(Đề tài NCKH) thiết kế hệ thống bảo quản và hâm nóng bánh mì cho máy bán bánh mì tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO QUẢN VÀ HÂM NĨNG BÁNH MÌ CHO MÁY BÁN BÁNH MÌ TỰ ĐỘNG MÃ SỐ: SV20 SKC006834 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO QUẢN VÀ HÂM NÓNG BÁNH MÌ CHO MÁY BÁN BÁNH MÌ TỰ ĐỘNG SV2018-08 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học cơng nghệ Người hướng dẫn: Th.S Tưởng Phước Thọ TP Hồ Chí Minh, 06/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO QUẢN VÀ HÂM NĨNG BÁNH MÌ CHO MÁY BÁN BÁNH MÌ TỰ ĐỘNG SV2018-08 Thuộc nhóm ngành khoa học: Khoa học công nghệ Lê Thành Bền SV thực hiện: Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 14143022, Cơ khí chế tạo máy Ngành học: Công nghệ chế tạo máy Nam, Nữ: Nam Năm thứ: /Số năm đào tạo: Người hướng dẫn: Th.S Tưởng Phước Thọ TP Hồ Chí Minh, 06/2017 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1Tình hình ngồi nước 1.1.1 Tình hình ngồi nước 1.1.2 Tình hình nước 1.2Lý chọn đề tài 1.3Mục tiêu chọn đề tài 1.4Phương pháp nguyên cứu 1.5Đối tượng nguyên cứu CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CƠ KHÍ 2.1.1 Tính tốn thiết kế cụm dự trữ bánh mì: 2.1.1 Chọn hình dạng 2.1.2 Chọn đợng truyề 2.1.3 Thiết kế cụm cấu 2.1.4 Thiết kế cấu đẩy 2.1.5 Chọn vật liệu: 2.1.6 Hệ thống làm lạnh: 2.2Hệ thống làm nóng bánh mì: 2.2.1 Chọn phương thức 2.2.2 Thiết kế phần vỏ: 2.2.3 Chọn cấu đóng m 2.2.4 Chọn vật liệu: 2.3Cơ cấu đẩy lấy bánh mì: 2.3.1 Chọn động cơ: 2.3.2 2.3.3 CHƯƠNG III: PHẦN ĐIỆN 3.1Phần điện 3.2Bộ điều khiển máy bán hàng tự động 3.2.1 3.2.2 3.2.3 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM 4.1Các cụm cấu: 4.2Kết quả: CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1Kết luận: 5.2Hướng phát triển: TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng biểu Bảng 2.1.2.a Tính chất loại dây đai theo [2] Bảng 2.1.2.b Lựa chọn bước theo [2] Bảng 5.2.1.Các thông số máy Bảng 5.2.2 Kết chạy thử máy Trang 17 17 43 44 DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình ành Hình 1.1.1 Máy bán bánh mì lon (trái) bánh mì (phải) Nhật Hình 2.1.1.a Phương án sử dụng băng chuyền Hình 2.1.1.b Phương án sử dụng lị xo Hình 2.1.2 Thiết kế 3D tầng trữ bánh mì Hình 2.1.3 Thiết kế khung bánh mì Hình 2.1.4 Bản vẽ thiết kế nối trục động – lị xo Hình 2.1.5.a Sơ đồ xếp hướng chuyển động bánh mì Hình 2.1.1.b Lực dọc trục tác dụng lên vòng lò xo Hình 2.1.6 Bản thiết kế cấu nâng hạ truyền động đai Hình 2.1.7 Biên dạng đai XL Hình 2.1.8 Sơ đồ lực tác dụng lên bánh đai Hình 2.1.9 Biên dạng đai GT2 Hình 2.1.10 Bản thiết kế cấu đẩy bánh mì khỏi tủ lạnh Hình 2.1.11.a Sơ đồ lực tác dụng lên bánh đai Hình 2.1.11.b Sơ đồ nguyên lý cụm cấu Hình 2.1.12 Kích thước chiều rộng panel Hình 2.1.13 Sơ đồ nguyên lý tủ lạnh Hình 2.2.1 Sơ đồ mạch điện lị vi sóng Hình 2.2.2 Sơ đồ mạch điện lị nướng Hình 