HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG

MƠ TẢ THIẾT BỊ Mơ tả nhiệm vụ cơng nghệ Khi người sử dụng đưa cốc vào mâm xoay, cốc rỗng mâm xoay đưa đến phận chiết rót trà, phận khuấy đều, phận ép màng miệng cốc.Cốc trà sữa thành phẩm sau đưa vị trí cửa cuối mâm xoay Cấu trúc thiết bị Thiết bị Loại sử dụng Khung máy Khung nhơm định hình Mâm xoay Nhựa ABS Cảm biến hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại phát vật cản Sử dụng cuộn màng dán miệng ly kết hợp mâm Hệ thống dán màng cốc trà sữa nhiệt ETON 220V-300W để ép nhiệt dán cốc trà sữa lại Động DC-24V Bộ điều khiển Adurino UNO R3 Xy lanh Xy lanh tác động kép Van điện từ Van điện từ 5/2 Động bơm nước Đ/c MB0521 Đặc tính kỹ thuật Thơng số Ký hiệu Giá trị Đường kính đáy cốc a 65 (mm) Chiều cao cốc h 154 (mm) Đường kính miệng cốc c 95 (mm) Thể tích cốc d 710 (ml) Nội dung báo cáo CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phương pháp thực đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mơ hình tốn học hệ thống truyền động 2.2 Cảm biến hồng ngoại 2.3 Cảm biến điện dung CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Tính tốn, thiết kế hệ thống điều khiển 3.2 Tính tốn, thiết kế hệ thống khí Kết luận MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Tại Việt Nam 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phương pháp thực đề tài 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 1.3.3 Các môn học cần nắm vững để phục vụ làm đồ án CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mô hình tốn học hệ thống truyền động 2.1.1 Tính tốn thơng số hình học mâm xoay 2.1.2 Tính tốn máy bơm 2.2 Cảm biến hồng ngoại 2.3 Cảm biến điện dung 10 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG 11 3.1 Tính tốn, thiết kế hệ thống điều khiển 11 3.2 Tính tốn, thiết kế hệ thống khí 12 3.2.1 Sơ đồ thiết kế hệ thống 12 3.2.2 Chọn vật liệu phù hợp 13 3.2.3 Khái quát chi tiết 15 KẾT LUẬN 31 PHỤ LỤC 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Hệ thống chiết rót cơng ty nước khống Vĩnh Hảo Hình 2: Hệ thống sản xuất nước có gas cơng ty Bidrico Hình 3: Một đoạn hệ thống sản xuất Aseptic Tân Hiệp Phát Hình 1: Cảm biến hồng ngoại .10 Hình 2: Cảm biến điện dung .10 Hình 1: Tổng quan hệ thống 13 Hình 2: Tấm nhựa ABS cơng nghiệp 13 Hình 3: Tấm hợp kim AL-6XN công nghiệp 14 Hình 4: Ứng dụng hợp kim AL-6XN hệ thống chiết rót cơng nghiệp .15 Hình 5: Cốc nhựa trà sữa thiết kế 15 Hình 6: Cốc nhựa trà sữa thực tế 16 Hình 7: Trục mâm xoay thiết kế 16 Hình 8: Vỏ khung mâm xoay thiết kế 17 Hình 9: Mâm xoay thiết kế 18 Hình 10: Vịi chiết rót thiết kế 18 Hình 11: Giá kẹp vịi chiết rót thiết kế 19 Hình 12: Giá đứng vòi chiết trạm khuấy thiết kế 20 Hình 13: Giá đỡ motor thiết kế 20 Hình 14: Con lăn thiết kế 21 Hình 15: Nắp máy ép thiết kế 22 Hình 16: Máng ép giữ miệng cốc thiết kế 22 Hình 17: Mâm nhiệt ETON 23 Hình 18: Xy lanh khí nén cho hệ thống khuấy .24 Hình 19: Xy lanh điện cho hệ thống dán miệng cốc 24 Hình 20: Động giảm tốc DS400 (24VDC) 25 Hình 21: Động motor 775 24V 26 Hình 22 : Muống khuấy sử dụng cho hệ thống 27 Hình 23 : Máy nén khí Pegasus 27 Hình 24 : Van khí nén 5/2 26 Hình 25 : Nguồn tổ ong 24V 30 Hình 26 : Rơ le 5V-DC .31 Hình 27 : Nguồn 5V-DC 31 Hình 28 : Máy bơm 7W 32 Hình 29 : Cảm biến hồng ngoại 33 Hình 3.30: Cảm biến tiệm cận điện dung .33 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu 1.1.1 Trên giới Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai diễn từ nửa cuối kỷ 19 thúc đẩy ngành sản xuất biến chuyển nhanh chóng với hàng loạt dây chuyền sản xuất, tiêu chuẩn chất lượng, tự động hóa Các hệ thống có tự động hóa ngày cao, độ xác q trình làm việc Dây chuyền sản xuất tự động hóa ứng dụng nhiều lĩnh vực công nghiệp khác như: Công nghiệp chế biến thực phẩm, Công nghiệp chế tạo ô tô… Đặc biệt sản xuất đóng chai đồ uống, nhiều quốc gia có nhà máy sản xuất, đóng chai đồ uống lớn Năm 1990 với phát triển mạnh mẽ nước uống đóng chai, hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động từ trọng nghiên cứu phát triển Hình 1: Hệ thống chiết rót cơng ty nước khống Vĩnh Hảo 1.1.2 Tại Việt Nam Ngành sản xuất nước đóng chai có tốc độ tăng trưởng cao, giàu tiềm phát triển nhu cầu tiêu thụ lớn sản lượng sản xuất Các công ty xuất với nhiều quy mô khác giúp thúc đẩy cạnh tranh mạnh mẽ thị trường đồng thời đẩy mạnh phát triển q trình sản xuất Sự tự động hóa trình sản xuất yêu cầu bắt buộc với tập đồn sản xuất Hình 2: Hệ thống sản xuất nước có gas cơng ty Bidrico Hình 3: Một đoạn hệ thống sản xuất Aseptic Tân Hiệp Phát 1.2 Mục tiêu đề tài Nghiên cứu khảo sát hệ thống chiết rót trà sữa tự động sử dụng vi điều khiển Arduino UNO R3, hệ thống mâm xoay thiết kế để vận chuyển tạo cốc trà sữa hoàn chỉnh Đồ án vào nghiên cứu vấn đề sau: • Tính tốn, thiết kế kết cấu khí cho hệ thống • Xây dựng vẽ tổng thể chi tiết hệ thống phần mềm SolidWork 2019 • Nghiên cứu tạo dựng sơ đồ kết nối phần điện tử cho hệ thống • Khảo sát thực tế chạy thử nghiệm Ngồi việc tìm phương pháp giải toán liên quan đến khí điện tử hệ thống chương trình mơ kết cấu chuyển động 3D (SolidWork 2019), mô mạch điện (PROTEUS) áp dụng để minh họa phục vụ cho phân tích thiết kế hệ thống 1.3 Phương pháp thực đề tài 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn • Ứng dụng phần mềm Solidwork 2019,PROTEUS 8.0,AutoCAD 2019 để phục vụ thiết kế,mơ hệ thống • Nghiên cứu ứng dụng phần gia cơng khí để chế tạo hệ thống chiết rót trà sữa • Sử dụng Board Arduino UNO R3 làm phần điều khiển • Tìm hiểu kĩ cảm biến hồng ngoại cảm biến tiệm cận điện dung • Cơ cấu chấp hành sử dụng động DC 12V, DC Servo, Xy lanh điện DC 24V tác động chiều,Van điện từ 5/2 12V,mâm nhiệt ETON 220V300W 1.3.2 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết • Thiết lập cơng thức tính tốn lưu lượng nước để chọn loại máy bơm chiết rót có cơng suất phù hợp thời gian chiết rót hợp lý.Tách hệ thống thành phần khảo sát hệ lực phần Tìm vật liệu phù hợp cho chi tiết • Ứng dụng lý thuyết từ môn chuyên