động được dựa trên 2 định luật Loren và Faraday Cấu tạo của động cơ DC gồm phần ứng, phần kích từ, chổi than và cổ góp Có 5 loại động cơ DC là : động cơ kích từ nối tiếp, động cơ kích từ song song, động cơ kích từ hỗn hợp, động cơ kích từ độc lập và động cơ nam châm... Hình 2.15 – Cấu tạo động cơ Dc Các trạng hoạt động của động cơ DC khá đơn giản, phân tích dựa trên đường đặc tính cơ của động cơ Gồm các trạng thái khởi động và trạng thái hãm Do đường đặc tính cơ là một đường thẳng, nên việc phân tích sự phụ thuộc của momen và vận tốc của động cơ ở các trạng thái đơn giản Điều khiển động cơ một chiều sử dụng mạch chỉnh lưu: Được áp dụng đối với loại động cơ công suất... bộ vi điều khiển đi qua các bước sau : + Vi điều khiển kết thúc lênh đang thực hiện và lưu trữ đia chỉ của lệnh kế tiếp ( PC ) vào ngăn xếp + Nó nhảy đến 1 vị trí cố định trong bộ nhớ được gọi là bảng vectơ ngắt nơi lưu giữ địa chỉ của 1 trình phục vụ ngắt + Bộ vi điều khiển nhận địa chỉ ISR từ bảng vectơ ngắt và nhảy tới đó Nó bắt đầu thực hiện trình phục vụ ngắt cho đến lệnh cuối cùng của ISR và RETI... là các cổng vào ra số thong thường thì tính chất của các cổng ( Port A, PortB, PortC ) là tương tự nhau, nên ta chỉ cần lkhảo sát 1 cổng nào đó trong 3 cổng của vi điều khiển là đủ - Mỗi 1 cổng vào ra của vi điều khiển được lien kết với 3 thanh ghi : PORTx, DDRx, PINx (ở đây x là thay thế cho A, B, C ) Ba thanh ghi này sẽ được phối hợp với nhau đẻ điều khiển hoạt động của cổng, chẳmg hạn thiết lạp cổng... chung xung clock, nên để đồng bộ quá trình truyền và nhận dữ liệu, người ta phải truyền các bit đồng bộ (Start, stop,…) đi kèm với các bit dữ lieu Các bộ truyền và bộ nhận sẽ dựa vào các bit đồn bộ này quyết định khi nào sẽ thực hiện hay kết thúc quá trình truyền hoặc nhận dữ liệu Do đó, hệ thống truyền không đồng bộ còn được gọi là hệ thống truyền “ tự đồng bộ “ - Từ 2 kiểu truyền dữ liệu cơ bản trên,người... nó sẽ ở trạng thái Thanh ghi này sau khi khởi động Vi điều khiển sẽ có giá trị là 0x00 15 Hình 2.8 – Thanh ghhi Porta Thanh ghi PINx Đây là thanh ghi 8bit chứa dữ liệu vào của PORTx ( trong trường hợp PORTx được thiết lập là cổng vào) và nó chỉ có thể đọc mà không ghi vào được Hình 2.9 – Thanh ghi PINA - AVR có 2 không gian bộ nhớ chính là bộ nhớ dữ liệu vào bộ nhớ chương trình Ngoài ra ATmega8 còn... liệu EEPROM giống như ổ cứng của máy tính Với vi điều khiển ATmega8 chứa bộ nhớ dữ liệu EEPROM dung lượng 512byte, và được sắp xếp theo từng byte, cho phép các thao tác đọc/ ghi từng byte một EEPROM được xem như là 1 bộ nhớ vào ra được đánh địa chỉ độc lập với SRAM , điều này có nghĩa ta cần sử dụng cá 17 lệnh in , out… khi muốn truy xuất tới EEPROM Để điều khiển vào ra dữ liệu với EEPROM ta sử dụng... 6, 3- WGM01, WGM00 : chế độ tạo dang song Các bit này điều khiển đếm thứ tự của bộ đếm, nguồn cho giá trị lón nhất của bộ đếm ( TOP ) và kiểu tạo dạng song sẽ được sử dụng + Bit 5, 4- COM01, COM00 : chế độ báo hiệu so sánh ngõ ra Các bit này điều khiển hoạt động của chân OC0 Nếu 1 hoặc cả 2 bit COM01 và COM00 được đặt lên 1, ngõ ra OC0 sẽ hoạt động + Bit 2, 0- CS02, CS00 : chọn sung đồng hồ Ba bit