HỆ THỐNG CÂN PHÂN LOẠI TRỨNG LIÊN TỤC TRÊN DÂY CHUYỀN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CÂN PHÂN LOẠI TRỨNG LIÊN TỤC TRÊN DÂY CHUYỀN Họ tên sinh viên: PHAN ĐĂNG KHOA Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2009-2013 Tháng năm 2013 i HỆ THỐNG CÂN VÀ PHÂN LOẠI TRỨNG LIÊN TỤC TRÊN DÂY CHUYỀN Tác giả PHAN ĐĂNG KHOA 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 năm 2013 ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn tốt nghiệp, nhận giúp đỡ tận tình thầy Ths Lê Văn Bạn lời động viên nhắc nhở q thầy khoa Cơ khí & Cơng nghệ trường Đại Học Nơng Lâm TPHCM giúp đỡ bạn lớp, trường Với lòng q báu giúp tơi có niềm tin, nghị lực để hồn thành tốt đề tài Trước tiên xin chân thành cám ơn đến Ban Giám Hiệu, cảm ơn quí thầy Trường Đại Học Nơng Lâm, đặc biệt q thầy khoa Cơ khí & Cơng Nghệ dạy truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian học tập trường Tôi trân trọng gửi lời cảm ơn đến q thầy mơn Điều Khiển Tự Động, nhắc nhở giúp đỡ q trình thực đề tài Tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy: Ths Lê Văn Bạn người nhiệt tình giúp đỡ tơi việc hướng dẫn thực đề tài Tôi cám ơn bạn lớp, khoa, trường đặc biệt anh Lê Tấn Phúc cựu sinh viên ngành giúp đỡ động viên tinh thần cho để đạt kết ngày hôm Tp.HCM tháng 06 năm 2013 Sinh viên thực hiện: Phan Đăng Khoa iii TÓM TẮT Những vấn đề đề tài giải “Hệ thống cân, phân loại trứng tự động liên tục dây chuyền” bao gồm: Chọn Loadcell Thiết kế chế tạo băng tải truyền trứng Tính tốn, thiết kế, chế tạo truyền Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển Thiết kế chế tạo mạch công suất Chế tạo nguồn Thực viết chương trình cho vi điều khiển Kết nối thử nghiệm toàn hệ thống máy Các kết đạt được: Chế tạo xong hệ thống cân phân loại trứng với giá trị khối lượng thay đổi tùy thuộc nhu cầu người sử dụng Mức khối lượng khoảng nhỏ 45g cao 80g Mạch khuếch đại hoạt động tốt với sai số 1% tùy thuộc giá trị điện áp vào Bộ phận chuyển đổi ADC điều khiển kích Solenoids hoạt động tốt Bước đầu giải vấn đề cân phân loại trứng liên tục dây chuyền iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT .iv MỤC LỤC .v DANH SÁCH CÁC HÌNH viii DANH SÁCH CÁC BẢNG xi Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục đích đề tài 1.3 Giới hạn đề tài Chương TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ ĐỀ TÀI 2.1 Một số hệ thống băng tải chuyền trứng: 2.2 Tra cứu Loadcell: 2.3 Tra cứu linh kiện điện tử: 11 2.3.1 Vi điều khiển: 11 2.3.2 IC khuếch đại INA128: 14 2.3.3 Tìm hiểu opamp OP07: 17 v 2.3.4 Solenoid gạt trứng: .18 2.3.5 IC ổn áp nguồn 78xx 79xx : 20 2.3.6 IC công suất: 21 2.3.7 Cảm biến quang: 22 2.4 Tra cứu phần mềm: 24 Chương 25 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25 3.1 Thời gian địa điểm thực đề tài 25 