Nghiên cứu cải tiến gia công chế tạo và lắp ráp hệ thống điều khiển cho máy rửa bát cđt59

LỜI MỞ ĐẦU Thế kỉ XXI-Thời đại khoa học công nghệ, phát triển vượt bậc khoa học công nghệ Xã hội ngày phát triển, nhu cầu giải phóng sức lao động người tất yếu Các thiết bị công nghệ điều khiển tự động hóa áp dụng vào thực tế sống sinh hoạt sản xuất người ngày phổ biến Chính mà em chọn đề tài “Nghiên cứu cải tiến, gia công, chế tạo lắp ráp hệ thống điều khiển cho máy rửa bát CĐT59” Mục tiêu nghiên cứu đề tài thiết kế hệ thống điều khiển cho máy rửa bát tự động Đề tài tập trung vào nghiên cứu hệ thống điều khiển cho máy rửa bát, để thực đề tài, em sử dụng phương pháp phân tích tổng hợp lí thuyết kết hợp với thực nghiệm khoa học Đề tài em chia làm phần sau: Phần 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu Phần 2: Nội dung khóa luận Chương 1: Khái quát chung máy rửa bát Chương 2: Nâng cấp hệ thống điều khiển cho máy rửa bát Chương 3: Gia công , chế tạo Chương 4: Lắp ráp , vận hành chạy thử Trong suốt thời gian làm đề tài giúp đỡ thầy, cô giáo mơn Kỹ thuật điện Tự động hóa đặc biệt hướng dẫn tận tình, chi tiết thầy giáo TS.Hoàng Sơn giúp em hoàn thành khóa luận Mặc dù cố gắng kiến thức kinh nghiệm hạn chế nên khóa luận em khơng thể tránh thiếu sót, em mong bảo thầy cơ, để em hồn thiện tốt khóa luận tốt nghiệp Hà nội, ngày tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực Nguyễn Hữu Lợi i NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Chữ ký, họ tên) ii NHẬN XÉT (Của giảng viên phản iện) GIẢNG VIÊN HẢN I N (Chữ ký, họ tên) iii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU i NHẬN XÉT ii NHẬN XÉT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH VẼ vii DANH MỤC BẢNG viii PHẦN I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước liên quan tới đề tài khóa luận Tình hình nghiên cứu nước liên quan tới đề tài khóa luận Mục tiêu nghiên cứu đề tài nhiệm vụ Nội dung nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu PHẦN NỘI DUNG KHÓA LUẬN Chương KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MÁY RỬA BÁT 1.1 Khái niệm chung điều khiển .3 1.2 Các phận hệ thống điều khiển máy rửa bát CĐT59 1.3 Nguyên lý hoạt dộng máy rửa bát CĐT60 .7 1.4 Thực trạng máy rửa bát CĐT59 .9 1.4.1 dây nhiệt máy rửa bát CĐT59 1.4.2 Thực trạng bơm 1.4.3 Thực trạng hệ thống sấy máy rửa bát CĐT59 .10 Chương NÂNG CẤP MỘT SỐ BỘ PHẬN CHO MÁY RỬA BÁT 11 2.1 Sơ lược máy rửa bát CĐT60 11 2.2 Yêu cầu toán lắp đặt chi tiết cho máy rửa bát nâng cấp (CĐT 60) .11 2.3 Tính toán chọn phận đun nhiệt cho máy rửa bát 11 iv 2.4 Lựa chọn bơm .12 2.5 Nâng cấp hệ thống sấy khô bát đĩa 13 2.6 Nghiên cứu nâng cấp hệ thống khử trùng cho máy CĐT60 14 Chương GIA CÔNG, CHẾ TẠO CHI TIẾT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY RỬA BÁT CĐT60 16 3.1 Tính toán chọn van điện từ 16 3.2 Tính tốn chọn cảm biến lưu lượng nước 17 3.3 Chọn công tắc phao nước 18 3.4 Lập trình điều khiển arduino 18 3.5 Gia công chế tạo đỡ bảng điện .21 3.5.1 Chọn phôi 21 3.5.2 Thứ tự nguyên công , cách gá đặt chi tiết đỡ bảng điện .21 3.6 Gia công chế tạo đỡ bơm 24 3.6.1 Chọn phôi 24 3.6.2 Thứ tự nguyên công đỡ 25 3.7 Gia công chế tạo bảng điều khiển .26 3.7.1 Chọn phôi 26 3.7.2 Xác định nguyên công bảng điều khiển máy rửa bát K60CĐT .26 Chương LẮP RÁP, VẬN HÀNH THỰC NGHIỆM 28 4.1 Lắp ráp phận hệ thống điều khiển .28 4.2.Sơ đồ đấu điện cho máy rửa bát CĐT59 30 4.3.Lưu đồ thuật toán 31 4.4.Thử nghiệm hệ thống điều khiển 32 4.6 Đánh giá kết 34 4.6.1 Hệ thống bơm nước 34 4.6.1.1 Áp suất 34 4.6.1.2 Lưu lượng .35 4.6.2 Nhiệt độ nước 35 v 4.6.3 Đèn UV hệ thống sấy khô 35 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 36 Kết luận 36 Hạn chế 36 Kiến nghị 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO1 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Hình ảnh mâm nhiệt sử dụng máy rửa bát CĐT59 Hình 2.2 Hình ảnh thực tế bơm máy rửa bát CĐT59 .10 Hình 2.3 Hình ảnh dây mai so thực tế máy CĐT60 12 Hình 2.4 Hình ảnh bơm dùng máy rửa bát CĐT60 13 Hình 2.5 Hình ảnh tượng đối lưu máy rửa bát CĐT60 13 Hình 2.6 Cánh quạt động dùng máy rửa bátCĐT60 .14 Hình 2.7 Hình ảnh thực tế đèn UV máy rửa bát CĐT60 15 Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo hình ảnh van điện từ 16 Hình 3.2 Hình ảnh thực tế cấu tạo cảm biến lưu lượng nước 17 Hình 3.3 Hình ảnh thực tế công tắc phao nước 18 Hình 3.4 Hình ảnh kích thước alu 21 Hình 3.5 Khóa mặt kẹp phơi đỡ bảng điện 22 Hình 3.6 Hình ảnh kích thước lỗ khoan 22 Hình 3.7 Vị trí cụm lỗ số 1, đỡ bảng điện 23 Hình 3.8 Vị trí kích thước cụm lỗ số 23 Hình 3.9 Kích thước lỗ khoan cụm lỗ số .24 Hình 3.10 Hình ảnh thực tế đỡ bảng điện 24 Hình 3.11 Hình ảnh hộp 25 Hình 3.12 Khóa mặt, định tâm lỗ đỡ .25 Hình 3.13 Khoan tâm lỗ cặp lỗ .25 Hình 3.14 Vị trí cụm cụm đỡ 26 Hình 3.15 Vị trí cụm cụm để lắp đặt bơm .26 Hình 4.4 Hình ảnh bát đĩa trước rửa 32 Hình 4.5 Hình ảnh xếp bát đĩa vào máy 33 Hình 4.6 Các nút điều khiển .33 Hình 4.7 Bát đĩa sau rửa xong 34 vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các thông số Arduino Uno Bảng 1.2 Các thông số bơm .9 Bảng 2.1 Các thông số bơm tính phần khí 12 Bảng 4.1 Các chi tiết hệ thống điều khiển máy rửa bát CĐT60 28 Bảng 4.2 Thời gian thử nghiệm hệ thống điều khiển .34 Bảng 4.3 Đánh giá áp suất bơm 34 Bảng 4.5 Đánh giá lưu lượng 35 Bảng 4.4 Đánh giá nhiệt độ 35 Bảng 4.5 Đánh gí đèn UV hệ thống sấy khô 35 viii PHẦN I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tình hình nghiên cứu ngồi nước liên quan tới đề tài khóa luận Các báo cáo thiết bị máy rửa bát khí sáng chế năm 1850 Joel Houghton người Mỹ sáng chế Ban đầu loại máy rửa bát loại chạy sức học (thiết bị cầm tay hỗ trợ tốt) chưa sử dụng điện Thiết bị làm gỗ làm quay tay nước phun lên ăn Thiết bị máy rửa bát bị đánh giá chậm khơng có tính ứng dụng cao, chí tiêu tốn sức lao động việc rửa tay Tuy nhiên, lại tảng ban đầu để nhà phát minh sau dựa vào để sáng chế loại mẫu máy rửa bát hoàn hảo Đến năm 1865 LA Alexander cho mắt sản phẩm tương tự Joel Houghton, khơng có đổi so với ban đầu lực tác động nhẹ cho người vận hành Năm 1983 hội chợ Thế Giới máy rửa bát hand-powered Josephine Cochrane sáng chế máy rửa bát không sử dụng lực quay thông thường, mà sử dụng áp lực dòng nước để rửa sạch, sản phẩm của bà đánh giá cao sản phẩm chưa phải giải pháp tối ưu chưa thực nhân rộng thực tế Còn Anh, William Howard phát minh máy rửa bát nhỏ dùng cho gia đình vào năm 1924 máy đại kết hợp hầu hết yếu tố thiết kế có tính mơ hình ngày hơm Máy rửa bát bao gồm cửa trước để tải, dây rack để giữ đồ sành sứ bẩn phun luân phiên Yếu tố làm khô điện chí cịn thêm vào thiết kế ơng năm 1940, máy đại dùng gia đình Đến năm 1960 nhiều đặc tính thêm vào máy rửa bát bỏ gọn gầm bếp tủ Càng ngày máy rửa bát đại, nhiều tiện ích, kiểu dáng đẹp, tiết kiệm nước, tiết kiệm điện đặc biệt tiêu chuẩn hóa kích thước bên ngồi theo kích thước ngăn tủ nhà bếp Theo số liệu thống kê tính đến năm 2012, 75% gia đình Mỹ Đức sử dụng máy rửa bát thay cho công việc rửa bát tay hàng ngày Tình hình nghiên cứu nước liên quan tới đề tài khóa luận Ở Việt Nam, việc nghiên cứu phát triển máy rửa bát chưa thực phổ biến Như trường Đại học Sư Phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh có số đề tài nghiên cứu máy rửa bát đề tài dừng lại việc chế tạo thử nghiệm mà chưa đưa sở lí thuyết cho việc tính tốn, thiết kế chế tạo Hay sản phẩm anh Nguyễn Văn Ngọc Thái Bình chế tạo thành cơng máy rửa bát sản phẩm anh bán thị trường lại cao so với thu nhập trung bình người dân Việt Nam Mục tiêu nghiên cứu đề tài nhiệm vụ Thiết kế nâng cấp lập quy trình gia cơng chế tạo hệ thống điện cho máy rửa bát tự động Nội dung nghiên cứu - Tính tốn chọn cấu phù hợp với yêu cầu nâng cấp hoàn thiện máy rửa bát CĐT59 - Đưa quy trình chế tạo, lắp ráp hệ thống điện điều khiển máy rửa bát CĐT60 Đối tượng nghiên cứu Máy rửa bát CĐT59 với CĐT60 hương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích tổng lí thuyết kết hợp với phương pháp thực nghiệm Dây mai so 01 Quạt 01 Đèn UV 01 10 Phao điện 01 11 Cảm biến nhiệt độ 01 12 Van điện từ 02 13 Cảm biến lưu lượng 01 29 Sơ đồ vị trí thiệt bị điện máy rửa bát CĐT60 Hình 4.1 Hình ảnh vị trí thiết ị điện máy rửa át Tiến hành lắp ráp phận máy rửa bát thực theo bước sau: Bước 1: Các đỡ, đỡ Bước 2: Lắp nguồn Bước 3: Lắp cầu đấu Bước 4: Lắp Arduino Bước 5: Lắp rơ le kênh Bước 6: Lắp bơm Bước 7: Lắp dây mai so Bước 8: Lắp quạt Bước 9: Lắp đèn UV Bước 10: Lắp phao điện Bước 11: Cảm biến nhiệt độ Bước 12: Lắp van điện từ Bước 13: Lắp cảm biến lưu lượng 4.2 Sơ đồ đấu điện cho máy rửa bát CĐT59 30 4.3 Lưu đồ thuật toán 31 Lưu đồ thuật tốn giải thíc sau: Bắt đầu kiểm tra có nhấn nút START hay khơng Nếu khơng tiếp tục kiểm tra, có chu trình chạy Khi chạy chu trình kiểm tra có nước chảy vào hay khơng, khơng cịi báo hoạt động, có tiếp tục chạy chu trình Trong kiểm tra phao, phao chưa kích tiếp tục chạy chu trình cịn phao kích chạy chu trình Khi kết thúc chu trình đến chu trình 3, chạy xong chu trình giá trị n tăng lên So sánh n với n nhỏ lại bắt đầu lại từ chu trình 1, chạy xuống chu trình kết thúc 4.4 Thử nghiệm hệ thống điều khiển +Bước 1: Chuẩn bị bát đĩa bẩn Để chạy thực nghiệm sản phẩm ta cần chuẩn bị bát đĩa bẩn, sau ăn xong gạt bỏ phần thức ăn thừa để lại phần bát đĩa bẩn Hình 4.2 Hình ảnh át đĩa trước rửa +Bước 2: Sắp xếp bát đĩa vào máy Bát đĩa bẩn xếp gọn gàng theo thứ tự, mặt bát phải nghiêng xuống vòi phun, để vòi phun nước lên bát đĩa 32 Hình 4.3 Hình ảnh xếp át đĩa vào máy Sau xếp xong bát đĩa ta đóng nắp máy rửa bát lại tiến hành mở khóanước từ bể chứa vào máy rửa bát, chuẩn bị khởi động hệ thống Bước 3: Ta nhấn nút START khởi động Sau cấp nguồn điện cho máy ta nhấn nút start màu xanh khởi động hệ thống, nút màu đỏ reset lại tồn hệ thống Hình 4.4 Các nút điều khiển Sau nhấn nút khởi động hệ thống, công việc chờ khoảng 50 phút tất chu trình hồn thành +Bước 4: Mở nắp lấy bát đĩa 33 Hình 4.5 át đĩa sau rửa xong Bảng 4.2 Thời gian thử nghiệm hệ thống điều khiển Số chu trình Lý thuyết Thực tế Chu trình 900 giây 900 giây Chu trình 1200 giây 1260 giây Chu trình 1200 giây 1300 giây Chu trình 600 giây 600 giây 4.6 Đánh giá kết 4.6.1 Hệ thống ơm nước 4.6.1.1 Áp suất Bảng 4.3 Đánh giá áp suất ơm Số lần phun Lý thuyết Thực tế Lần 0,4 bar 0,38 bar Lần 0,4 bar 0,38 bar Lần 0,4 bar 0,38 bar Sai số 5%, sai số chấp nhận 34 4.6.1.2 Lưu lượng Bảng 4.5 Đánh giá lưu lượng Số lần phun Lý thuyết Thực tế Lần 5l 5,1l Lần 5l 5,1l Lần 5l 5,1l Sai số 2%, sai số nằm mức cho phép 4.6.2 Nhiệt độ nước Bảng 4.4 Đánh giá nhiệt độ Số lần phun Lý thuyết Thực tế Lần 65oC 66 oC Lần 65oC 66oC Lần 65oC 66 oC Sai số 1,5% sai số nhỏ gần không đáng kể 4.6.3 Đèn UV hệ thống sấy khơ Bảng 4.5 Đánh gí đèn UV hệ thống sấy khô Số lần Lý thuyết Thực tế Lần rửa bát 600 giây 600 giây Lần rửa bát 600 giây 600 giây Lần rửa bát 600 giây 600 giây Tuyệt tối xác, khơng có sai số Nhận xét: Hệ thống điện hoạt động ổn định, thiết bị hoạt động tốt nhiên cịn có vài thiết bị có sai số sai số nhỏ 35 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ Kết luận Trải qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu, xây dựng ý tưởng bắt tay vào thi cơng Em hồn thành đề tài “Nghiên cứu cải tiến, gia công, chế tạo, lắp ráp hệ thống điều khiển cho máy rửa bát CĐT59” Hệ thống thiết kế hoạt động theo chu trình cách sử dụng Arduino Uno lập trình xử lí phân tích tín hiệu cảm biến, giới hạn khoảng thời gian đặt cho chu trình Hệ thống chế tạo thành cơng chạy thử nghiệm ngồi thực tế, kết hệ thống hoạt động theo chu trình mà người lập trình đặt trước Trên sở hệ thống điều khiển mang lắp ráp cho hệ thống có quy mơ lớn Hạn chế - Ít chế độ lựa chọn cho người sử dụng - Chưa có hệ thống kiểm định chắn bát sau rửa hay chưa - Lắp đặt hệ thống dây điện chưa có tính thẩm mĩ cao Kiến nghị Do giới hạn kinh phí thời gian thực nên em dừng lại việc nâng cấp , cải tiến phận điều khiển Em muốn đầu tư nhiều thời gian kinh phí để nâng cấp làm cho sản phẩm thông minh dùng nhiều chế độ 36 TÀI LI U THAM KHẢO [1] GS.Phạm Văn Ất (2002), Giáo trình kỹ thuật lập trình C nâng cao (Tái lần thứ 4), Nhà xuất KHKT [2] Tiêu Kim Cương, Giáo Trình Ngơn Ngữ Lập Trình C, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2010 [3].Richard H Barnett, Sarah Cox and Larry O’Cull, Embedded C Programming and the Atmel AVR 2nd Edition, Thomson Delivimar Learing, May 2006 Website tham khảo: http://www.arduino.com/ http://www.hocavr.com/ http://mcu.banlinhkien.vn/ http://codientu.org/ PHỤ LỤC //code chương trình// #include #include #define nhietDo OneWire oneWire(nhietDo); DallasTemperature sensors(&oneWire); float temp; /*void ResetBoard( uint8_t time) { wdt_enable(time); while(1) {} }*/ int button1 = 4; int button2 = 5; int phao = 6; int bom1 = 7; int uv = 8; int van1 = 9; int van2 = 10; int giaNhiet = 11; int quat = 12; int i =0; int buttonPushCounter = 0; // số lần button nhấn int buttonState1 = 0; // trạng thái button int lastButtonState1 = 0; // trạng thái trước button volatile int flow_frequency; //tao xung cảm biến luu lượng unsigned int l_min; // tinh toan số lit/ phut unsigned char luuluong = 2; // cảm biến nối với chân số unsigned long currentTime; unsigned long cloopTime; void flow () // Hàm Ngắt { flow_frequency++; } void setup() { // put your setup code here, to run once: pinMode(button1, INPUT_PULLUP); pinMode(button2, INPUT_PULLUP); pinMode(phao, INPUT_PULLUP); pinMode(van1, OUTPUT); pinMode(van2, OUTPUT); pinMode(bom1, OUTPUT); pinMode(uv, OUTPUT); pinMode(quat, OUTPUT); pinMode(giaNhiet, OUTPUT); pinMode(luuluong, INPUT); pinMode(13, OUTPUT); digitalWrite(van1, HIGH); digitalWrite(van2, HIGH); digitalWrite(bom1, HIGH); digitalWrite(uv, HIGH); digitalWrite(quat, HIGH); digitalWrite(giaNhiet, HIGH); digitalWrite(luuluong, HIGH); // Optional Internal Pull-Up Serial.begin(9600); attachInterrupt(0, flow, RISING); // Setup Interrupt (thiết lập gián đoạn) sei(); // Enable interrupts currentTime = millis(); cloopTime = currentTime; sensors.begin(); } bật ngắt void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: buttonState1 = digitalRead(button1);// đọc trạng thái nút nhấn if (buttonState1 != lastButtonState1) { if (buttonState1 == HIGH ) { buttonPushCounter++; Serial.println("Dang nhan"); Serial.print("So lan nhan button la: "); Serial.println(buttonPushCounter);// nút đếm đẩy } else { // Nếu trạng thái button THẢ // hiển nhiên trước button nhấn (điều kiện trên) // Chúng ta thông báo button thả khơng làm Serial.println("off" ); } } // lưu lại trạng thái button cho lần kiểm tra lastButtonState1 = buttonState1; if (buttonPushCounter % == 0) { int buttonStatus = digitalRead(phao);//Đọc trạng thái nút nhấn while(true){ if(buttonStatus == HIGH)break; chuTrinh2(); chuTrinh3(); i+1; Serial.println(i); if(i= (cloopTime + 1000)) { cloopTime = currentTime; // Updates cloopTime // Pulse frequency (Hz) = 7.5Q, Q is flow rate in L/min l_min = (flow_frequency); // (Pulse frequency x 60 min) / 7.5Q = flowrate in L/hour flow_frequency = 0; // Reset Counter Serial.print(l_min, DEC); // Print litres/hour Serial.println(" L/min"); } delay(500); if(flow_frequency==0){ digitalWrite(13,HIGH); } else{ digitalWrite(13,LOW); } } void chuTrinh2(){// Bắt đầu trình rửa digitalWrite(van1, LOW); delay(1000); digitalWrite(bom1, HIGH); // sensors.requestTemperatures(); // Send the command to get temperature readings /******************************************************************* */ /* Serial.print("Nhiệt độ: "); Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0)); if(temp>=65){ digitalWrite(giaNhiet,HIGH); } else{ digitalWrite(giaNhiet,LOW); }*/ Delay(600000,nhietdo); digitalWrite(giaNhiet,LOW); digitalWrite(bom1, LOW); } void chuTrinh3(){// Bắt đầu trình xả digitalWrite(van2, HIGH); delay(300000); digitalWrite(van2, LOW); } void chuTrinh4(){// sấy bát đũa, kết thúc chu trình digitalWrite(quat, LOW); digitalWrite(uv, HIGH); delay(600000); digitalWrite(quat, HIGH); digitalWrite(uv, LOW); // ResetBoard( WDTO_60MS); asm volatile ( "jmp 0"); } void Delay(float delayTime, void (func)()){ unsigned long endTime = millis() + delayTime; while(millis() < endTime) { func(); //while(millis() < endTime){}; //Xóa dịng muốn lặp hàm func, giữ muốn chạy hàm func lần } } void nhietdo() { sensors.requestTemperatures(); // Send the command to get temperature readings /******************************************************************/ Serial.print("Nhiệt độ: "); temp = sensors.getTempCByIndex(0); Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0)); Serial.println(); if(temp