Máy tự động cho gà ăn theo giờ quy định, có chuông báo, kiểm soát lượng thức ăn, gom thức ăn thừa và rửa máng ăn tự động

Máy tự động cho gà ăn theo giờ quy định, có chuông báo, kiểm soát lượng thức ăn, gom thức ăn thừa và rửa máng ăn tự động

MỤC LỤC

1

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển của thế giới và xu hướng hội nhập kinh tế quốc tế, đấtnước ta đang đổi mới và bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa; vừa xâydựng cơ sở vật chất, vừa phát triển kinh tế đất nước

Trong đó nông nghiệp đóng cũng không kém phần quan trọng, chính vì vậy việcphát triển nông nghiệp theo hướng hiện đại đóng vai trò quan trọng trong quá trìnhphát triển đất nước

Để góp phần vào quá trình phát triển đó nên chúng em, nhóm sinh viên lớp CơĐiện Tử 1-K4 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Đã xây dựng và phát triển mộtloại máy chăn nuôi gia cầm, để làm được những công việc này chúng em đã được cácthầy, cô truyền đạt cho những kiến thức cả về lý thuyết lẫn thực hành, để chúng em

áp dụng những kiến thức đó vào thực tế và làm quen với công việc độc lập, và những

kỹ cần thiết khi làm việc nhóm Trong quá trình thực hiện bài tập lớn chúng em được

sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Nhữ Quý Thơ là phó khoa Cơ Khí và cũng làgiảng viên của chúng em

Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện bài tập lớn chúng em còn nhiều bỡ ngỡ, dochưa có kinh nghiệm thực tiễn nên không tránh khỏi những sai sót Vì vậy, chúng emrất móng nhận được sự góp ý của thầy để hoàn thành tốt hơn các nhiệm vụ học tập tạitrường

Nhóm 2

2

1 XÁC ĐỊNH MỤC TIÊU ĐẠT ĐƯỢC

1.1 Mô tả sản phẩm:

Máy tự động cho gà ăn theo giờ quy định, có chuông báo, kiểm soát lượng thức

ăn, gom thức ăn thừa và rửa máng ăn tự động

a) Mục tiêu sản phẩm:

