XÂY DỰNG MÔ HÌNH CHẾ BIẾN CÁ VIÊN CHIÊN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG MƠ HÌNH CHẾ BIẾN CÁ VIÊN CHIÊN Họ tên sinh viên: PHẠM ĐỨC HIỆP Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2007-2011 Tháng 05 năm 2011 XÂY DỰNG MƠ HÌNH CHẾ BIẾN CÁ VIÊN CHIÊN Tác giả PHẠM ĐỨC HIỆP Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp kỹ sư ngành ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn: Ths LÊ VĂN BẠN Tháng 05 năm 2011 i LỜI CẢM TẠ Để đạt kết ngày hôm nay, xin cảm ơn cha mẹ sinh ra, nuôi dưỡng, chăm sóc, động viên, thương yêu chỗ dựa vững cho suốt năm học vừa qua Sau em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô trường đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt tồn thể thầy khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ tận tình dạy dỗ truyền đạt cho em kiến thức cần thiết suốt năm theo học trường Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Ths Lê Văn Bạn – trưởng Bộ môn Điều Khiển Tự Động trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em suốt thời gian thực đề tài Cuối xin chân thành cảm ơn tập thể bạn lớp DH07TD nói chung bạn nói riêng động viên, giúp đỡ suốt năm học vừa qua thời gian thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2011 Sinh viên thực Phạm Đức Hiệp ii TÓM TẮT Trong thời buổi khoa học kỹ thuật ngày phát triển, máy móc dần thay người công việc ngày Đăc biệt lĩnh vực tự động hóa Máy vo viên thịt cá đời, với giá thành cao giải vấn đề lao động, nâng cao suất an toàn vệ sinh thực phẩm việc vo viên cá Nắm yêu cầu cần thiết cho trình sản xuất thực phẩm dạng viên nên thực đề tài : “Xây dựng mô hình chế biến cá viên chiên” với mục đích nghiên cứu vấn đề khoa hoc – kỹ thuật sở ứng dụng kiến thức trang bị năm học vừa qua trường Đề tài “Xây dựng mơ hình chế biến cá viên chiên” tiến hành môn Điều Khiển Tự Động trường đại học Nông Lâm, từ ngày 23-03-2011 đến ngày 23-052011 Kết đạt được:  Chế tạo thành cơng mơ hình chế biến cá viên chiên  Cá viên tạo hình trụ tròn với đường kính 20 mm  Chiều dài viên tùy chỉnh mạch điều khiển ứng dụng vi xử lý ATMEGA16  Mạch điều khiển công suất hoạt động tương đối ổn định, bị nhiễu iii MỤC LỤC Trang Trang tựa i Lời cảm tạ ii Tóm tắt iii Mục lục iv Danh sách hình vii Danh sách bảng .ix CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Mục đích đề tài 1.3.1 Mục đích chung 1.3.2 Mục đích cụ thể 1.4 Giới hạn đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan cá 2.1.1 Đặc tính, phương pháp chế biến bảo quản cá 2.1.2 Các hình dạng phổ biến dùng để chế biến cá thị trường 2.2 Tham khảo mẫu máy có thị trường 2.3 Tra cứu linh kiện điện tử 2.3.1 Tìm hiểu LM7805 2.3.2 Tìm hiểu PC817 2.3.3 Tìm hiểu cảm biến sợi quang 2.4 Nghiên cứu vi điều khiển 2.4.1 Định nghĩa 2.4.2 Tìm hiểu vi điều khiển