Nội dung đề tài được chia làm 3 phần: Phần 1. Tổng quan về lò ấp trứng gia cầm Phần 2: Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò ấp bằng bộ điều khiển PID Phần 3: Bộ điều khiển mờ Phần 1. Tổng quan về lò ấp trứng gia cầm 1. Giới thiệu chung về đề tài. Trong nhiều năm qua ngành nông nghiệp nước ta có nhiều thành tựu vượt bậc, không chỉ đủ cung cấp nguồn lương thực, thực phẩm cho đất nước mà còn xuất khẩu ra thị trường thế giới. Với thành tựu to lớn đó, chúng ta phải kể đến ngành chăn nuôi gia cầm đã góp phần quan trọng cho nền kinh tế quốc dân. Sự phát triển của ngành chăn nuôi nói chung và ngành chăn nuôi gia cầm nói riêng đã đem lại lợi ích kinh tế cho các hộ nông dân, từng bước xoá đói giảm nghèo và ngày càng có nhiều hộ gia đình làm giàu trên mảnh đất của mình nhờ vào kinh tế trang trại. Ngày nay, nền kinh tế trang trại được phát triển rộng rãi trên cả nước với quy mô vừa và lớn do đó vấn đề con giống là hết sức bức xúc. Ấp trứng nhân tạo bằng máy ấp công nghiệp là phương pháp tối ưu để sản xuất con giống trong thời gian ngắn, tỷ lệ ấp nở cao, đặc biệt 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 nghiên cứu và chế tạo ra lò ấp trứng bằng bộ điều khiển PID. 1.1. Các vấn đề đặt ra. a. 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 động 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 động 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. b. Giải quyết vấn đề Để giải quyết vấn đề trên ta sử dụng phương pháp hiện đại dùng cảm biến và vi xử lý: Dùng dây maiso hoặc bóng đèn cung cấp nhiệt. Điều khiển và ổn định nhiệt độ bằng vi xử lý. Nguyên lý làm việc: sử dụng cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ lò ấp rồi chuyển tín hiệu cho khối điểu khiển thông qua rơle để điều khiển hệ thống nhiệt của lò ấp trứng và sử dụng cảm biến độ ẩm đo độ ẩm lò ấp để khối điều khiển điều chỉnh tốc độ quay của cánh quạt. Và cần phải có thiết bị tự động chuyển nguồn để đề phòng trường hợp xảy ra sự cố cắt điện thì hệ thống lò ấp vẫn được cấp điện đảm bảo hoạt đông bình thường. + 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. 1.2 Lịch sử phát triển lò ấp trứng Trong các sách gia cầm ngày nay, chúng ta vẫn nghe nói rằng phương pháp ấp trứng nhân 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 dụng một loại “lò” đặc biệt để ấp trứng gia cầm, nhưng không ai biết rõ quy trình này. Điều duy nhất mà mọi người biết là phân lạc đà được sử dụng để cung cấp nhiệt cần thiết cho việc ấp. 2. Tổng quan về lò ấp trứng. 2.1. Tổng quan Dựa trên các yếu tố của việc ấp trứng tự nhiên do gia cầm thực hiện, máy ấp trứng đưa ra các giải pháp kỹ thuật tương tự. Với các ưu thế hơn hẳn về sản lượng ấp cho một mẻ trứng. Trong đề tài này, nhóm thực hiện xin giới thiệu về cấu trúc tổng quát của máy ấp trứng được nhóm tổng kết sau quá trình tham quan thực tế và tham khảo tài liệu. Các loại trứng gia cầm khác nhau có các yêu cầu khác nhau về nhiệt độ, độ ẩm và thời gian ấp nở. Về cơ bản, máy ấp trứng tự động