2.2.3 Bản thiết kế lị liên hợp Hình 2.3.1 Cơ cấu đón – đẩy bánh mì Hình 3.2.1 Sơ đồ khối chức Hình 3.2.2 Sơ đồ phần cứng máy bán bánh mì tự động Hình 3.2.3.a Mạch điều khiển Arduino Mega 2560 Hình 3.2.3.b Mạch điều khiển Hình 3.2.3.c Mạch ngun lí module relay Hình 3.2.3.d Sơ đồ nguyên lý L298 Hình 4.1.1 Động lị xo sau lắp ráp Hình 4.1.2 Cơ cấu đẩy bánh mì khỏi tủ lạnh Hình 4.1.3.Cụm cấu lưu trữ bánh mì Hình 4.1.4.Các cảm biến cụm cấu lưu trữ bánh mì Hình 4.1.4 Tủ lạnh dự trữ bánh mì Hình 4.1.5 Dàn bay tủ lạnh Hình 4.1.6 Dàn ngưng tụ tủ lạnh Hình 4.1.5 Tủ lạnh đạt 5,30C sau tiếng hoạt động Hình 4.1.6 Thanh nhiệt trở Hình 4.1.7.Lị liên hợp Hình 4.1.8.Hình ảnh thực tế sau lắp lị liên hợp lên khung Hình 4.1.9.Cơ cấu máng lấy - đẩy Hình 4.1.10.Cơ cấu đóng gói Hình 4.1.11 Cơ cấu cấp gia vị BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì cho máy bán bánh mì tự động - SV thực hiện: Lê Thành Bền - Lớp: 141431D Khoa: Cơ khí chế tạo máy Mã số SV: 14143022 Năm thứ: Số năm đào tạo: - Người hướng dẫn: Th.S Tưởng Phước Thọ Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu hệ thống bảo quản thức ăn Nghiên cứu hệ thống hâm nóng Thiết kế mơ hình máy Tính sáng tạo: Đây hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì đầu tiên Việt Nam Kết hợp cải tiến thay đổi hệ thống làm lạnh, bảo quản hâm nóng bánh mì cho phù hợp để thực dự án Kết nghiên cứu: Nhóm hồn thành chế tạo xong hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì cho máy bán bánh mì tự động Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng của đề tài: Giúp sinh viên áp dụng kiến thức học tự học hỏi tích lũy thêm kiến thức vào trình làm máy Hệ thống giúp giảm sức lao động người, tiết thời gian Đề tài áp để hồn thiện thành máy bán bánh mì tự động sản x́t để phụ cho nhu cầu ăn nhanh sinh viên người làm người dân Việt Nam Công bố khoa học của SV từ kết nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí có) nhận xét, đánh giá sở áp dụng kết nghiên cứu (nếu có): Ngày 16 tháng năm 2018 SV chịu trách nhiệm thực đề tài (kí, họ tên) Nhận xét của người hướng dẫn đóng góp khoa học của SV thực đề tài (phần người hướng dẫn ghi): Xác nhận của Trường (kí tên đóng dấu) tháng năm Ngày Người hướng dẫn (kí, họ tên) CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình ngồi nước 1.1.1 Tình hình ngồi nước Hiện giới chưa có nước chế tạo máy bán bánh mì tự động, nguyên nhân bánh mì kẹo thịt đặc thù người Việt Tuy nhiên giới có số loại máy bán hàng tương tự bánh mì lon, bánh mì ngọt, sandwich loại bánh mì Baguette kiểu Pháp Tất máy chủ yếu người Nhật chế tạo đảm bảo vệ sinh an tồn thực phẩm, có cấp sáng chế Sảm phẩm chủ yếu qua chế biến được đóng gói đưa đến tay người tiêu dùng Hình 1.1.1 Máy bán bánh mì lon (trái) bánh mì (phải) Nhật 1.1.2 Tình hình nước Việc mua hàng qua máy bán hàng tự động hạn chế chức trả lại tiền thừa chưa được phổ biến Việc bảo quản thức ăn chưa được đặt lên cao Nên đa số máy bán hàng có thị trường máy bán nước tự động.Theo nhóm tìm hiểu máy bán bánh mì kẹp kiểu Việt Nam tự động chưa có thị trường Việt Nam Vì với đề tài nhóm nhóm đầu tiên thiết kế chế tạo máy bán bánh mì tự động đầu tiên Việt Nam 1.2 Lý chọn đề tài Dựa máy bán hàng có sẵn thị trường kết hợp với phương thức chế biến bánh mì kẹp thịt Máy bán bánh mì tự động được chế tạo dựa trình làm ổ bánh mì : dự trữ - làm nóng - đóng gói bánh mì Đồng thời hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì máy bán bánh mì tự động được chế tạo sản xuất thành công sẽ giải vần đề rất lớn máy bán bánh mì Và hệ thống sẽ làm tiền đề để chế tạo máy bán bánh mì tự động Vì lý để nhóm thực đề tài nghiên cứu khoa học 1.3 Mục tiêu chọn đề tài Mục đích đề tài trước tiên để chế tạo máy bán bánh mì tự động phục vụ tiêu thụ thức ăn nhanh đời sống sinh viên, người làm Việt Nam Ngồi ra, nhóm thực đề tài cịn mong muốn tích lũy thêm kinh nghiệm thơng qua việc sử dụng kiến thức học để thiết kế chế tạo sản phẩm thực tế có tính ứng dụng cao Những mục tiêu mà đề tài sẽ nghiên cứu là: Nghiên cứu thiết kế kết cấu máy Nghiên cứu hệ thống lưu trữ bánh mì (sức chứa 120 ổ) Nghiên cứu cấu làm nóng bánh mì 1.4 Phương pháp nguyên cứu Dựa vào hình dáng kích thước cân nặng bánh mì, từ nghĩ yêu cầu từ nguyên liệu đầu vào, sảm phẩm đầu từ suy nghĩ thiết kế cấu riêng biệt cho tồn q trình hoạt động máy Lắp ráp lên khung máy Thiết kế cấu lị nướng kết hợp lị vi sóng Thiết kế mạch điện, lập trình điều khiển 1.5 Đối tượng nguyên cứu Nhóm thực chọn “Hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì cho máy bán hàng tự động” làm đối tượng để nghiên cứu đề tài tập trung nghiên cứu trình bày vấn đề chủ yếu sau: Cơ cấu dự trữ bánh mì Cơ cấu làm nóng bánh mì Cơ cấu đẩy bánh mì từ cụm làm nóng cụm đóng gói 11 Hình 3.2.3.b Mạch điều khiển Khi tác động cơng tắc hành trình hay nút nhấn kích relay, lúc tiếp điểm thường hở relay đóng lại làm cho động quay Hình 3.2.3.c Mạch ngun lí module relay Với phương pháp điều khiển này, ưu điểm điều khiển động có cơng śt lớn Trong sơ đồ mạch ngun lý module role hình 22 dùng để đóng mở tiếp điểm S,O,P Khi IN = kích mức cao lúc kích relay làm động quay  Điều khiển động mạch công suất cầu H L298: IC L298 IC tích hợp nguyên khối gồm mạch cầu H bên Với điện áp làm tăng công suất đầu từ 5V – 47V , dịng lên đến 4A, L298 rất thích hợp ứng dụng công suất nhỏ động DC loại vừa Tóm tắt qua chức chân L298: + Bốn chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 được nối lần lượt với chân 5, 7, 10, 12 L298 Đây chân nhận tín hiệu điều khiển + Bốn chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với chân INPUT) được nối với chân 2, 3, 13, 14 L298 Các chân sẽ được nối với động + Hai chân ENA ENB dung để điều khiển mạch cầu H L298 Nếu 34 mức logic “1” (nối với nguồn 5V) cho phép mạch cầu H hoạt động, mức logic “0” mạch cầu H khơng hoạt động Hình 3.2.3.d Sơ đồ ngun lý L298 - Điều khiển chiều quay với L298: + Khi ENA = 0: Động không quay với đầu vào + Khi ENA = 1: INT1 = 1; INT2 = 0: động quay thuân INT1 = 0; INT2 = 1: động quay nghịch INT1 = INT2: động dừng tức  Mạch thu phát hồng ngoại Hình 3.2.3.e Mạch thu phát hồng ngoại Hồng ngoại được phát LED phát hồng ngoại được thu vào LED thu, LED thu có hồng ngoại chiếu vào hai đầu LED xem bị tắt, xác mạch khối cảm biến LED thu hồng ngoại bị chặn ánh sáng chân B transistor C1815 coi được kích sẽ có tính hiệu vào LM358 LM358 opamp được mắc theo mạch so sánh để tạo tín hiệu mức 0V 5V 35 CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM 4.1 Các cụm cấu: Máy được chế tạo theo từng cụm cấu thuận tiện cho việc lắp ráp Từ từng cụm cấu lắp ráp lại tạo thành máy hồn chỉnh Hình 4.1.1 Động lị xo sau lắp ráp Hình 4.1.2 Cơ cấu đẩy bánh mì khỏi tủ lạnh 36 Hình 4.1.3.Cụm cấu lưu trữ bánh mì Hình 4.1.4.Các cảm biến cụm cấu lưu trữ bánh mì 37 Hình 4.1.4.Tủ lạnh dự trữ bánh mì 38 Hình 4.1.5 Dàn bay tủ lạnh Hình 4.1.6 Dàn ngưng tụ tủ lạnh 39 Hình 4.1.5 Tủ lạnh đạt 5,30C sau tiếng hoạt động Hình 4.1.6 Thanh nhiệt trở 40 Hình 4.1.7.Lị liên hợp Hình 4.1.8.Hình ảnh thực tế sau lắp lò liên hợp lên khung 41 Hình 4.1.9.Cơ cấu máng lấy - đẩy Hình 4.1.10.Cơ cấu đóng gói 42 Hình 4.1.11.Cơ cấu cấp gia vị Hình 4.1.12.Tủ điện máy 43 4.2 Kết quả: Hình 4.2 Máy sau gia cơng lắp ráp s 10 Bảng 4.2.1.Các thơng số máy Đặc tính Kích thước: (DxRxC) (mm) Công suất (kW) Sức chứa (ổ) Vật liệu Điện (V) Khối lượng (kg) Khả nhận diện tiền (VND) Thời gian cho ổ bánh mì Chức quảng cáo Giao diện người dùng Sau thiết kế chế tạo, nhóm tiến hành chạy thử 200 lần liên tục ghi nhận kết sau: 44 Bảng 2.2 Kết chạy thử máy Tổng số lần 200 Như vậy, tỉ lệ lỗi nhóm ghi nhận được 4% Nguyên nhân chủ yếu nguồn cấp vào (220V) không ổn định gây nhiễu vi điều khiển làm cấu chạy sai Cơ cấu đóng gói gặp lỗi bình chứa chưa đạt đủ lượng khí nén 4.2.1 Ưu điểm của đề tài: - Tiết kiệm được nhân lực - Sản xuất được ổ bánh mì nóng giịn vịng phút - Có thể đặt bất kì nơi có điện - Máy có khả trả lại tiền thừa cho khách - Các cấu đơn giản dễ dàng tháo lắp, thuận tiện cho việc bảo trì sửa chữa - Với nhiều tính trội: nhận được loại tiền polymer, trả được tiền thừa polymer, đề tài giải được khó khăn mà máy khác mắc phải vấn đề e ngại sử dụng tiền xu người Việt Nam nay, có kích thước chức giống với máy thị trường tính bảo mật cao, giao diện dễ sử dụng, tính ứng dụng thực tế rất cao 4.2.2 Nhược điểm của đề tài: - Máy to bất cập cho việc di chuyển - Do có máy bơm khí nén nên hoạt động máy tạo tiếng ồn - Máy khơng có khả tự chế biến nguyên liệu mà phải cần chuẩn bị trước dự trữ lại - Việc vận hành nhiều cấu máy sẽ gặp nhiễu tín hiệu nên khởi động máy cần thời