- Sản phẩm đưa ra thị trường vào 6/2013

- Đạt doanh số 1 tỉ đồng vào năm 2014

- Lợi nhuận thu được là 40% - 50%

- Dự kiến năm 2015 chiếm 40% thị trường toàn quốc

1 Tôi muốn máy có thể cho gà ăn nhiều thời gian

3 Tôi muốn có thêm hệ thống cho gà uống nước 5 5 6 9 5

4 Tôi muốn có bánh xe để di chuyển đi nơi khác dễ

dàng

10

5 Tôi muốn thức ăn thừa sẽ được thu lại tránh lãng

phí

10

13

13 Tôi muốn máy có thể kiểm soát nhiệt độ của nhà

nuôi

23

3

10

15 Tôi muốn kiểm soát thời gian ăn của gà 1

5

14

1 Tôi muốn máy có thể cho gà ăn nhiều thời gian trong ngày 2.93

2 Tôi muốn lượng thức ăn có thể thay đổi tùy thuộc vào số

3 Tôi muốn có thêm hệ thống cho gà uống nước 3.13

4 Tôi muốn có bánh xe để di chuyển đi nơi khác dễ dàng 3.00

5 Tôi muốn thức ăn thừa sẽ được thu lại tránh lãng phí 2.37

6 Tôi muốn có thiết bị báo khi hết thức ăn 2.07

7 Tôi muốn máng ăn phải sạch sẽ, được rửa thường xuyên 1.43

9 Tôi thích màu sắc máy phải bắt mắt để thu hút gà 1.37

10 Tôi nghĩ rằng máy nên có hệ thống chiếu sáng vào ban đêm 3.03

12 Tôi thích chuông báo tạo thói quen cho gà 3.63

13 Tôi muốn máy có thể kiểm soát nhiệt độ của nhà nuôi 0.97

15 Tôi muốn kiểm soát thời gian ăn của gà 1.27

d) Cấu trúc lại yêu cầu khách hàng

1 Hệ thống điều chỉnh thời gian cho ăn nhiều lần trong ngày

2 Hệ thống kiểm soát được lượng thức ăn

3 Hệ thống có thể cung cấp nước uống

4 Hệ thống có thể di chuyển dễ dàng

5 Hệ thống thu gom được thức ăn thừa

6 Hệ thống có thiết bị cảnh báo khi hết thức ăn

7 Máng ăn được rửa thường xuyên

8 Hệ thống có độ cứng và bền cao

9 Hệ thống có màu sắc thu hút

10 Hệ thống có thể chiếu sáng vào ban đêm

11 Giá rẻ

12 Hệ thống có chuông báo khi cho ăn

13 Hệ thống kiểm soát được nhiệt độ phòng

14 Hệ thống có khả năng chống va đập

15 Hệ thống kiểm soát được thời gian ăn của gà

e) Tổ chức yêu cầu khách hàng theo thứ bậc

 Giá : rẻ

 Chức năng:

- Điều chỉnh thời gian cho ăn nhiều lần trong ngày

- Kiểm soát được lượng thức ăn

- Cung cấp nước uống

- Di chuyển dễ dàng

- Thu gom được thức ăn thừa

- Có thiết bị cảnh báo khi hết thức ăn

- Máng ăn được rửa thường xuyên

- Có thể chiếu sáng vào ban đêm

- Có chuông báo khi cho ăn

- Kiểm soát được nhiệt độ phòng

- Kiểm soát được thời gian ăn của gà

2.1 Thiết lập các thông số kỹ thuật mục tiêu.

Để thiết lập các thông số kỹ thuật mục tiêu ta cần phải chuẩn bị danh sách của các

số liệu bằng cách sử dụng ma trận như cầu khách hàng và số liệu

a) Các thông số kỹ thuật của sản phẩm

Thông số kỹ thuật cho biết các chi tiết của sản phẩn có thể đo lường một cách chínhxác

Thông số kỹ thuật thể hiện sự liên kết rõ ràng nhóm thiết kế cố gắng đạt được để đápứng nhu cầu của khách hàng yêu cầu Phải bao gồm các yêu cầu được phê duyệt

Các thông số kỹ thuật cơ bản của sản phẩm là:

b) Ma trận biểu thị mối qua hệ giữa thông số kỹ thuật và như cầu khách hàng

Giả định các nhu cầu cơ bản của người tiêu dùng có thể được chuyển đến bộ phầnthiết kế để đưa các thông số kỹ thuật vào sản phẩm Các thông số kỹ thuật tối ưu đưa

ra sẽ được tích hợp vào sản phẩn để làm hài lòng nhu cầu của khách hàng

c) Bảng thông số kĩ thuật sơ bộ.

Hệ thống cảnh báo ≤ 10 led, ≤ 2 chuông Đèn, Chuông

d) Bảng thông số kĩ thuật mục tiêu.