gồm bốn khâu: nhiệt độ, đảo trứng, độ ẩm và thông gió, các thông số kỹ thuật đều được điều chỉnh bằng mạch bán dẫn và vi điện tử. Để có giống khỏe mạnh, tỷ lệ nở cao, máy phải giải quyết được triệt đẻ bốn khâu trên. Khâu nhiệt độ đóng vai trò quan trọng nhất, quả trứng ấp không đủ nhiệt thì phôi sẽ không phát triển. Đề giữ nhiệt, các vỏ máy được thiết kế dày và có chức năng cách ly tốt, góp phần lưu nhiệt khi mất điện. Trong máy có các hệ thống dây điện trở, có chức năng sinh nhiệt, mỗi dây có công suất tùy thuộc vào thể tích vủa lồng ấp. Để đóng, ngắt mạch điện và dây điện trở sinh nhiệt, có thể sử dụng relay điện từ không tiếp điểm, dung triac công suất lớn, bộ đóng ngắt hoạt đọng với độ tin cậy cao. Khâu đảo trứng là khâu thứ hai trong quá trình ấp. Thông thường trứng được đảo vài giờ một lần, một lần kéo dài khoảng 10 phút. Việc đảo trứng thực hiện chậm vì tránh hiện tượng va đập làm hư trứng. Dàn đảo sẽ dảo với một góc không quá 60O hoặc thấp hơn tùy vào thiết kế của giá để trứng. Một quả trứng bình thường chứa 6,5% đến 6,6% lượng nước. Trong qua trình tiếp nhiệt độ để phát triển thành con giống, lượng nước sẽ bị bay hơi dần. Máy ấp trứng phải có hệ thống cung cấp độ ẩm tự động và điều chỉnh được tùy ý. Thông thường máy ấp có giàn phun nước tự động để giữ cho độ ẩm không thay đổi tùy thuốc vào từng giai đoạn của trứng. Thông gió là phần không thể thiếu trong quá trình ấp. Các quạt thông gió phải gắn với cửa chớp mở tự động mỗi khi quạt hoạt động. Việc gắn với cửa chớp là để đảm bảo việc cách ly với môi trường bên ngoài, đảm bảo việc giữ nhiệt. Việc thông gió có thể kết hợp với việc giảm nhiệt cho máy ấp. 2.2. Cấu tạo a. 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 45O 47O so với mặt ngang, lần lượt theo 2 phía đối xứng. b. 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. c. 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. d. 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. e. 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 45O 47O (so với mặt nằm ngang) lần lượt cả hai phía theo từng thời gian quy định. f. 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. g. 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. 3. Phân loại lò ấp trứng. 3.1. Lò ấp trứng thủ công Thực chất là việc sắp các kệ trứng xen kẽ giữa các bóng đèn, trong một không gian rộng. Phương pháp ấp trứng gia cầm mà việc điều chỉnh chế độ nhiệt độ, độ ẩm qua các giai đoạn ấp hoàn toàn nhờ vào kinh nghiệm, cảm giác của người chủ ấp thì gọi là ấp trứng thủ công. a. Ưu điểm của phương pháp ấp trứng thủ công Lò ấp trứng được làm bằng “bồ” đan bằng tre nứa, thóc lép hoặc trấu, chăn, màn (ủ trứng) … là những thứ rẻ tiền sẵn có ở bất cứ vùng nào. Nhà xưởng để lắp đặt lò đơn giản, có thể sử dụng nhà bếp, nhà ở, nhà kho … Quy mô trứng ấp từ ít đến nhiều, không bị phụ thuộc vào quy mô máy, rất thuận thiện vì vậy trứng luôn được cho vào ấp, không cần bảo quản dài ngày. Có thể sử dụng được bất cứ loại lao động nào trong gia