3.1.1 Địa điểm thực đề tài: 25 3.1.2 Phân bố thời gian tiến hành đề tài: 25 3.2 Đối tượng thiết bị nghiên cứu: 26 3.2.1 Đối tượng nghiên cứu: 26 3.2.2 Thiết bị nghiên cứu: 26 3.3 Phương pháp thực đề tài: 27 3.3.1 Phương pháp thực phần khí: .27 3.3.2 Phương pháp thực phần điện tử: 27 Chương 28 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .28 4.1 Thực phần khí: 28 4.1.1 Chọn mơ hình chung: 28 vi 4.1.2 4.2 Chọn vật liệu thực phần khí: 29 Thực phần điều khiển .45 4.2.1 Sơ đồ khối mạch điều khiển: .45 4.2.2 Chế tạo mạch công suất kích van Solenoid điều khiển xy lanh: .50 4.3 Lưu đồ giải thuật: .52 4.4 Kết quả: 53 4.4.1 Kết thực phần khí: .53 4.4.2 4.5 Kết thực phần mạch điều khiển: 60 Quy trình khảo nghiệm: 65 Chương 67 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 67 5.1 Kết luận: 67 5.2 Đề nghị: 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Máy NABEL NWG1000 Hình 2.2: Đối trọng nam châm Hình 2.3: Cơ cấu truyền động phần cấp liệu .5 Hình 2.4: Băng tải cấp trứng Hình 2.5: Máy rửa trứng KS-S1-7500 Hình 2.6: MOBA 68-88 Hình 2.7: Cấp trứng Hình 2.8: Phân loại trứng đối trọng Hình 2.9: Một số loại Loadcell thơng dụng .9 Hình 2.10: Nguyên lý cấu tạo Loadcell 10 Hình 2.11: Cách dùng loadcell 11 Hình 2.12: Vi điều khiển PIC 16F877A 12 Hình 2.13 PIC16F877A chân cắm 14 Hình 2.14: INA128 .15 Hình 2.15: Sơ đồ chân INA128 15 Hình 2.16: Sơ đồ cấu tạo kết nối INA128 16 Hình 2.17: Trả giá trị cân OP-07 17 Hình 2.18: Sơ đồ chân OP07 18 Hình 2.19: Solenoids loại kéo .18 Hình 2.20: Cấu tạo Solenoids 19 Hình 2.21: Mạch đơn giản điều khiển Solenoid 19 Hình 2.22: IC ổn áp 7805 20 viii Hình 2.23: Opto PC817 sơ đồ chân 21 Hình 2.24: IRF540 cấu tạo 22 Hình 2.25: Cảm biến quang 23 Hình 2.26: Kích thước cách nối dây cảm biến quang 23 Hình 4.1: Sơ đồ khối phần khí 28 Hình 4.2: Mơ hình 3D máy cân phân loại trứng 28 Hình 4.3: Bộ phận cấp trứng .29 Hình 4.4: Bản vẽ chi tiết máng cấp trứng 30 Hình 4.5: Máng đỡ xích tải chuyền trứng 31 Hình 4.6: Bản vẽ chi tiết máng dẫn trứng 32 Hình 4.7: Loadcell VMC-VLC-134 33 Hình 4.8: Loadcell gắn lên giá đỡ 34 Hình 4.9: Bản vẽ chi tiết Loadcell 35 Hình 4.10: Bản vẽ chi tiết phận cân .36 Hình 4.11: Cảm biến quang .37 Hình 4.12: Bộ phận phân loại 38 Hình 4.13: Bản vẽ chi tiết máng hứng .39 Hình 4.14: Bản vẽ chi tiết Solenoids .40 Hình 4.15: Xích tải băng chuyền .41 Hình 4.16: Thơng số bánh xích .42 Hình 4.17: Thanh đẩy trứng 43 Hình 4.18: Khung giá đỡ 43 Hình 4.19: Bản vẽ chi tiết khung giá đỡ 44 ix Hình 4.20: Sơ đồ khối hệ thống .45 Hình 4.21: Mạch nguyên lý mạch điều khiển 46 Hình 4.22: Mạch xử lý hiển thị 47 Hình 4.23: Mạch khuếch đại .48 Hình 4.24: Mạch nguyên lý chuyển đổi nguồn vào thành nguồn +- 12V DC 49 Hình 4.25: Mạch nguồn chuyển đổi điện áp +-12V DC xuống +- 9V DC .49 Hình 4.26: Mạch