Hệ thống cảnh báo 8 led + 1 chuông Đèn, Chuông

2.2 Thiết kế các mẫu concepts.

a) Concept classification

Vật liệu

Cơ cấu tải thức ăn Concepts

Hình Nón Pin Lipo PIC LCD Inox Cánh gạt Concept 1

Hình Khum DC 24V AVR ThanhLed 7 Sắt Cánh gạt Concept 2

Hình hộp Acquy AVR LCD Inox Trục vit-me Concept 3

Hình trụ AC 220V PIC ThanhLed 7 Sắt Cửa kéo Concept 4

c) Phát triển bản vẽ thô của các mẫu Concept

d) Phát triển bản vẽ cuối cùng của các mẫu Concept

2.3 Chọn mẫu concept

a) Concept Screening

Lựa Chọn Tiêu Chuẩn

Concepts

Rẻ + + 0 0

Concepts

Ratin g

Weight score

Ratin g

Weight score

Ratin g

Weight score

So sánh tương đối Thang điểm

Xấu hơn nhiều so với chuẩn 1

Xấu hơn so với chuẩn 2

Tốt hơn rất nhiều so với chuẩn 5

c) Lựa chọn Concept cuối cùng

3 THIẾT KẾ Ở MỨC ĐỘ HỆ THỐNG.

3.1 Sơ đồ khối chức năng cơ khí.

Hình 1: Sơ đồ khối chức năng cơ khí

Máng đựngthức ăn

Cơ cấu tảithức ăn

Ống dẫnnước

Ông dẫnhướng thức

Thùng dự

trữ thức ăn

Máng đựngnước

BơmBình chứa

nước

Khối 1: Thùng dự trữ thức ăn: Dùng để dự trữ thức ăn khi hệ thống hoạt động, có

1 tín hiệu tác động thì thức ăn từ thùng dự trữ được đưa xuống ống dẫn hướng thứcăn

Khối 2: Ống dẫn hướng thức ăn: Dùng để dẫn hướng thức ăn, được thiết kế bằng

1 ống hình trụ bịt kín 1 đầu để dẫn thức ăn theo 1 hướng nhất định

Khối 3: Cơ cấu tải thức ăn: Sau khi hệ thống cài đặt 1 khoảng thời gian, sau

khoảng thời gian đó chip điều khiển sẽ điều khiển động cơ làm cho cơ cấu vít- mequay, cánh vít me gạt thức ăn theo 1 hướng đưa tới máng đựng thức ăn

Khối 4: Máng đựng thức ăn: Dùng để đựng thức ăn cho gà ăn

Khối 5: Bình chứa nước:Dùng để chứa nước, khi có tín hiệu điều khiển nước

được bơm từ bình chứa cung cấp nước cho gà

Khối 6: Bơm: Là cơ cấu dùng để đưa nước từ bình chứa đến máng đựng nước.

Sau 1 khoảng thời gian đã cài đặt, tín hiệu điều khiển tác động khiến động cơ củabơm quay tạo ra 1 áp suất để hút nước thông qua 1vòi dẫn và đưa nước ra bằng 1 vòidẫn khác

Khối 7 Ống dẫn nước: Dùng để dẫn nước đến các máng chứa nước Khi nước

đưa ra từ vòi dẫn, nước được dẫn tới hệ thống ống dẫn

Khối 8: Máng đựng nước: Dùng để đựng nước uống cho gà Nước sau khi đi qua

ống dẫn nó đến máng đựng nước để cung cấp nước cho gà

3.2 Sơ đồ khối chức năng điện- điện tử.

Bơm

Hiển thịLCD

Chipđiềukhiển

Động cơ

Cài đặt thờigian

Khởi động

hệ thống

Khối cảm

Hình 2: Sơ đồ khối chức năng điện- điện tử

Khối 1: Khởi động hệ thống: Bao gồm các nút nhấn, công tắc dùng để khởi động

hệ thống Khi ta nhấn công tắc, dòng điện sẽ cung cấp cho vi điều khiển, động cơ

Khối 2: Cài đặt thời gian: Gồm các nút nhấn dùng để cài đặt thời gian ăn cho gà.

Hệ thống này được tích hợp thời gian thực để giám sát thời gian cho gà ăn

Khối 3: Khối cảm biến:Gồm cảm biến ánh sáng và cảm biến nhiệt độ Có nhiệm

vụ đo lượng ánh sáng và nhiệt độ bên ngoài môi trường rồi đưa tín hiệu về vi điềukhiển để điều khiển hệ thống chiếu sáng và nhiệt độ

Khối 4: Chíp điều khiển: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cảm biến, khối cài đặt để

điều khiển động cơ và hệ thống chiếu sáng

Khối 5: Hiển thị LCD: Dùng để hiện thị thời gian thực, thời gian cài đặt cho gà

ăn, hiển thị nhiệt độ

Khối 6: Động cơ: Dùng để truyền chuyển động cho trục vit-me để đưa thức ăn ra

máng ăn

Khôi 7: Bơm: Có nhiệm vụ đưa nước từ bình chứa đến các ống dẫn.