đình hoặc thôn xóm để tham gia vận hành lò ấp. Nhất thiết phải có người chịu trách nhiệm kỹ thuật ấp: ông chủ lò ấp hoặc một chuyên gia về ấp thủ công … b. Nhược điểm của phương pháp ấp trứng thủ công Hoàn toàn không có khả năng tự động. Khả năng trứng nỏ phụ thuộc vào kinh nghiệm người làm việc, do vậy hiệu quả kinh tế không cao. Sử dụng nhiều nhân công khi ấp trứng. c. Nguyên lý làm việc Nguyên lý làm việc hoàn toàn thủ công và hoàn toàn dựa vào kinh nghiệm: dung đèn thắp sang để cung cấp nhiệt độ cho lò ấp, đảo trứng 5 – 7 lần trên 1 ngày trong 10 ngày đầu và 3 – 4 lần trong các ngày còn lại, tiến hành phun nước cho lò cứ cách vài ngày phun một lần (độ ẩm khoảng 80%). Tất cả các quá trình trên hoàn toàn không tự động. Giá thành rẻ do các nguyên vật liệu làm lò hoàn toàn dễ kiếm tại các địa phương. 3.2. Lò ấp trứng bán thủ công. Biên độ nhiệt: trong khoảng tăng 0,1O C – giảm 0,1O C. Nhiệt độ được điều khiển tự động, ổn định bằng vi xử lý, tạo độ ẩm tự động, đảo trứng tự động. Có thể ấp theo chế độ đa kỳ (mỗi tuần vào trứng một lần) hoặc đơn kỳ (vào trứng một lần). a. Ưu điểm. Hệ thống nhỏ gọn dễ lắp đặt. Giá thành rẻ, dễ chế tạo. Làm việc liên tục nhiều ngày. Làm việc được ở điện áp 220V. Công suất tiêu thụ thấp, giảm được một lượng lớn nhân công. Có khả năng tự động hóa 1 phần, người sử dụng có thể cài các chế độ tự động theo một số phần mềm định sẵn. b. Nhược điểm. Không có khả năng báo lỗi và hoạt động khi mất điện. Hoạt động trong một quy mô nhỏ khoảng 1000 trứng. Cần giám sát khi hệ thống hoạt động. 3.3. Lò ấp trứng công nghiệp Đây là một hệ thống hoàn toàn tự động. Tất cả các thông số được nhập vào một lần và sẽ được sử lý trong suốt quá trình làm việc. a. Ưu điểm Hệ thống hoàn toàn tự động. Hoạt động lên tục. Có thông báo khi có sự cố. Khả năng tự xử lý sự cố. Khả năng chống bị phá hoại cao. Hệ thống bền, tái sử dụng cao. Sử dụng điện áp 220V hoặc 380V. b. Nhược điểm Hệ thống khá đắt. Sử dụng ở quy mô sản xuất lớn. c. Nguyên lý làm việc. Bằng việc sử dụng vi xử lý kết hợp các linh kiện điện tử cũng như lập trình từ phái người thiết kế, khối xử lý trung tâm sẽ nhận các thông số đầu vào từ cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm trong máy và các chế độ, thông số từ phía giao diện người dùng, từ đó cho ra các tín hiệu hợp lý đưa tới các khối hệ thống riêng biệt để các hệ thống thực hiện chức năng, nhiệm vụ của mình. Nguyên lý hoạt động chung của các máy ấp trứng công nghiệp được mô tả như sơ đồ khối bên dưới.
Lời nói đầu Thế kỷ 21 mở thời đại mới, thời đại khoa học cơng nghệ đòi hỏi người ln ln khơng ngừng tìm tòi học tập để tiến Thiết bị công nghệ đổi tiên tiến góp phần nâng cao chất lượng máy móc, thiết bị hoạt động có hiệu quả, an tồn ổn định Ngày vi điều khiển có ứng dụng ngày rộng rãi lĩnh vực kỹ thuật đời sống xã hội, đặc biệt kỹ thuật tự động hóa điều khiển từ xa Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp nay, việc tự động khâu sản xuất quan trọng Nhiều năm trở lại đây, có nhiều ứng