ATMEGA16 2.5 Nghiên cứu hiển thị LCD 16*2 .11 2.5.1 Cấu tạo .11 iv 2.5.2 Nguyên lý hoạt động .12 2.6 Nghiên cứu bàn phím ma trận 4*4 .14 2.6.1 Cấu tạo 14 2.6.2 Nguyên lý hoạt động .14 2.7 Tìm hiểu phần mềm BASCOM-AVR lập trình cho vi điều khiển .15 2.8 Nghiên cứu mạch nạp chương trình cho vi điều khiển .16 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 18 3.1 Địa điểm thời gian thực đề tài 18 3.1.1 Địa điểm 18 3.1.2 Thời gian 18 3.2 Phương pháp nghiên cứu 18 3.2.1 Chọn phương pháp thiết kế máy 18 3.2.2 Chọn phương pháp thiết kế phần khí 19 3.2.3 Chọn phương pháp thiết kế phần điện tử 20 3.3 Phương tiện thực 20 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21 4.1 Thiết kế máy 21 4.1.1 Thiết kế mô hình máy .21 4.1.2 Chọn vật liệu chế tạo máy .23 4.2 Thực phần khí 23 4.2.1 Chế tạo phận ép 23 4.2.2 Chế tạo khuôn ép phận dẫn hướng 25 4.2.3 Chế tạo dao cắt 26 4.4 Thực sơ đồ bố trí cảm biến, cơng tắc hành trình, dao cắt 26 4.4.1 Sơ đồ bố trí cảm biến 26 4.4.2 Sơ đồ bố trí cơng tắc hành trình .26 4.4.3 Sơ đồ bố trí dao cắt 27 4.5 Thực tính toán chiều dài cắt 28 4.6 Thực phần điện tử 28 4.6.1 Thực mạch nguồn 28 4.6.2 Mạch hiển thị LCD 28 v 4.6.3 Mạch nhận tín hiệu từ bàn phím ma trận .29 4.6.4 Mạch điều khiển dao cắt động DC .30 4.6.5 Mạch điều khiển tổng hợp .31 4.7 Thực phần mềm 32 4.7.1 Lưu đồ giải thuật .32 4.7.2 Chương trình cho vi điều khiển 34 4.8 Kiểm tra máy, chạy thử .34 4.8.1 Kiểm tra máy 34 4.8.2 Chạy thử nghiệm máy 35 4.9 Hiệu chỉnh máy 38 4.10 Khảo nghiệm .39 4.10.1 Mục đích khảo nghiệm 39 4.10.2 Phương pháp bố trí khảo nghiệm 39 4.11 Kết .40 4.12 Thảo luận 47 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 48 5.1 Kết luận .48 5.2 Đề nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Các loại cá Hinh 2.2 Các phương pháp chế biến, bảo quản cá Hình 2.3 Hình dạng cá nghiền sau định hình Hình 2.4 Máy tạo viên thịt cá Trung Quốc (SXW 280) Hình 2.5 Máy tạo viên thịt cá Việt Nam Hình 2.6 Sơ đồ chân LM7805 Hình 2.7 Sơ đồ chân PC817 Hình 2.8 Cảm biến sợi quang PG-3R (Korea) Hình 2.9 Sơ đồ chân vi điều khiển ATMEGA16 .10 Hình 2.10 Hình dạng LCD 16*2 11 Hình 2.12 Sơ đồ khối hiển thị LCD 16*2 13 Hình 2.13 Cấu tạo bàn phím ma trận 4*4 14 Hình 2.14 Bàn phím ma trận 14 Hinh 2.15 Giao diện BASCOM-AVR 15 Hinh 2.16 Cửa sổ hộp thoại Options 16 Hinh 2.17 Sơ đồ nguyên lý mạch nạp cho AVR ATMEGA16 17 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống máy chế biến xuất kết .19 Hình 4.1 Cấu tạo chung mơ hình chế biến cá viên chiên 22 Hình 4.2 Các phận ép 24 Hình 4.3 Bộ phận dẫn hướng cho tăm tre 25 Hình 4.4 Dao cắt 26 Hình 4.5 Sơ đồ bố trí cảm biến 26 Hình 4.6 Sơ đồ bố trí cơng tắc hành trình 27 Hình 4.7 Sơ đồ bố trí dao cắt 27 Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý mạch tạo nguồn 5V 28 Hình 4.9 Mạch giao tiếp LCD với ATMEGA16 29 Hình 4.10 Mạch giao tiếp bàn phím ma trận ATMEGA16 30 vii Hình 4.11 Mạch điều khiển động dao cắt 31 Hình 4.12 Sơ đồ nguyên lý điều khiển chung cho máy 32 Hình 4.13 Chương trình BASCOM-AVR cho vi điều khiển .34 Hình 4.15 Hình ảnh máy sau hồn thành .36 Hình 4.16 Kết giao diện .37 Hình 4.17 Màn hình hiển thị chế độ làm việc 38 Hình 4.18 Hiệu chỉnh máy 39 Hình 4.19 Hình ảnh khảo nghiệm 40 viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.11 Bảng xếp chức chân LCD16*2 12 Bảng 4.14 Kết khảo nghiệm sơ .35 Bảng Kết đo 41 Bảng Kết đo 42 Bảng Kết đo 43 Bảng Kết đo 44 Bảng Kết đo 45 Bảng 4.20 Kết trung bình từ lần khảo nghiệm 46 Bảng 4.21 Đồ thị so sánh chênh lệch chiều dài viên thiết lập chiều dài trung bình lần khảo nghiệm đo 46 ix Bảng Kết đo Số thứ Đường kính Chiều dài viên Chiều dài viên Số vòng quay tự viên viên (mm) thiết lập đo (mm) động (vòng/phút) (mm) Khơng tải 20 20 21,7 25 20 20 22,4 25 20 20 20,1 25 20 20 20,5 25 20 20 19,3 25 20 20 20,4 25 20 20 20,8 25 20 20 20,7 25 20 20 18,8 25 10 20 20 19,5 25 11 20 20 22,9 25 12 20 20 22 25 13 20 20 21,2 25 14 20 20 23,4 25 15 20 20 18,9 25 16 20 20 22,1 25 17 20 20 20,4 25 18 20 20 19,3 25 19 20 20 19,7 25 20 20 20 21,5 25 Trung 20 20 20,78 25 bình 41  Khảo nghiệm mẫu Bảng Kết đo Số thứ Đường kính Chiều dài viên Chiều dài viên Số vòng quay tự viên viên (mm) thiết lập đo (mm) động (vòng/phút) (mm) Khơng tải 20 15 12,6 25 20 15 11,9 25 20 15 15,3 25 20 15 14,4 25 20 15 14,8 25 20 15 17,5 25 20 15 18 25 20 15 13,3 25 20 15 17,9 25 10 20 15 16,7 25 11 20 15 18,3 25 12 20 15 17,4 25 13 20 15 13,7 25 14 20 15 14,2 25 15 20 15 16,1 25 16 20 15 15,5 25 17 20 15 13,4 25 18 20 15 14,3 25 19 20 15 15,1 25 20 20 15 18,5 25 Trung 20 15 15,45 25 bình 42  Khảo nghiệm mẫu Bảng Kết đo Số thứ Đường kính Chiều dài viên Chiều dài viên Số vòng quay tự viên viên (mm) thiết lập đo (mm) động (vòng/phút) (mm) Không tải 20 25 26,1 25 20 25 20,9 25 20 25 24,5 25 20 25 26 25 20 25 27,8 25 20 25 22,4 25 20 25 21,9 25 20 25 25 25 20 25 24,3 25 10 20 25 23,6 25 11 20 25 22,4 25 12 20 25 23,8 25 13 20 25 24,1 25 14 20 25 26,3 25 15 20 25 25,7 25 16 20 25 23,9 25 17 20 25 22,5 25 18 20 25 21 25 19 20 25 27,3 25 20 20 25 22,7 25 Trung 20 25 24,11 25 bình 43  Khảo nghiệm mẫu Bảng Kết đo Số thứ Đường kính tự viên viên (mm) Chiều dài viên thiết lập Chiều dài viên đo (mm) (mm) Số vòng quay động (vòng/phút) Khơng tải 20 30 32,4 24 20 30 31,4 24 20 30 33,2 24 20 30 30,8 24 20 30 29,1 24 20 30 33,9 24 20 30 32,5 24 20 30 27,3 24 20 30 29 24 10 20 30 30,5 24 11 20 30 32,9 24 12 20 30 31,2 24 13 20 30 33,8 24 14 20 30 32,4 24 15 20 30 28,6 24 16 20 30 31,4 24 17 20 30 29,7 24 18 20 30 30,5 24 19 20 30 29,3 24 20 20 30 29,1 24 20 30 30,95 24 Trung bình 44  Khảo nghiệm mẫu Bảng Kết đo Chiều dài viên Chiều dài Số vòng quay thiết lập viên đo động (vòng/phút) (mm) (mm) Khơng tải 20 35 34,6 25 20 35 38,2 25 20 35 34,1 25 20 35 33,3 25 20 35 36,8 25 20 35 34,5 25 20 35 31,4 25 20 35 36,7 25 20 35 32,6 25 10 20 35 30,1 25 11 20 35 33,5 25 12 20 35 37,3 25 13 20 35 35,2 25 14 20 35 31,3 25 15 20 35 33,3 25 16 20 35 31,1 25 17 20 35 37,2 25 18 20 35 33,5 25 19 20 35 30,6 25 20 20 35 34,1 25 20 35 33,97 25 Số thứ Đường kính tự viên viên (mm) Trung bình 45 Bảng 4.20 Kết trung bình từ lần khảo nghiệm Lần khảo nghiệm Chiều dài viên thiết lập Chiều dài trung bình viên (mm) đo (mm) 20 20,78 15 15,45 25 24,11 30 30,95 35 33,97 Bảng 4.21 Đồ thị so sánh chênh lệch chiều dài viên thiết lập chiều dài trung bình lần khảo nghiệm  Nhận xét:  Dựa đồ thị ta thấy chênh lệch chiều dài viên thiết lập máy với phần chiều dài đo khảo nghiệm tương đối thấp  Sự chênh lệch kích thước lần đo dao động khoảng 1mm  Chiều dài thiết lập cao khả sai lệch thực tế cao 4.12 Thảo luận Từ kết thu khảo nghiệm với mẫu bột gạo ta nhận thấy: – Độ chênh lệch kích thước chiều dài viên thiết lập chiều dài trung bình viên đo thấp – Vận tốc động không tải thay đổi không lớn (từ 1-2 vòng/phút) 46 – Nguyên nhân sai lệch trình nhào trộn bột có khác tỷ lệ nước với bột lần khảo nghiệm Thứ hai q trình ép thể tích ép bề mặt tiếp xúc xylanh biến thiên Thứ ba q trình đo khó đảm bảo sai số người đo thấp độ cứng viên nhỏ nên dẫn đến việc biến dạng đo sai số đo tránh khỏi 47 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Sau thời gian tìn hiểu, nghiên cứu số mẫu máy Tôi thiết kế chế tạo mơ hình chế biến cá viên chiên – Phần khí: thiết kế - chế tạo kết cấu máy gọn nhẹ, di chuyển dễ dàng, sử dụng đơn giản – Phần điện tử: mạch điện tương đối nhỏ gọn, giao tiếp tốt, tương đối ổn định Trong trình thiết kế chế tạo máy phần mạch điện có xảy tượng nhiễu sụt áp tải động – Chương trình: đáp ứng yêu cầu đặt dựa sở tính tốn, đọc, xử lý xuất q trình làm việc lên LCD – Kích thước viên tạo được:  Đường kính: 20mm  Chiều dài viên: điều chỉnh tùy ý khoảng 5-40 (mm) 5.2 Đề nghị Do thời gian không cho phép nên đề tài tạo viên cá có đường kính cố định 20mm, tốc độ ép tương đối thấp Vì đề tài có hiệu thực tế cần số kiến nghị sau: Đối với đường kính ta điều chỉnh cách chế tạo thêm nhiều khn có đường kính khác thay đổi cách nhanh chóng việc tháo lắp cách dễ dàng thiết kế khn ghép nối với phận khác mối ghép ren Đối với phần động truyền động cho trục vít ta thay nâng cao cơng suất để q trình tạo viên đạt suất cao 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Bạn Bài giảng cảm biến Trường Đai Học Nông lâm TP.HCM Phạm Minh Hà, 1997 Kỹ thuật mạch điện tử Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật Văn Thế Minh, 1997 Kỹ thuật Vi Xử Lý Nhà xuất Giáo Dục Trần Hữu Quế - Đặng Văn Cừ - Nguyễn Văn Tuấn Vẽ Kỹ Thuật tập 1.Nhà xuất Giáo Dục Trần Hữu Quế - Đặng Văn Cừ - Nguyễn Văn Tuấn Vẽ Kỹ Thuật tập 2.Nhà xuất Giáo Dục Ngô Duyên Tập, 2003 Kỹ thật vi điều khiển số AVR Nhà xuất Khoa Học Kỹ thuật Hà Nội Dương Minh Trí, 2001 Cảm biến ứng dụng Nhà xuất Khoa Học Kỹ thuật 49 Phụ lục Chương trình điều khiển cho vi điều khiển ATMEGA16 - Chương trình điều khiển -$regfile = "m16def.dat" $crystal = 1000000 Dim A As Byte Config Kbd = Portd Dim B As Byte , So As String * , Chuoi As String * , Kt As Byte , Cd As Word , Dem As Byte Dim Chay As Byte , Lap As Word Kt = Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.4 , Db5 = Portb.5 , Db6 = Portb.6 , Db7 = Portb.7 , E = Portb.3 , Rs = Portb.2 Config Lcd = 16 * Cb Alias Pina.0 Ctht1 Alias Pina.1 Ctht2 Alias Pina.2 Motor_thuan Alias Portc.0 Motor_nghich Alias Portc.1 Solenoid Alias Portc.2 Ddrc = &B11111111 Ddra = Porta = 255 Portc = Main: Chay = Cls -Chương trình giới thiệu ban đầu -Lcd " DHNL TPHCM" Lowerline Lcd " DE TAI TN" 50 Wait Cls Home Upper Lcd " XD MO HINH" Wait Lowerline Lcd " CHE BIEN " Wait Cls Lowerline Lcd " CA VIEN CHIEN" Wait Cls Home Upper Lcd " SV THUC HIEN :" Waitms 300 Lowerline Lcd " PHAM DUC HIEP" Wait Cls Home Upper Lcd " GV HUONG DAN:" Waitms 200 Lowerline Lcd " Ths.LE VAN BAN" Wait Cls Home Upper Lcd " Nhap chieu dai" Lowerline 51 Lcd " cat (mm)" Wait Cls -Chương trình điều khiển Do B = Getkbd() If B 16 And Kt = Then So = "" Kt = Select Case B Case : So = "1" Case : So = "2" Case : So = "3" Case : Cls Lcd "DANG THUC HIEN" Wait Cd = Val(chuoi) / 3.645 Cd = Cd * 50 Do B = Getkbd() If Cb = Then Set Motor_thuan End If If Cb = And Chay = Then Chay = Dem = End If If Ctht2 = Then Reset Motor_thuan 52 Set Motor_nghich Do Loop Until Ctht1 = Reset Motor_nghich Reset Solenoid Goto Main End If If Chay = And Dem < 200 Then Set Motor_thuan For Lap = To Cd B = Getkbd() Waitms 20 If Ctht2 = Then Reset Motor_thuan Set Motor_nghich Cls Lcd " Nap Lieu" Do Waitms 500 Loop Until Ctht1 = Do nop Loop Until Ctht1 = Reset Motor_nghich Reset Solenoid Goto Main End If If B = Then Goto Dung Next Lap Reset Motor_thuan Set Solenoid 53 Incr Dem Lowerline Lcd "TONG SO VIEN:" Lowerline Locate , 14 Lcd Dem Waitms 500 Reset Solenoid End If If Dem > 199 Then Chay = Loop Until B = Dung: Reset Motor_thuan Reset Motor_nghich Reset Solenoid Goto Main Case : So = "4" Case : So = "5" Case : So = "6" Case : So = "7" Case : So = "8" Case 10 : So = "9" Case 13 : So = "0" Case 11 : Chuoi = "" Case 15 : Reset Motor_thuan Set Motor_nghich Cls Lcd " Nap Lieu" Do Waitms 500 54 Loop Until Ctht1 = Do nop Loop Until Ctht1 = Reset Motor_nghich Reset Solenoid Goto Main End Select Chuoi = Chuoi + So Cls Lcd Chuoi Waitms 100 End If If B = 16 Then Kt = Loop End 55