chuyển đổi nguồn +12VDC xuống 5VDC 50 Hình 4.27: Mạch cơng suất 50 Hình 4.28: Lưu đồ giải thuật 52 Hình 5.1 Phần khí sau hoàn thành 53 Hình 5.2: Bộ phận cấp trứng .54 Hình 5.3: Máng dẫn trứng xích tải chuyền trứng .54 Hình 5.4: Bộ phận cân .55 Hình 5.5: Máng phân loại .56 Hình 5.6: Máng phân loại .56 Hình 5.7: Bộ phận phân loại 57 Hình 5.8: Động với hộp giảm tốc xích truyền 58 Hình 5.9 Bánh xích chủ động gắn với máng dẫn bạc đạn 59 Hình 5.10 Cảm biến quang .59 Hình 5.11: Layout phần mạch điều khiển 60 Hình 5.12: Mạch điều khiển 61 Hình 5.13: Layout mạch công suất 62 Hình 5.14: Mạch cơng suất 62 x Hình 5.4: Bộ phận cân Các khối đánh số tương ứng với phần thiết kế Hình 4.8 4.4.1.4 Kết thực phận phân loại: Các máng phân loại hứng trứng tốt khơng có trứng rơi ngoài, van điện từ gạt trứng đạt yêu cầu với việc thực tốt chức gạt trứng vào máng phân loại 55 Máng phân loại sau hồn thành: Hình 5.5: Máng phân loại Bộ phận phân loại sau hoàn thành gồm: Van điện từ phân loại trứng với khoảng khối lượng từ 45g- 59g Van điện từ phân loại trứng với khoảng khối lượng từ 60g-65g Máng hứng trứng loại van điện từ đẩy xuống Máng hứng trứng loại van điện từ đẩy xuống Máng phân loại 3: Hình 5.6: Máng phân loại 56 Máng phân loại nhận trứng với khối lượng trứng từ 66g-80g Phần van điện từ gạt trứng sau hồn thành có cấu tạo hình 5.7 Hình 5.7: Bộ phận phân loại Bộ phận phân loại gồm: Cộn hút van điện từ Chốt giữ có cơng dụng tâm quay tay đòn đẩy trứng Lò xo trả vị trí cũ đẩy trứng Lõi van điện từ Thanh đẩy trứng 57 4.4.1.5 Kết thực phần truyền động: Phần truyền động sau hoàn thành hoạt động tốt với tốc độ di chuyển xích tải đẩy trứng tính tốn phần 4.1.2.5 ( Bộ truyền động) Hình 5.8: Động với hộp giảm tốc xích truyền Phần động gắn vào khung giá đỡ hệ thống truyền động xích truyền với tỉ số truyền xích 1:2 58 Hình 5.9 Bánh xích chủ động gắn với máng dẫn bạc đạn Như hình 5.9 thấy đẩy trứng hàn má xích để đẩy trứng, kỹ thuật hàn hạn chế nên khoảng cách giũa cac đẩy trứng không đều, số đẩy trứng bị nghiên, điều nguyên nhân làm trứng lăn không máng dẫn khiến cho phận cân hoạt động không mong muốn 4.4.1.6 Lắp cảm biến quang: Hình 5.10 Cảm biến quang 59 Chú thích: Cảm biến quang Giá đỡ Bàn cân Sau lần thử nghiệm cho thấy cần lắp thêm cảm biến quang vị trí cân để tránh cân trứng mà nhận giá trị 4.4.2 Kết thực phần mạch điều khiển: Sau lắp link kiện, chạy thử Testboard, đề tài tiến hành thiết kế mạch in cho mạch điều khiển mạch cơng suất 4.4.2.1 Mạch điều khiển sau hồn tất: Mạch điều khiển có nhiệm vụ xử lý tín hiệu vào xuất tín hiệu từ vi điều khiển, cần có xác điều khiển để mạch khơng bị nhiễu nên dùng mạch lớp, mạch lớp đẹp gọn hơn, q trình layout tránh dây jump ý muốn Tiến hành Layout chương trình Orcad layout: Hình 5.11: Layout phần mạch điều