dụng vi điều khiển vào hoạt động chăn nuôi, …Một yếu tố ngành nông nghiệp chăn nuôi gia cầm với khâu quan trọng ổn định khâu sản xuất giống, mà cự thể việc ấp nở giống từ trúng gia cầm Từ thực tế thấy tầm quan trọng việc ấp nở giống từ trứng gia cầm đặc biệt việc ổn định nhiệt độ lò ấp trứng Vì chúng em lựa chọn đề tài thiết kế lò ấp trứng tự động Với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn, với nỗ lực thân, đến đề tài nghiên cứu khoa học chúng em hồn thành Trong q trình làm kinh nghiệm hạn chế, tài liệu tham khảo có hạn nên chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong bảo, góp ý thầy để làm chúng em hoàn thiện Chúng em cin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Quách Đức Cường tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện thuận lợi giúp chúng em hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học với kết tốt Em xin chân thành cảm ơn! Nội dung đề tài chia làm phần: Phần Tổng quan lò ấp trứng gia cầm Phần 2: Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ lò ấp điều khiển PID Phần 3: Bộ điều khiển mờ Phần Tổng quan lò ấp trứng gia cầm Giới thiệu chung đề tài Trong nhiều năm qua ngành nông nghiệp nước ta có nhiều thành tựu vượt bậc, khơng đủ cung cấp nguồn lương thực, thực phẩm cho đất nước mà xuất thị trường giới Với thành tựu to lớn đó, phải kể đến ngành chăn ni gia cầm góp phần quan trọng cho kinh tế quốc dân Sự phát triển ngành chăn ni nói chung ngành chăn ni gia cầm nói riêng đem lại lợi ích kinh tế cho hộ nơng dân, bước xố đói giảm nghèo ngày có nhiều hộ gia đình làm giàu mảnh đất nhờ vào kinh tế trang trại Ngày nay, kinh tế trang trại phát triển rộng rãi nước với quy mơ vừa lớn vấn đề giống xúc Ấp trứng nhân tạo máy ấp công nghiệp phương pháp tối ưu để sản xuất giống thời gian ngắn, tỷ lệ ấp nở cao, đặc biệt ấp số lượng trứng lớn, chất lượng giống nâng cao Chính việc để đáp ứng nhu cầu thiết thực nhóm chúng em nghiên cứu chế tạo lò ấp trứng điều khiển PID 1.1 Các vấn đề đặt a Đặt vấn đề Như biết điều khiển tự động trở thành nhu cầu thiếu sống đại Một yếu tố điều khiển tự động nhiều nhiệt độ Để làm điều cần phải sử dụng thiết bị đo điều khiển tự động ví dụ cảm biến, rơle, ADC…Một ứng dụng quan trọng phổ biến điều khiển tự động nhiệt độ ứng dụng để điều khiển nhiệt độ lò ấp trứng cơng nghiệp Với ưu điểm lò ấp trứng cơng nghiệp tỉ lệ ấp thành cơng lớn, cho hiệu kinh tế cao Vì hệ thống lò ấp trứng cơng nghiệp ứng dụng rộng rãi phát triển kinh tế địa phương b Giải vấn đề Để giải vấn đề ta sử dụng phương pháp đại dùng cảm biến vi xử lý: - Dùng dây maiso bóng đèn cung cấp nhiệt Điều khiển ổn định nhiệt độ vi xử lý - Nguyên lý làm việc: sử dụng cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ lò ấp chuyển tín hiệu cho khối điểu khiển thơng qua rơle để điều khiển hệ thống nhiệt lò ấp trứng sử dụng cảm biến độ ẩm đo độ ẩm lò ấp để khối điều khiển điều chỉnh tốc độ quay cánh quạt Và cần phải có thiết bị tự động chuyển nguồn để đề phòng trường hợp xảy cố cắt điện hệ thống lò ấp cấp điện đảm bảo hoạt đơng bình thường + Ưu điểm: đo điều khiển nhiệt độ xác, tỷ lệ nở cao, đem lại hiệu kinh tế, phù hợp với sản suất số lượng lớn lò ấp cơng nghiệp chủ yếu thường sử dụng phương pháp + Nhược điểm: cần phải có kiến thức sâu rộng điện tử, cảm biến, vi xử lý, lập trình 1.2 Lịch sử phát triển lò ấp trứng Trong sách gia cầm ngày nay, nghe nói phương pháp ấp trứng nhân tạo cổ xưa phát minh Ai Cập Diodorus Siculus (sử gia Hy Lạp) viết điều thời – từ năm 80 đến 20 trước công nguyên Những tác giả cổ hơn, chẳng hạn Aristotle Pliny, viết người Ai Cập từ lâu sử dụng loại “lò” đặc biệt để ấp trứng gia cầm, rõ quy trình Điều mà người biết phân lạc đà sử dụng để cung cấp nhiệt cần thiết cho việc ấp Hình I.1 Lò ấp trứng cổ đại Vào thời đó, nhiều nhà phát minh cố gắng chế tạo máy ấp trứng dựa phương pháp người Ai Cập Nỗ lực thực Jean Baptiste Della Porta vào năm 1588 Ý Ơng bị buộc phải ngưng cơng việc Tòa án Dị giáo Tây Ban Nha Ở Mỹ, Lyman Byce, niên 26 tuổi người Canada, người đến Petaluma để chữa bệnh, phát minh lò ấp điều khiển nhiệt độ vào năm 1879 với Isaac Dias, nha sĩ địa phương Cha Byce nuôi gà dùng phân gia súc để sưởi ấm chuồng Với hình ảnh đầu, anh phát minh cách ấp nhân tạo trứng gà Lò ấp đột phá ngành công nghiệp gia cầm Mỹ, nhanh chóng đánh dấu Petaluma đồ “Rổ trứng giới” Và với phát triển khơng ngừng cơng nghiệp lò ấp trứng cải tiến nhân rộng hiệu suất cao khác xa vưới lò trứng nhà phát minh kết kết tụ nhiều năm qua Hình I.2 Lò ấp trứng đại Tổng quan lò ấp trứng 2.1 Tổng quan Dựa yếu tố việc ấp trứng tự nhiên gia cầm thực hiện, máy ấp trứng đưa giải pháp kỹ thuật tương tự Với ưu hẳn sản lượng ấp cho mẻ trứng Trong đề tài này, nhóm thực xin giới thiệu cấu trúc tổng quát máy ấp trứng nhóm tổng kết sau trình tham quan thực tế tham khảo tài liệu Các loại trứng gia cầm khác có yêu cầu khác nhiệt độ, độ ẩm thời gian ấp nở Về bản, máy ấp trứng tự động gồm bốn khâu: nhiệt độ, đảo trứng, độ ẩm thơng gió, thơng số kỹ thuật điều chỉnh mạch bán dẫn vi điện tử Để có giống khỏe mạnh, tỷ lệ nở cao, máy phải giải triệt đẻ bốn khâu Khâu nhiệt độ đóng vai trò quan trọng nhất, trứng ấp khơng đủ nhiệt phơi không phát triển Đề giữ nhiệt, vỏ máy thiết kế dày có chức cách ly tốt, góp phần lưu nhiệt điện Trong máy có hệ thống dây điện trở, có chức sinh nhiệt, dây có cơng suất tùy thuộc vào thể tích vủa lồng ấp Để đóng, ngắt mạch điện dây điện trở sinh nhiệt, sử dụng relay điện từ không tiếp điểm, dung triac công suất lớn, đóng ngắt hoạt đọng với độ tin cậy cao Khâu đảo trứng khâu thứ hai trình ấp Thơng thường trứng đảo vài lần, lần kéo dài khoảng 10 phút Việc đảo trứng thực chậm tránh tượng va đập làm hư trứng Dàn đảo dảo với góc không 60O thấp tùy vào thiết kế giá để trứng Một trứng bình thường chứa 6,5% đến 6,6% lượng nước Trong qua trình tiếp nhiệt độ để phát triển thành giống, lượng nước bị bay dần Máy ấp trứng phải có hệ thống cung cấp độ ẩm tự động điều chỉnh tùy ý Thơng thường máy ấp có giàn phun nước tự động để giữ cho độ ẩm không thay đổi tùy thuốc vào giai đoạn trứng Thông gió phần khơng thể thiếu q trình ấp Các quạt thơng gió phải gắn với cửa chớp mở tự động quạt hoạt động Việc gắn với cửa chớp để đảm bảo việc cách ly với mơi trường bên ngồi, đảm bảo việc giữ nhiệt Việc thơng gió kết hợp với việc giảm nhiệt cho máy ấp 2.2 Cấu tạo a Thùng máy giàn khay trứng: - Thùng máy thường có dạng hình hộp gỗ bọc tơn, nhơm ngồi mặt đáy để tăng cứng vững, có cửa lớn phía trước để đưa trứng vào ra, có cửa kính để quan sát máy, nhiệt kế, ẩm kế; có cửa sổ phía sau để mở chăm sóc máy bên Ngồi có cửa gió, khí thải máy - Giàn khung, thường kim loại, để đặt khay trứng, xoay nghiêng bên phải, bên trái để đảo trứng Giàn thường có kiểu: giàn trống giàn tầng - Khay xếp trứng ấp (khay ấp) thường hình chữ nhật, gỗ, kim loại nhựa có ngăn giữ trứng Khe thay đổi rộng hẹp để phù hợp kích thước to nhỏ loại trứng - Khay xếp trứng nở (khay nở) hình chữ nhật, có đáy lưới thép (lỗ vng tròn) Khi tới ngày nở trứng chuyền từ khay ấp sang khay nở để việc nở trứng dễ ràng Khi đảo trứng, khay ấp nghiêng với khung giàn góc 45O - 47O so với mặt ngang, theo phía đối xứng b Bộ tạo nhiệt điều nhiệt Bộ tạo nhiệt làm việc theo nguyên lý sau: - Bằng nước nóng: nước đun ngồi đổ vào bình tạo nhiệt đặt máy, phía - Nước nóng đun đèn dầu: nước nóng lưu thơng theo ống dẫn máy cách đối lưu để cấp nhiệt cho trứng - Bằng điện: dùng dây điện trở đốt nóng, có dòng điện qua toả nhiệt cho máy Bộ điều nhiệt thường gồm cảm biến nhiệt đặt máy, tác động vào đóng ngắt mạch điện cung cấp cho dây điện trở tạo nhiệt Ở máy ấp trứng nước nóng đun đèn dầu thường dùng cảm biến nhiệt kiểu bầu ête để tác động vào phận đóng mở ống khói nóng đèn dầu đun nước, nhờ mà tự động điều nhiệt c Bộ tạo ẩm Làm việc theo nguyên lý sau: - Dẫn nước hay đổ nước vào máng tạo ẩm đặt máy để nước bốc tạo ẩm Cách thủ công, đơn giản, không đảm bảo tốt yêu cầu độ ẩm ổn định, khó điều ẩm tốt - Vung nước qua cánh quạt máy, nước từ bình chứa đặt cao hay từ mạng ống cung cấp chung trại, qua van nước, ống dẫn vào bầu, để theo ống dẫn hàn dọc cánh quạt gió mà vung xung quanh, xuyên qua lỗ nhỏ vành lưới thép bao xung quanh, tạo thành lớp sương mù gây ẩm máy d Bộ thơng gió điều gió - Bộ thơng gió máy ấp trứng quạt hướng trục, lắp thành sau bên máy Cửa hút gió bố trí gần trục quạt có nắp điều gió, điều chỉnh độ mở tay Cửa gió thường bố trí máy hay thành trước máy, có nắp điều gió, đóng mở tay e Bộ đảo trứng Bao gồm có nguyên lý làm việc sau: - Động điện quay: dùng cho kiểu giàn trứng, thường gồm động điện, giảm tốc, truyền động cụm tiếp điểm cuối - Dây kéo: dùng số máy ấp trứng cỡ nhỏ, khay trứng có đũa tròn xoay được, quấn dây chung cho đảo, ta kéo đầu dây đũa xoay đủ để khay trứng xoay theo góc - Tay quay: dùng máy ấp trứng có giàn trống, dùng tay quay trống nghiêng góc 45O - 47O (so với mặt nằm ngang) hai phía theo thời gian quy định f Bộ điều khiển báo hiệu Thường bao gồm: khởi động từ, cụm tiếp điểm tổng, rơle điện từ, cầu chì, nút bấm, cụm đầu nối điện, chuông đèn báo hiệu g Bộ phận phụ trợ Máy ấp trứng có phận phụ trợ như: giàn chuyển trứng, bánh xe chuyển giàn trứng, bàn chuyển trứng, thang, dụng cụ soi trứng Phân loại lò ấp trứng 3.1 Lò ấp trứng thủ cơng Thực chất việc kệ trứng xen kẽ bóng đèn, không gian rộng Phương pháp ấp trứng gia cầm mà việc điều chỉnh chế độ nhiệt độ, độ ẩm qua giai đoạn ấp hoàn toàn nhờ vào kinh nghiệm, cảm giác người chủ ấp gọi ấp trứng thủ cơng Hình I.3 Lò ấp trứng thủ công a Ưu điểm phương pháp ấp trứng thủ cơng Lò ấp trứng làm “bồ” đan tre nứa, thóc lép trấu, chăn, (ủ trứng) … thứ rẻ tiền sẵn có vùng Nhà xưởng để lắp đặt lò đơn giản, sử dụng nhà bếp, nhà ở, nhà kho … Quy mơ trứng ấp từ đến nhiều, không bị phụ thuộc vào quy mô máy, thuận thiện trứng ln cho vào ấp, khơng cần bảo quản dài ngày Có thể sử dụng loại lao động gia đình thơn xóm để tham gia vận hành lò ấp Nhất thiết phải có người chịu trách nhiệm kỹ thuật ấp: ông chủ lò ấp chuyên gia ấp thủ công … b Nhược điểm phương pháp ấp trứng thủ cơng - Hồn tồn khơng có khả tự động - Khả trứng nỏ phụ thuộc vào kinh nghiệm người làm việc, hiệu kinh tế không cao - Sử dụng nhiều nhân công ấp trứng c Nguyên lý làm việc Nguyên lý làm việc hồn tồn thủ cơng hồn tồn dựa vào kinh nghiệm: dung đèn thắp sang để cung cấp nhiệt độ cho lò ấp, đảo trứng – lần ngày 10 ngày đầu – lần ngày lại, tiến hành phun nước cho lò cách vài ngày phun lần (độ ẩm khoảng 80%) Tất trình hồn tồn khơng tự động Giá thành rẻ ngun vật liệu làm lò hồn tồn dễ kiếm địa phương Ta ký hiệu: y1 inf ( y ) y sup( y ) YG YG a Nguyên lý trung bình y' y1 y 2 Nguyên lý trung bình sử dụng trường hợp G miềm liên thông y giá trị có độ phụ thuộc lớn b Nguyên lý cận trái Giá trị rõ y ' lấy giá trị cận trái G Giá trị rõ lấy theo nguyên lý cận trái phụ thuộc tuyến tính vào độ thỏa mãn luật điều khiển định c Nguyên lý cận phải Giá trị rõ y ' lấy giá trị cận phải G Giá trị rõ láy theo nguyên lý cận phải phụ thuộc tuyến tính vào đáp ứng vào luật điều khiển định - Sai lệch giá trị rõ ba phương pháp lớn độ thỏa mãn H luật điều khiển định nhỏ 2.6.2 Phương pháp trọng tâm Phương pháp trọng tâm cho kết y ' hoành độ điểm trọng tâm miền bao trục hoành đường B ( y ) ' Công thức xác định y ' theo phương pháp điểm trọng tâm sau: y B' ( y )dy ' y B ( y)dy ' (2.6.1) Công thức cho phép ta xác định giá trị y ' với tham gia tất tập mờ đầu luật điều khiển cách bình đẳng xác, nhiên lại khơng để ý đến độ thỏa mãn luật điều khiển đình thời gian tính châm Phương pháp điểm trọng tâm cho luật hợp thành Sum - Min: Giả sử có m luật điều khiển triển khai, ký hiệu giá trị mờ cho ngõ luật điều khiển thứ k B ( y ) với quy tắc Sum - Min giá trị rõ y ' xác định ' m là: y ' M k k 1 m A k k 1 đó: M k y B 'k ( y )dy Ak y B 'k ( y )dy S S Xét trường hợp hàm thuộc hình thang: Mk Ak H (3m 22 3m12 b a 3m b 3m1 a ) H (2m 2m1 a b) Hình III.2 Hàm thuộc hình thang (2.6.2) Phương pháp độ cao: Từ công thức (2.6.1), hàm liên thuộc có dạng singleton ta được: m ' y