gian để ổn định.Việc vận hành máy lúc bắt đầu quan trọng nhất cung cấp nguồn Nguồn không bị sụt áp, tốt nhất xài ổn áp để dòng ổn định 45 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận: Máy có hình dáng phần vỏ đại Kết cấu hoàn thiện, ổn định Tuy nhiên, cần đầu tư nhiều để thương mại hóa sản phẩm.Hiệu kinh tế mà máy bán hàng tự động mang lại việc thuê mướn nhân viên bán hàng, phục vụ sẽ không cần thiết Chỉ cần nhân viên phụ trách nạp liệu vào máy.Thời gian máy hoạt động 24h/ngày, rất thuận lợi nhân lực người làm việc 8h/ngày Máy được lắp đặt nơi công cộng như: cơng viên, bến xe, bến tàu, trường học, tịa nhà văn phịng, sân bay…và khơng cần phải tốn diện tích q lớn, góp phần tạo nên văn minh đô thị Đề tài được xuất phát từ thực tế, tính ứng dụng thực tiễn rất cao Hơn nữa, đề tài được đưa vào thực tế sẽ quảng bá được ăn u thích cho bạn gần xa khách du lịch cho người bận rộn khơng có thời gian chế biến thức ăn Máy bán bánh mì tự động đặt trạm dừng chân xe đường dài, nơi không cần người bán hàng hay quản lý.Với đề tài này, người sử dụng sẽ được thưởng thức ổ bánh mì nóng giịn chỗ 5.2 Hướng phát triển: Tuy lần đầu tiên chế tạo nhóm có tham vọng lớn với mong muốn đưa máy hoạt động rộng rãi thị trường Việt Nam, nước phát triển máy bán hàng tự động trở nên rất quen thuộc phổ biến, nước ta thực chưa phát triển Phát triển máy bán bánh mì tự động nhằm mục đích nâng cao dịch vụ bán lẻ sản phẩm, thúc đẩy nhu cầu tiêu dùng với tiện lợi Nhằm nâng cao chất lượng sống, cải thiện cảnh quan thị, góp phần vào cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước Máy cần được tăng khả nhận dạng loại tiền khác ví dụ USD, đồng bảng Anh, Đề xuất phương án tiết kiệm điện để từ làm sở tính tốn mạch điện thích hợp Song song thiết lập vẽ chuẩn để chế tạo máy bán bánh mì tự động với chức tương xứng có khối lượng nhẹ chi tiết gọn dễ chế tạo, nhằm mục đích sản suất phổ biến máy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Wikipedia Tiếng Việt,Bánh mì kẹp (Việt Nam) [2] TS Trần Vĩnh Hưng, Tính toán khả chịu tải của Trùn đợng đai [3] PGS.TS Hồng Trọng Bá, Giáo trình Vật liệu Cơ khí Đồ án Cơ điện tử, Máy bán phở tự động - 2016 Graduation Project, Design and development of aloe vera peeling and dicing system – 2017 Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn đợng khí 47 ... bánh mì : dự trữ - làm nóng - đóng gói bánh mì Đồng thời hệ thống bảo quản hâm nóng bánh mì máy bán bánh mì tự động được chế tạo sản xuất thành công sẽ giải vần đề rất lớn máy bán bánh mì. .. nước chế tạo máy bán bánh mì tự động, nguyên nhân bánh mì kẹo thịt đặc thù người Việt Tuy nhiên giới có số loại máy bán hàng tương tự bánh mì lon, bánh mì ngọt, sandwich loại bánh mì Baguette... GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN THIẾT KẾ HỆ THỐNG BẢO QUẢN VÀ HÂM NĨNG BÁNH MÌ CHO MÁY BÁN BÁNH MÌ TỰ ĐỘNG SV2018-08