Khối 7: Hệ thống chiếu sáng: Là 1 hệ thống đèn dùng để chiếu sáng vào ban đêm.

3.3 Cấu trúc tổng quát của sản phẩm

Giao diện người dùng

Màn LCD hiển thị trạng thái làm việc

Các nút ân

chọn chế độ Nguồn cấp

DC

Bình chứa nước

Thùng dự trữ

Module Nguồn điện

Module

dự trữ thức ăn

Động cơtảiChương trình điều

khiển

Trục vít tảithức ăn

Module Cho Ăn

Link liên kết lực và năng lượng

Link liên kết cơ khí

Link liên kết của tín hiệu và dữ liệu

3.4 Bản vẽ phác thảo hình dạng sản phẩm.

3.5 Tương tác cơ bản & phát sinh

Cơ cấu hỗ trợLực cơ

học

Module cho ăn

Module chứa thức ăn

Cơ cấucản

Sự daođộng

Module truyền tảiđiện năng

Module giao diện người

Module mạch logic

4 THIẾT KẾ CHI TIẾT.

4.1 Điều kiện làm việc.

Máy cho gà ăn tự động là một hệ thống gồm rất nhiều chi tiết được ghép nối vớinhau Mỗi chi tiết thực hiện một chức năng khác nhau để tạo nên một cơ cấu hoànchỉnh , vì vậy mỗi chi tiết cần phải có điều kiện làm cụ thể để đảm bảo độ bền, làmviệc ổn định, không gây tiếng ồn, chống rung, đảm bảo tuổi thọ của hệ thống làmviệc lâu dài…

- Thùng chứa thức ăn: cần đảm bảo độ lớn về diện tích để chứa thức ăn, cần đượclàm từ vật liệu có độ cứng lớn để đảm bảo đựng được khối lượng thức ăn lớn,vật liệu không gỉ, độ chịu ăn mòn tốt, chống thấm nước, có tính gia công cao để

dễ dàng thiết kế hình dạng Vật liệu có thể sử dụng là inox, thép…

- Máng đựng nước và thức ăn: cần đảm bảo độ bền, độ cứng cao, chống ăn mòn,được làm từ vật liệu không gỉ,chống thấm nước,màu sắc tươi sáng, đảm bảo về

độ lớn về diện tích để chứa thức ăn Vật liệu có thể sử dụng là nhựa, inox,thép…

- Cơ cấu tải thức ăn (trục vit-me): Cần đảm bảo về độ bền, độ cứng, chống va đập,khi hoạt động trục vit-me có sự va chạm với ống dẫn sinh ra ma sát, vì vậy cầnphải được làm từ vật liệu có khả năng chịu mài mòn, chịu nhiệt cao và chống ồnkhi làm việc Có tính gia công cao Vật liệu có thể sử dụng là inox, thépcacbon…

- Khung máy: Là phần liên kết các chi tiết lại với nhau giúp các bộ phận có thểđứng vững, vì vậy phần khung phải được thiết kế đảm bảo độ bền lớn, Độ cứngcao có thể chịu được tải trọng lớn, chống rung lắc Được làm từ vật liệu không

gỉ, độ cứng lớn, có khả năng gia công cao, có khả năng chịu ăn mòn Vật liệu cóthể sử dụng Inox, thép cácbon…

- Động cơ: Có công suất lớn, làm việc ổn định, chịu nhiệt tốt Động cơ có thể sửdụng như DC, AC, Servo…

- Tủ điện: Là nơi chứa các mạch điện, cần đảm bảo khô ráo, thoáng mát, Chốngthấm nước, không hấp thụ nhiệt, có khả năng cách điện