ngành học vào nghiên cứu thiết kế 1.3.3 Các môn học cần nắm vững để phục vụ làm đồ án • Thủy lực đại cương • Lý thuyết điều khiển tự động • Kỹ thuật tự động hóa • CAD • Tự động hóa q trình sản xuất • Cảm biến hệ thống đo lường • Thực hành điện tử CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mơ hình tốn học hệ thống truyền động 2.1.1 Tính tốn thơng số hình học mâm xoay Bán kính vịng ngồi mâm: R1 = R0 + r (1) Trong đó: R0: Bán kính từ tâm cốc trà đến tâm mâm xoay R0 =190 mm r: Bán kính cốc trà( phần kẹp gá) r = Dtx −coc 90 = = 45 mm 2  R1= 190 + 45 = 235 mm Chiều cao mâm xoay: Chiều cao cốc h = 97mm, ta lấy chiều cao mâm gần chiều cao cốc Ta lấy H = 94mm 2.1.2 Tính tốn máy bơm Thơng số ban đầu: Chiết cốc, cốc 0.5 lít Thời gian chiết cốc giây Suy lưu lượng đầu chiết 0.36 m3/h Dung dịch trà nhiệt độ 5-10oC Vận tốc dung dịch chiết rót 0,5 m/s Khối lượng riêng dung dịch cần chiết 1060kg/m3 Các thống số kĩ thuật máy bơm: * Cột áp máy bơm (H): H1+H2 (2) Trong đó: H1 : chiều sâu hút máy (m) H2 : chiều cao xả máy (m) Hình 15: Nắp máy ép thiết kế Thông tin chi tiết: • Chất liệu: Nhựa ABS • Phương pháp thiết kế: In 3D • Nơi thiết kế : In 3Ds Hà Nội • Giá dự tính : 20.000 vnd (19) Máng ép giữ miệng cốc Đặc điểm: Máng ép giữ đẩy tác dụng lực vào miệng cốc kết hợp tì vào mâm quay giữ cho cốc chắn để ép mâm nhiệt xuống mà không làm cốc bị lún lực ép Hình 16: Máng ép giữ miệng cốc thiết kế 22 Thơng tin chi tiết: • Chất liệu: Thép AL-6XN • Phương pháp thiết kế: Gia cơng CNC • Nơi thiết kế : Cơng Ty Cổ Phần Cơ Khí Chính Xác PTV • Giá dự tính : 80.000 vnd 3.2.3.6 Mâm nhiệt Mâm nhiệt máy dán ly nhựa hiệu Eton, mâm nhiệt có cơng suất 300W, sử dụng hiệu điện 220V, với chất liệu nhựa cốc nhiệt độ khoảng 160-170 độ thích hợp để ép miệng ly, mâm ép tối đa 500 cốc/h Hình 17 : Mâm nhiệt ETON Thơng tin chi tiết: • Giá dự tính : 350.000 vnd • Nơi mua : trang web minismart.net 3.2.3.7 Xy lanh khí nén cho hệ thống khuấy Xi lanh khí nén TN20*100 23 Hình 18 : Xy lanh khí nén cho hệ thống khuấy Thơng tin chi tiết: • Giá dự tính : 350.000 vnd • Đường kính thân 2cm • Áp lực chịu đựng max60kg • Hành trình hoặt động10cm • Áp suất : 12kg • Thân kim loại • Kết nối với van điều tiết khí nén phi 8mm • Nơi mua: Lazada • Giá: 245.000 vnd 3.2.3.8 Xy lanh điện cho hệ thống dán miệng cốc Tên sản phẩm: Xi lanh điện mini CSF20 Hình 19 : Xy lanh điện cho hệ thống dán miệng cốc 24 Thơng tin chi tiết: • Độ xác lặp lại vị trí: ±0.02(mm) • Điện định mức: 24VDC • Tải trọng tối đa theo phương nằm ngang: ≤2/≤6(Kg) • Tải trọng tối đa theo phương thẳng đứng: ≤0.5/≤2(Kg) • Bước ren vitme: 1/6 (mm) • Tốc độ tối đa: ≤50/≤250(mm/s) • Lực đẩy: 75/446(N) • Hành trình tiêu chuẩn: 30/50(mm) • Chuyển động vitme • Nơi mua: thuanthaogroup.com • Giá: 549.000 vnd 3.2.3.9 Động mâm xoay Động giảm tốc DS400(24VDC) DS400 động với hai chức chính: máy phát điện mini động giảm tốc.DS400 động hữu ích điện dùng cho thiết bị có cơng suất nhỏ; động khơng thể thiếu vận hành máy móc có