y k Hk k 1 m H cơng thức sủ dụng cho tất luật hợp thành: Max k k 1 Min, Sum - Min, Max - Prod Sum - Prod Bộ điều khiển mờ cho lò ấp trứng Hình 8: Sơ đồ khối điều khiển mờ cho lò ấp Với sơ đồ khối điều khiển mờ trên, ta rút bước cần tiến hành để tổng hợp điều khiển mờ: - Định nghĩa tất biến ngôn ngữ vào/ra - Định nghĩa tập mờ cho biến vào /ra Xây dựng luật điều khiển - Chọn thiết bị hợp thành Giải mờ Trong đó, bước làm cơng viêc khâu mờ hóa, bước thiết lập máy suy diễn mờ dựa luật hợp thành mờ, bước làm công việc giải mờ để nhận giá trị rõ ngõ 3.1 Định nghĩa biến vào/ra: a Sai số: ET ET (âm nhiều, âm, âm ít, khơng, dương ít, dương, dương nhiều) Với kí hiệu tương ứng sau: NB: âm nhiều, NM: âm, PS: dương ít, PM: dương, NS: âm ít, PB: dương nhiều, ET {NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB} b Đạo hàm sai số: DET Tương tự DET { NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB} c Sai phân công suất: DP DP { NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB} ZE: không 3.2 Tập mờ cho biến ngôn ngữ: Et: C= giá trị đặt – giá trị đo DP: % 3.3 Luật điều khiển Thể bảng mờ: DP DET ET NB NM NS ZE PS PM PB NB NB NB NB NB NM NS ZE NM NB NB NM NM NS ZE PS NS NB NM NM NS ZE PS PM ZE NB NM NS ZE PS PM PB PS NM NS ZE PS PS PM PB PM ZE ZE PS PM PM PB PB PB ZE PS PM PB PB PB PB Những ô in nghiêng gạch luật cần phải xác định Ta phát biểu mệnh đề hợp thành sau: Luật hợp thành bảng mờ: IF ET is NB and DET is NB then DP is NB tương tự ta lập bảng mờ 3.4 Chọn luật hợp thành: Luật hợp thành chọn luật Max-Min 3.5 Giải mờ: Bằng phương pháp độ cao theo công thức: m m y DP ij H ij i 1 j 1 m H ij min( i ( y ), j ( y )) m H 3.1 ij i 1 j 1 Độ thỏa mãn Hijc theo công thức (2.3.4), yij giá trị vật lý tương ứng với giá trị ngôn ngữ Thiết kế điều khiển mờ cho lò nhiệt xây dựng PID mờ để điều khiển lò nhiệt Hàm truyền lò nhiệt theo Zeigler-Nichols: ứng dụng matlab cho lò nhiệt: G ( s) C ( s) Ke LS K tuyến tính hóa G ( s) R( s) ST (Ts 1)( Ls 1) 4.1 Xác định biến ngôn ngữ Đầu vào biến - Sai lệch ET = Đo - Đặt - Tốc độ tăng DET= ET (i 1) E (i ) , với T chu kỳ lấy mẫu T - Đầu ra: biến KP hệ số tỷ lệ KI hệ số tích phân KD hệ số vi phân tính phần PID Số lượng biến ngôn ngữ: ET = {âm nhiều, âm vừa, âm ít, zero, dương ít, dương vừa, dương nhiều} ET = {N3, N2, N1, ZE, P1, P2, P3} DET = {âm nhiều, âm nhiều, âm vừa, âm ít, zero, dương ít, dương vừa, dương nhiều} DET= {N31, N21, N11, ZE1, P11, P21, P31} KP/KD = {zero, nhỏ, trung bình, lớn, lớn} = {Z, S, M, L, U} KI = {mức 1, mức 2, mức 3, mức 4, mức 5} = {L1, L2, L3, L4, L5} 4.2 Luật hợp thành Có tổng cộng 7x7x3=147 luật IF…THEN Luật chỉnh định KP Luật chỉnh định KD Luật chỉnh định KI Ứng dụng Matlab biểu diễn KP: Sơ đồ khối: Tài liệu tham khảo: Lý thuyết điều khiển tự động – NXB khoa học kỹ thuật Lý thuyết điều khiển tự động – NXB ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh http://www.dieukhien.net/vn/discuss.php?thid=1856 http://www.ngoinhachung.net/diendan/showthread.php?t=33579