4.2 Yêu cầu kĩ thuật

- Đường kính của trục vít me được thiết kế một cách chính xác với ống dẫnhướng, cần có lượng khe hở giữa trục vít và ống dẫn để giảm ma sát, chống ồn

- Đảm bảo sự đồng tâm giữa và độ vuông góc giữa trục vít và mặt bích của trụcvít

- Yêu cầu về chất lượng bề mặt: Bề mặt các chi tiết có độ nhám Rz = 20

- Đảm bảo dung sai kích thước ± 0,1

- Sản phẩm thiết kế phải đảm bảo hoạt động chính xác, trọng lượng và giá thànhphù hợp

4.3 Các bản vẽ chi tiết

a) Thiết kế chi tiết kết cấu cơ khí.

 Cánh vít

- Chức năng: Là cơ cấu dùng để tải thức từ thùng dự trữ đến máng ăn

- Cấu tạo: bao gồm các bước vít được hàn với nhau

- Cấu tạo: bao gồm tấm kim loại có tiết diện tròn, được đục lỗ bên trên dùng để

- Chức năng: Chứa nước uống cho gà

- Cấu tạo: Bao gồm 2 hình hộp chữ nhật và ống dẫn nước hình trụ

- Kích thước : 260x150x22mm

- Vật liệu: Inox

- Phương pháp gia công: cắt gọt, mài và hàn

 Khay chứa thức ăn

- Chức năng: Đựng thức ăn cho gà

- Cấu tạo: Gồm 2 hình hộp chữ nhật ghép lại với nhau

- Kích thước: 260x60x20mm

- Vật liệu: Inox

- Phương pháp gia công: cắt gọt, mài và hàn

 Thùng dự trữ thức ăn

- Chức năng: Dùng để chứa thức ăn dự trữ

- Cấu tạo: Là các tấm thép hình trữ nhật ghép nối với nhau

- Kích thước: 180x80x115mm

- Vật liệu: Inox

- Phương pháp gia công: cắt gọt, mài và hàn

- Phương pháp gia công: cắt gọt và hàn.

b) Thiết kế chi tiết mạch điều khiển.

 Lưu đồ thuật toán

Begin F_Menu = 0, F_Select = 0 Show: - Hour, Minute, Second

- Temperate

- Brightness

 Thiết kế mạch nguyên lý.

Menu = 1

Select = 1 Set hour

F_Select = 1 F_select ++

F_Menu = 2

F_select = 2 F_Menu = 3

Set meal 1 (water) F_meal = 3 Set second

 Thiết kế mạch in và mạch điều khiển thực.

 Sơ đồ tương tác các khối điện - điện tử.

4.4 Bản vẽ lắp ráp 3D

4.5 Bản vẽ phân rã 3D

4.6 Nguyên mẫu cho sản xuất.

5 KIỂM TRA, QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ĐÁNH GIÁ.

5.1 Kiểm tra nguyên mẫu đầu tiên.

Đây là bước cần thiết nếu muốn xây dựng có được một sản phẩm đạt hiệu quảlàm việc Quá trình thử nghiệm sẽ tạo ra các mẫu thử và kiểm tra trước khi đưa vàosản xuất thực tế

Mẫu Beta có các chi tiết giống như sản phẩm cuối về hình học, vật liệu và các chitiết của mẫu Beta được sản xuất trên dây chuyền giống như sản phẩm cuối Tuynhiên, việc lắp ráp mẫu Beta vẫn có thể khác với sản phẩm cuối (có nghĩa là sau mẫuBeta, dây chuyền lắp ráp vẫn có thể được điều chỉnh, còn dây chuyền sản xuất cungứng chi tiết thì không)

Mục đích của mẫu Beta là trả lời câu hỏi về khả năng hoạt động cũng như độ tincậy của sản phẩm ở thực tế và đưa ra các điều chỉnh cần thiết về khâu gia công để rasản phẩm hoàn thiện cuối cùng

a) Điều kiện và phương tiện thử nghiệm

 Điều kiện thử nghiệm:

Tùy vào các phép thử nghiệm mà có các điều kiện thử nghiệm khác nhau

 Phương tiện thử nghiệm:

- Thước cặp 250 mm

- Bộ nguồn điều chỉnh điện áp đến 50V DC

Lần lượt tiến hành các phép thử nghiệm được cho trong bảng sau:

1

23

Kiểm tra bên ngoài sản phẩm

- Thử nghiệm khả năng chịu độ bền

- Thử nghiệm khả năng chịu nhiệt

- Thử nghiệm khả năng chịu va đập

- Kiểm nghiệm độ chính xác hiển thị

b) Tiến hành thử nghiệm

 Kiểm tra bề mặt bên ngoài

- Đảm bảo độ đồng trục giữa động cơ và trục vit-me, đảm bảo độ nghiênggiữa máng ăn và mặt đất để thức ăn có thể phân bố đều trên máng

- Kết cấu cơ khí hợp lý

- Các chữ số của bộ phận hiển thị phải rõ nét

- Có chỗ niêm phong sau khi kiểm nghiệm

 Kiểm tra điều kiện kỹ thuật

- Bộ phận hiển thị phải rõ ràng, ổn định

- Các phím chức năng phải hoạt động tốt, có phím chuyển đổi chức năng vàchuyển đổi giữa các chế độ

 Kiểm nghiệm hệ thống đo lường

- Thử nghiệm khả năng chịu va đập: Khả năng chịu va đập tốt Sau khi thửnghiệm tiến hành xác định sai số đo lường

- Kiểm nghiệm khả năng chịu nhiệt: Sản phẩm được đưa vào trong môi trườngchịu nhiệt đến 60ºC trong thời gian 2 giờ Sau khi kiểm nghiệm xác định sai

số đo lường theo tiêu chuẩn

- Kiểm nghiệm thay đổi điện áp nguồn

+ Thay đổi với điện áp 120% điện áp mức danh định ban đầu

+ Thay đổi với điện áp 85% điện áp mức danh định ban đầu

Kiểm tra các yêu cầu kỹ thuật đãđược đảm bảo chưa

Kiểm tra hệ thống đo lườngThử nghiệm khả năng chịu nhiệt

Thử nghiệm khả năng chịu vađập

Thử nghiệm khả năng chịu rung

Độ không vuông góc0.01mm

Độ đồng tâm giữađộng cơ và trục vit-me

Độ nghiêng giữa máng

ăn và đất đảm bảo đểthức ăn được phân bốđều trên toàn máng ăn

Độ vát mép 5x45

Hình dáng cân xứng

Chịu nhiệt tốt

Kiểm nghiệm độ chính xác hiểnthị

Khả năng chống vađập tốt

Chịu độ rung

Bộ hiển thị chính xác

5.2 Quá trình sản xuất

Sau khi đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau bước kiểm nghiệm từ sản phẩm mẫu sẽ chọn

ra phương pháp và mẫu sản phẩm tốt nhất để tiến hành sản xuất ra sản phẩm cuối cùng

b) Đầu vào của thiết kế sản xuất bao gồm:

- Bản thảo,bản vẽ, đặc điểm kĩ thuật của sản phẩm, phương hướng thiết kế

- Sự hiểu biết về quá trình sản xuất và lắp ráp

- Ước lượng giá thành sản xuất, thời gian sản xuất

c) Tổng quan quá trình thiết kế sản xuất.

1 Ước lượng quá trình sản xuất

2 Tính toán để giảm giá thành sản phẩm

3 Tính toán để giảm giá thành lắp ráp

4 Tính toán để giảm giá thành quá trình hỗ trợ sản xuất

5 Xem xét ảnh hưởng của các yếu tố khác

Mục tiêu thiết kế

Ước lượng giá thành sản xuấtGiảm giá thành sản xuấtXem xét ảnh hưởng của yếu tố khác

Giảm giáphụ trợ

Giảm giálắp rápGiảm giá

thành phần