khiển 60 Từ mạch Layout tiến hành đặt mạch lớp hàn linh kiện, mạch hồn thành hình 5.12 Hình 5.12: Mạch điều khiển Trên mạch điều khiển phần đánh số tương ứng với hình 4.20 4.4.2.2 Mạch cơng suất sau hồn tất: Tiến hành Layout chương trình Orcad layout: 61 Hình 5.13: Layout mạch công suất Mạch công suất làm mạch in lớp kết hình 5.14 Hình 5.14: Mạch cơng suất 62 Mạch cơng suất sau hoàn thành bao gồm khối đánh số tương ứng với hình 4.26 4.4.2.3 Phần điện sau kết nối lắp vào tủ điện: Hình 5.15: Mặt tủ điện Mặt tủ điện gồm nút điều khiển thay đổi giá trị ngưỡng khối lượng trứng cho chương trình 4.4.2.4 Mặt tủ điện sau lắp hoàn chỉnh: Ngoài mạch điều khiển mạch cơng suất từ nguồn vào 220V qua biến áp giảm áp xuống 24V cung cấp cho Solenoids 12V cung cấp cho mạch mạch cơng suất với động Hai rơ-le nhận tín hiệu 12V từ mạch cơng suất kích nguồn cho Solenoids đẩy trứng 63 Hình 5.16: Mặt tủ điện Các phần lắp tủ điện: Mạch điều khiển Mạch công suât Rơ- le Biến áp cầu DIODE Nhận xét: mạch điều khiển chạy ổn định, giá trị khối lượng trứng mà Loadcell đo chưa gắn vào máy xác với sai số 1gram, vi điều khiển hoạt động tốt, mạch khuếch đại hoạt động tốt không bị nhiễu Nguồn cung cấp chuẩn với sai số không 0.5V 64 4.5 Quy trình khảo nghiệm: Phần khảo nghiệm: Tiến hành thí nghiệm với trứng đánh số thứ tự cân cân điện tử, sau cho trứng vào băng chuyền 10 lần tiến hành ghi chép số liệu khối lượng trứng hình LCD tương ứng với rãnh phân loại mà trứng phân vào Bảng 5.1: Thí nghiệm cân phân loại trứng Khối lượng Mẫu thử 10 trung bình Mẫu thử (55g) 54 62 56 52 60 56 60 54 58 56 56,8 Mẫu thử 2( 61g) 60 62 61 59 53 61 59 62 54 66 58.7 Mẫu thử (69g) 67 69 71 70 67 67 69 71 67 71 68.9 Mẫu thử 4(63g) 54 61 59 65 58 60 61 62 57 63 60 Mẫu thử 5(54g) 51 60 57 50 59 54 52 22 47 55.2 Mẫu thử 6( 57g) 56 60 54 59 52 54 62 62 60 56 57.5 Mẫu thử 7(66g) 66 56 70 65 68 68 71 63 64 66 65.7 Mẫu thử 8(60g) 56 57 59 69 57 60 60 61 59 62 60 65 Với giá trị trung bình mẫu thử trứng lăn băng truyền thu bảng sau: Bảng 5.2: Số lần phân loại trứng máng phân loại Máng phân loại Máng phân loại Máng phân loại ( lần) 2(lần) 3(lần) 45g-59g 60g-65g 66g-80g 1( loại 1) 4 2(loại 2) 5 3(loại 3) 0 10 4(loại 2) 5(loại 1) 6(loại 1) 4 7(loại 3) 8(loại 2) 5 Mẫu thử Sai lệch (lần) Nhận xét: Với mẫu thử 1: số lần phân loại sai lần (40%) với sai số trung bình 1.8g Với mẫu thử 2: số lần phân loại sai lần (50%) với sai số trung bình 2.3g Với mẩu thử 3: số lần phân loại sai lần (0%) với sai số trung bình 0.1g Với mẫu thử 4: số lần phân loại sai lần (40%) với sai số trung bình 3g Với mẫu thử 5: số lần phân loại sai lần (30%) với sai số trung bình 1.2g Với mẩu thử 6: số lần phân loại sai lần (40%) với sai số trung bình 0.5g Với mẫu thử 7: số lần phân loại sai lần (50%) với sai số trung bình 