cơng suất lớn DS400 giúp giảm tốc độ quay tăng momen xoắn trục Hình 20 : Động giảm tốc DS400(24VDC) 25 Thơng tin chi tiết: • Độ xác lặp lại vị trí: ±0.02(mm) • Điện định mức: 24VDC • Tỷ lệ giảm tốc: 1/40 • Công suất: 80 - 100W • Trong lượng: 475g • Kích thước: 57x38m • Trục: 8mm 3.2.3.10 Động mâm khuấy Động motor 775 24V Hình 21 : Động motor 775 24V Thông tin chi tiết: • Tốc độ khơng tải: 8000 vịng/phút • Dịng khơng tải: 180mA • Điện định mức: 24VDC • Cơng suất: 100W • Đường kính trục 5mm • Chiều dài trục phần nhô 18mm 3.2.3.11 Muỗng khuấy Muỗng khuấy sử dụng cho hệ thống dụng cụ tạo bọt cà phê, đánh trứng cán inox, ta bỏ phần tay cầm nhựa hàn cán đánh trứng cho đồng trục với trục động khuấy 26 Hình 22 : Muống khuấy sử dụng cho hệ thống Thông tin chi tiết: • Giá: 15.000 vnd • Trọng lượng: 110 gr • Nơi mua: trang web shopee.vn 3.2.3.12 Bình khí nén Máy nén khí Pegasus Hình 23 : Máy nén khí Pegasus Thơng tin chi tiết: • Giá: 3.800.000 vnd • Model: TM- OF750- 40L 27 • Nơi mua: trang web nenkhipegasus.com • Điện áp: 220VAC • Cơng suất(HP): 1HP • Lưu lượng(L/phút): 145 • Áp lực(Kg/cm): • Dung tích bình chứa(Lít): 40L 3.2.3.13 Van khí nén 5/2 Van điện AIRTAC: loại van khí nén 5/2 có cổng vị trí đầu coil điện, có độ bền cao sử dụng rộng rãi hộ sản xuất, nhà xưởng, khu công nghiệp Van có tác dụng đóng mở dịng khí vào xi lanh cách tự động Hình 24 : Van khí nén 5/2 Thơng tin chi tiết: • Kích thước cổng: phi • Điện áp hoạt động: 24VDC • Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 Mpa • Nhiệt độ hoạt động: -20~70oC • Nơi mua: trang web shopee.vn • Giá: 85.000 vnd 28 3.2.3.14 Nguồn 24V Nguồn tổ ong 24V 10A Hình 25 : Nguồn tổ ong 24V Thơng tin chi tiết: • • • • • • Công suất: 250W Đầu vào: 110VAC -220VAC (chỉnh cơng tắc gạt) Đầu ra: cặp Kích thước: 110x220x49mm Giá: 270.000 vnd Nơi mua: Linh kiện điện tử Nshop 3.2.3.15 Rơ le Module Relay Kích Mức Thấp 5VDC gồm rơ le hoạt động điện áp 5VDC, chịu hiệu điện lên đến 250VAC 10A Module relay kích mức thấp thiết kế chắn, khả cách điện tốt Trên module có sẵn mạch kích relay sử dụng transistor IC cách ly quang giúp cách ly hoàn toàn mạch điều khiển (vi điều khiển) với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định Có sẵn header tiện dụng kết nối với vi điều khiển Mô-đun tuân thủ tiêu chuẩn an toàn quốc tế, khu vực đầu vào khu vực tải có khe cách ly 29 Hình 26 : Rơ le 5VDC Thơng tin chi tiết: • • • • • • • • • • • • Công suất: 250W Mức logic : 0V (GND) Điều khiển đóng ngắt điện DC AC NO : thường mở (khi kích tiếp điểm đóng lại) COM : chung NC : Thường đóng (khi kích tiếp điểm mở Điện áp ni : 5VDC Tín hiệu vào điều khiển: 0V Tín hiệu 0: Relay đóng Tín hiệu : Relay mở VCC, GND nguồn ni Relay IN chân tín hiệu điều khiển 3.2.3.16 Nguồn 5V Adapter 5V 1A Hình 27 : Nguồn 5V-DC 30 Thông tin chi tiết: • Công suất: 5W • Điện áp vào: 220V-AC • Điện áp ra: 5V-DC • Giá: 24.000 vnd • Nơi mua: trang web shopee.vn 3.2.3.17 Máy bơm 7W (sử dụng cho vịi chiết rót) Máy bơm điện xoay chiều khơng chổi than Hình 28 : Máy bơm 7W Thơng tin chi tiết: • • • • • • • • • Công suất: 7W Ống bơm đầu ra: phi Ống bơm đầu vào: phi Moden : HG-345 Điện áp vào: 220V-AC Độ cao tối đa máy bơm bơm tới: 0.8 m Tốc độ bơm: 480 l/h Giá: 85.000 vnd Nơi mua: trang web lazada.vn 3.2.3.18 Cảm biến hồng ngoại Model: E18-D80NK 31 Hình 29 : Cảm biến hồng ngoại Thơng tin chi tiết: • Giá: 58.000 vnd • Nơi mua: Linh kiện điện tử Nshop • Nguồn cấp 5V-DC 3.2.3.19 Cảm biến tiệm cận điện dung Model: LJ12A34Z/BX NPN Hình 3.30: Cảm biến tiệm cận điện dung 32 Thơng tin chi tiết: • Giá: 60.000 vnd • Nơi mua: Điện tử Minh Nguyên – Sendo • Nguồn cấp 5V-DC 33 KẾT LUẬN Trong thời gian thực đề tài nhóm chúng em nhận hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn Nhóm chúng em cố gắng hồn thành khơng tránh khỏi thiếu sót thực báo cáo chúng em thiếu sót Kính mong q thầy góp ý để nhóm hồn thiện Đề tài hệ thống chiết rót đóng miệng cốc trà sữa hệ thống thiết thực giúp chúng em có thêm kinh nghiệm hoạt động nhóm kinh nghiệm thực tế linh kiện thiết bị công nghiệp sản xuất ứng dụng học tập trường Lời cuối nhóm xin chân thành cảm ơn đến giáo viên hướng dẫn tạo điều kiện để chúng em hoàn thành đề tài Và chúng em chân thành gửi lời cảm ơn đến q thầy mơn hết lịng giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu tảng cho nhóm hồn thành đề tài! 34 PHỤ LỤC Bản vẽ hệ thống khí Sơ đồ điện hệ thống triết rót đóng nắp cốc trà sữa tự động Sơ đồ khối hệ thống triết rót đóng nắp cốc trà sữa tự động Bản vẽ tách hệ thống triết rót đóng nắp cốc trà sữa tự động Code arduino hệ thống triết rót đóng nắp cốc trà sữa tự động 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.yellowpages.vnn.vn/lgs/1187802135/cong-ty-co-phan-co-khi-chinh- xac-ptv.html [2] https://minismart.net/san-pham/mam-nhiet-may-dan-ly-nhua-hieu-eton/ [3] http://www.cocnhuadungmotlan.com/2016/04/nhung-mau-in-coc-dung-mot-lan-epnhat.html?fbclid=IwAR0s3u5CSXypDafI9Cdzlg43GfBX_pzSjcFPNkpZfRROo2dDMu rrIokUejI [4] https://kwt.com.vn/chuc-nang-cua-may-chiet-rot-tu-dong-la-gi/ [5] https://www.lazada.vn/products/xi-lanh-khi-nen-tn20100i369566447s615266474 [6] https://nshopvn.com/product/nguon-to-ong-24v-10a/ [7] https://www.lazada.vn/products/adapter-nguon-tp-link-5v-1a-i205951948s256327- 444.html [8] https://www.lazada.vn/products/bom-quat-dieu-hoa-7w-chat-luong-cao-i294380317s468336317.html 36 ... triết rót đóng nắp cốc trà sữa tự động Sơ đồ khối hệ thống triết rót đóng nắp cốc trà sữa tự động Bản vẽ tách hệ thống triết rót đóng nắp cốc trà sữa tự động Code arduino hệ thống triết rót đóng nắp. .. TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Tính tốn, thiết kế hệ thống điều khiển 3.2 Tính tốn, thiết kế hệ thống khí Kết luận MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI TỰ ĐỘNG ... biệt sản xuất đóng chai đồ uống, nhiều quốc gia có nhà máy sản xuất, đóng chai đồ uống lớn Năm 1990 với phát triển mạnh mẽ nước uống đóng chai, hệ thống chiết rót đóng nắp chai tự động từ trọng