0.3g Với mẩu thử 8: số lần phân loại sai lần (40%) với sai số trung bình 0g 66 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận: Sau thời gian thực đề tài “HỆ THỐNG CÂN VÀ PHÂN LOẠI TRỨNG LIÊN TỤC TRÊN DÂY CHUYỀN” Một số kết đạt sau: ¾ Phần khí: chế tạo xong hệ thống cân phân loại trứng, nhiên chế tạo phận cân chưa thật xác yếu tố độ rung động tác động lên băng chuyền, hệ thống xích đẩy trứng chạy với tốc độ chậm khoảng cách đẩy trứng chưa hợp lý làm cho trứng lăn rãnh dẫn hướng không ổn định dẫn đến sai số cho phận cân ¾ Phần điện tử: thực phần mạch điều khiển với việc xuất giá trị khối lượng trứng có sai số 1g cho thấy phận khuếch đại làm việc hiệu Mạch công suất hoạt động tốt, nguồn hoạt động ổn định ¾ Phần khảo nghiệm: q trình chỉnh sửa phần khí tốn nhiều thời gian dự tính nên phần khảo nghiệm tiến hành với số lần thực chưa đánh giá khách quan kết mà đề tài đạt Các trứng phân loại sai số trứng có hai đầu nhọn, trứng có hai đầu tròn dễ lọt rãnh dẫn hướng làm cho phận cân không nhận giá trị khối lượng ¾ Nhìn chung thời gian thực đề tài ngắn, khó khăn việc chế tạo xác chi tiết, tay nghề chế tạo phần khí hạn chế nên sau khảo nghiệm cho thấy đề tài hệ thống cân phân loại trứng chưa có tính ứng dụng vào thực tế ¾ Đề tài bước đầu giải yêu cầu cân phân loại số mẫu trứng định, đối tượng thử nghiệm trứng vịt, chưa áp dụng cho loại trứng khác 67 5.2 Đề nghị: Đề nghị khóa sau tiếp tục nghiên cứu hệ thống khắc phục sai sót đề tài từ mang lại tính ứng dụng vào thực tiễn Thiết kế lại truyền động xích đẩy trứng, thay đổi khoảng cách đẩy trứng cho phù hợp Có thể dùng PLC thay cho vi điều khiển để hệ thống trở nên đơn giản ổn định Cần mở rộng ứng dụng hệ thống cho loại trứng gia cầm khác 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ths Lê Văn Bạn : Bài giảng đo lường Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh Ths Lê Văn Bạn: Bài giảng thiết kế mạch điều khiển Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh SV Lê Việt Tiến Đề tài “ Thiết kế, chế tạo, khảo nghiệm băng tải cân phân loại trứng” Đại học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh www.Alldatasheet.com www.candientuchinhthang.vn www.Dientuvietnam.com www.Google.com www.hoiquandientu.com www.Picvietnam.com 69 ... trứng phân loại, trứng qua máng phân loại tương ứng, lực hút nam châm bập bênh với lực từ máng phân loại trứng nặng làm chênh bập bênh trứng rơi vào máng phân loại Với phương pháp phân loại trứng. .. Cơng Nghệ trường Đại học Nông Lâm TP.HCM, để thực đề tài Hệ thống cân phân loại trứng liên tục dây chuyền với mục đích giải vấn đề 1.2 Mục đích đề tài Mặc dù phần nhỏ qui trình xử lý trứng hy...HỆ THỐNG CÂN VÀ PHÂN LOẠI TRỨNG LIÊN TỤC TRÊN DÂY CHUYỀN Tác giả PHAN ĐĂNG KHOA Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp