Báo cáo đồ án tốt nghiệp máy ấp trứng

Thế kỷ 21 mở ra một thời đại mới – thời đại khoa học công nghệ đòi hỏi con người luôn luôn không ngừng tìm tòi học tập để tiến bộ. Thiết bị và công nghệ luôn được đổi mới tiên tiến hiện đại để góp phần nâng cao chất lượng cũng như các máy móc, thiết bị hoạt động có hiệu quả, an toàn ổn định. Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp hiện nay, việc tự động hóa khâu sản xuất là rất quan trọng. Nhiều năm trở lại đây, có rất nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật được đưa vào hoạt động chăn nuôi. Một trong những yếu tố của ngành nông nghiệp là chăn nuôi gia cầm với một khâu quan trọng là ổn định trong khâu sản xuất con giống

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ẤP TRỨNG Sinh viên thực Lớp MSSV Giảng viên hướng dẫn : TRẦN TRUNG HIẾU : 55K – ĐTTT : 145D5202070018 : TS ĐẶNG THÁI SƠN Nghệ An, 05-2019 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY ẤP TRỨNG Sinh viên thực : TRẦN TRUNG HIẾU Lớp : 55K – ĐTTT MSSV : 145D5202070018 Giảng viên hướng dẫn : TS ĐẶNG THÁI SƠN Cán phản biện : PGS.TS NGUYỄN THỊ QUỲNH HOA Nghệ An, 05-2019 Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hướng dẫn) Giảng viên đánh giá: TS Đặng Thái Sơn Họ tên Sinh viên: Trần Trung Hiếu MSSV: 145D5202070018 Tên đồ án: Thiết kế, chế tạo máy ấp trứng Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực 5 5 5 tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Kết nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) 10a Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên 10b nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chun ngành 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng Điểm tổng quy đổi thang 10 /50 Nhận xét thêm Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét thái độ tinh thần làm việc sinh viên) Nghệ An, ngày 27 tháng 05 năm 2019 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) Đánh giá đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán phản biện) Giảng viên đánh giá: PGS.TS Nguyễn Thị Quỳnh Hoa Họ tên sinh viên: Trần Trung Hiếu MSSV: 145D5202070018 Tên đồ án: Thiết kế, chế tạo máy ấp trứng Chọn mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo tiêu chí đây: Rất (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5) Có kết hợp lý thuyết thực hành (20) Nêu rõ tính cấp thiết quan trọng đề tài, vấn đề giả thuyết (bao gồm mục đích tính phù hợp) phạm vi ứng dụng đồ án Cập nhật kết nghiên cứu gần (trong nước/quốc tế) Nêu rõ chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải vấn đề Có kết mơ phỏng/thưc nghiệm trình bày rõ ràng kết đạt Có khả phân tích đánh giá kết (15) Mục tiêu phương pháp thực dựa kết nghiên cứu lý thuyết cách có hệ thống Kết trình bày cách logic dễ hiểu, tất kết phân tích đánh giá thỏa đáng Trong phần kết luận, tác giả rõ khác biệt (nếu có) kết đạt mục tiêu ban đầu đề đồng thời cung cấp lập luận để đề xuất hướng giải thực 5 5 5 tương lai Kỹ viết (10) Đồ án trình bày mẫu quy định với cấu trúc chương logic đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, đánh số thứ tự giải thích hay đề cập đến đồ án, có lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu chương kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo có trích dẫn quy định Kỹ viết (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoa học, lập luận logic có sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) Kết nghiên cứu khoa học (5) (chọn trường hợp) Có báo khoa học đăng chấp nhận đăng/đạt giải 10a SVNC khoa học giải cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa học (quốc tế/trong nước) từ giải trở lên/ Có đăng ký phát minh sáng chế Được báo cáo hội đồng cấp Viện hội nghị sinh viên 10b nghiên cứu khoa học không đạt giải từ giải trở lên/Đạt giải khuyến khích kỳ thi quốc gia quốc tế khác chuyên ngành 10c Khơng có thành tích nghiên cứu khoa học Điểm tổng /50 Điểm tổng quy đổi thang 10 Nhận xét thêm Thầy/Cô Nghệ An, ngày 29 tháng 05 năm 2019 Người nhận xét (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU Thế kỷ 21 mở thời đại – thời đại khoa học cơng nghệ địi hỏi người ln ln khơng ngừng tìm tịi 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 toàn ổn định Trong hoạt động sản xuất nơng nghiệp nay, việc tự động hóa khâu sản xuất quan trọng Nhiều năm trở lại đây, có nhiều ứng dụng khoa học kỹ thuật đưa 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 cụ thể việc ấp nở giống từ trứng gia cầm Từ thực tế thấy tầm quan trọng việc ấp nở giống từ trứng gia cầm đặc biệt việc ổn định nhiệt độ lị ấp trứng Vì em lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo máy ấp trứng” Cấu trúc đồ án, phần mở đầu, kết luận, danh mục hình ảnh, danh mục bảng biểu, danh từ viết tắt, tài liệu tham khảo, nội dung đồ án trình bày chương: Chương Tổng quan máy ấp trứng Chương trình bày tổng quan máy ấp trứng Chương Nghiên cứu hệ thống máy ấp trứng Chương trình bày cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, thông số kỹ thuật linh kiện, board mạch sử dụng đề tài Chương Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mơ hình máy ấp trứng Chương trình bày cấu trúc sơ đồ khối mạch, lưu đồ thuật toán, mạch sau lắp đặt Em xin chân thành cảm ơn thầy cô, gia đình bạn giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình suốt trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Đặng Thái Sơn hết lòng giúp đỡ, dạy bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt thực đồ án tốt nghiệp Em xin chúc q thầy tồn thể bạn có sức khỏe dồi dào, đạt nhiều thành cơng cộng việc, học tập nghiên cứu TÓM TẮT ĐỀ TÀI Trọng tâm đồ án thiết kế chế tạo máy ấp trứng hoàn chỉnh, tỉ lệ ấp nở cao Quá trình thực đề tài từ việc nghiên cứu quy trình kỹ thuật ấp trứng gia cầm khảo sát mơ hình máy ấp trứng thị trường để đến thiết kế chế tạo máy ấp trứng bán tự động, phù hợp với quy mơ sản xuất hộ gia đình, trang trại gia cầm nhỏ, trang trại nuôi chim cảnh, cuối dùng thực nghiệm để kiểm tra điều chỉnh hoàn thiện máy Nội dung đồ án bao gồm: + Tìm hiểu lý thuyết quy trình ấp trứng gia cầm + Tính tốn lựa chọn thiết bị sử dụng máy ấp trứng bán tự động + Thử nghiệm đánh giá kết ABSTRACT The focus of the project, that design and manufacture a perfect incubators, high hatching rate The process to implement the project come from the research of technical processes and poultry eggs models surveyed incubators in the market to go to the design and manufacture of semi-automatic incubators, matching scale household production, small poultry farms, birds farms, experimental ultimately used to check and adjust the machine completely The details include: + Understanding the theory of poultry incubation process + Calculation and selection of equipment used in semi-automatic incubators + Testing and evaluating results incubate MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AC Alternating Current Dòng điện xoay chiều ALU Arithmetic Logic Unit Phép toán logic CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm DC Direct Current Dòng điện chiều EEPROM Electrically Erasable Bộ nhớ đọc xóa IDE Programmable ROM điện Integrated Devolopment Mơi trường phát triển tích hợp PWM Enviroment Pulse –Width Modulation Điều chế độ rộng xung SPI Serial Peripheral Interface Giao tiếp ngoại vi dạng nối tiếp SRAM Static Random Access Bộ nhớ truy cập ngẫu nhien tĩnh TTL Memory Transistor Transistor Mạch Logic Transistor – USB Logic Universal Serial Bus transistor Bus chuyển tiếp với thiết bị ADC Analog to Digital ngoại vi máy tính Bộ chuyển đổi tương tự - số GND VIN PCB TCP UDP WEP WPA Converter Ground Voltage Input Printed Circuit Board Transfer Control Protocol User Datagram Protocol Wired Equivalent Privacy Wireless Protected Đất Điện áp đầu vào Mạch in Giao thức liên mạng Giao thức gói liệu người dùng Bảo mật tương đương có dây Truy cập khơng dây bảo vệ UART Access Universal Asynchronous Bộ tiếp nhận không đồng / Receiver Transmitter đồng chuyển giao 10 VCC: 3.3V lên đến 300mA GND: Mass Tx: Chân Tx giao thức UART, kết nối đến chân Rx vi điều khiển Rx: Chân Rx giao thức UART, kết nối đến chân Tx vi điều khiển RST: chân reset, kéo xuống mass để reset CH_PD: Kích hoạt chip, sử dụng cho Flash Boot updating lại module GPIO0: kéo xuống thấp cho chế độ update GPIO2: không sử dụng Hình 2.9 Hình ảnh Module WIFI ESP8266 [2] 2.7 Quạt tản nhiệt 12 VDC Quạt tản nhiệt 12 VDC sử dụng làm mát thiết bị với nguồn nuôi 12VDC Quạt gia công với chất lượng tốt với hoạt động bền bỉ Thông số quạt tản nhiệt 12 VDC: - Nguồn sử dụng: 12 VDC - Kích thước: 40mm x 40mm x 10mm 32 Hình 2.10 Hình ảnh quạt tản nhiệt 2.8 Bóng đèn sợi đốt 60W Vỏ bóng đèn sợi đốt 60W sử dụng thủy tinh khơng chì thân thiện mơi trường Bóng đèn sợi đốt 60W dùng nơng nghiệp chăn ni sưởi ấm gà, heo, ấp trứng Đặc tính đèn : Nguồn điện Công suất Đầu đèn Màu ánh sáng 220V/50Hz 60W E27/B22 ánh sáng vàng Hình 2.11 Hình ảnh bóng đèn sợi đốt 60W 2.9 Một số ứng dụng Arduino Mega 2560 Arduino có nhiều ứng dụng đời sống, việc chế tạo thiết bị điện tử chất lượng cao Một số ứng dụng kể đến như: 33 Lập trình robot: Arduino phần quan trọng trung tâm xử lí giúp điều khiển hoạt động robot Lập trình máy bay khơng người lái Có thể nói ứng dụng có nhiều kì vọng tương lai Game tương tác: dùng Arduino để tương tác với Joystick, hình, để chơi trị Tetrix, phá gạch, Mario nhiều game sáng tạo Arduino điều khiển thiết bị ánh sáng cảm biến tốt Là phần quan trọng đèn giao thông, hiệu ứng đèn nháy cài đặt làm bật biển quảng cáo Arduino ứng dụng máy in 3D nhiều ứng dụng khác tùy thuộc vào khả sáng tạo người sử dụng 34 Hình 2.12 Xe tăng mồ hình sử dụng Adruino [2] Hình 2.13 Robot vẽ tranh sử dụng Adruino 35 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MÁY ẤP TRỨNG Chương tiến hành phân tích, thiết kế chế tạo mơ hình máy ấp trứng phục vụ nơng nghiệp chăn ni gia cầm 3.1 Các tiêu chí thiết kế Thiết kế mạch cần đảm bảo tiêu chí sau: - Nhiệt độ độ ẩm phải phù hợp với đặc điểm loại trứng Khi nhiệt độ cao mạch tự động ngắt bóng đèn bật quạt tản nhiệt để làm giảm nhiệt độ đến mức nhiệt độ thích hợp - Mạch hoạt động ổn định đạt hiệu cao - Đo xác giá trị từ cảm biến 3.2 Sơ đồ khối Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống Chức khối: a Khối nguồn - Tạo nguồn với hai mức điện áp 5V cấp cho mạch Arduino - Cung cấp nguồn 220V cho đèn điện khay đảo trứng - Cung cấp nguồn 12V cho quạt tản nhiệt b Khối điều khiển Arduino Board arduino ATMega2560 thực chọn làm xử lý trung tâm phần đề tài Board có thề sử dụng nguồn từ USB máy tính cấp sử dụng nguồn ngồi tùy theo ý muốn người sử dụng Với ưu điểm board dễ 36 sử dụng, hỗ trợ nhiều diễn đàn Ngồi cịn hổ trợ nhiều thư viện lập trình từ nhà sản xuất người dùng Riêng Chip ATmega328 gắn board cịn tích hợp thêm xử lý ADC 10bit Về trình biên dịch có giao diện dễ sử dụng code lập trình đơn giản Với ưu điểm nên board thích hợp cho tầng lớp người dùng sử dụng c Khối wifi Khối mạch wifi ESP8266 Module ESP8266-01 hỗ trợ chuẩn giao tiếp UART, thích hợp giao tiếp với vi điều khiển để truyền tải liệu hay điều khiển thiết bị thơng qua WiFi Module ESP8266-01 có khả hoạt động độc lập với chân I/O (cho phép module kết nối trực tiếp với cảm biến, thiết bị ngoại vi điều khiển máy chủ thơng qua Wifi) có khả lưu trữ với nhớ Flash 1MB chân I/O cho mức điện áp tối đa 3.6V nên cần chuyển đổi mức điện áp thiết bị điện áp cao Arduino (5V) ESP8266 sử dụng nguồn áp 3.3V d Khối cảm biến - Cảm biến nhiệt độ: dùng để đo nhiệt độ máy ấp trứng - Cảm biến chuyển động thân nhiệt: dùng để báo gà nở - Cảm biến khoảng cách: dùng để đo khoảng cách, để từ điều khiển servo đóng, mở nắp máy ấp trứng e Khối đóng ngắt Relay Khi có tín hiệu từ hệ thống, khối đóng/cắt thiết bị Tùy theo tính hiệu mà khối thực đóng hay ngắt, điều khiểu thiết bị 3.3 Lưu đồ thuật toán cho hệ thống cung cấp nhiệt độ Chương trình khởi tạo hệ thống, chip ATMega2560 lập trình để đọc giá trị cảm biến nhiệt độ Giá trị nhiệt độ đưa đến so sánh với giá trị nhiệt độ thiết lập sẵn 380C Nếu nhiệt độ thấp 38 0C máy ấp trứng hoạt động đó, bóng đèn sáng cung cấp nhiệt độ cho máy ấp trứng ngược lại, nhiệt độ cao 38 0C máy ấp trứng ngừng hoạt động, bóng đèn tắt, ngừng cung cấp nhiệt độ cho máy ấp trứng Công việc lặp lặp lại 37 Hình 3.2 Lưu đồ thuật tốn cho hệ thống cung cấp nhiệt độ 3.4 Mạch sau lắp đặt Từ mục tiêu, yêu cầu đề em tiến hành xây dựng hệ thống dựa vào sơ đồ khối, lưu đồ thuật toán cho mạch, cuối em tiến hành lắp đặt mạch cho hệ thống Bắt đầu kết nối cảm biến nhiệt độ, cảm biến chuyển động, cảm biến siêu âm, module wifi Esp8266, replay kênh với ARDUINO MEGA2560 Tiếp theo, em tiến hành lắp đặt thiết bị ngoại vi bóng đèn 60W, còi báo động, khay đảo trứng với relay Kết nối chân thiết bị theo code lập trình từ trước qua phần mềm arduino IDE Chạy thử hệ thống hoạt động ổn định gắn vào mơ hình Sau kết nối ADRUINO MEGA2560 với Blynk internet thông qua module wifi Esp8266 để hiển thị nhiệt độ Mơ hình sau lắp đặt hồn thành hình đây: 38 Hình 3.3 Linh kiện sau nối dây Hình 3.4 Linh kiện sau lắp đặt 39 Hình 3.4 Hình ảnh phía ngồi máy ấp trứng Hình 3.5 Hình ảnh phía máy ấp trứng 40 KẾT LUẬN Sau thời gian thực đồ án, phần lớn mục tiêu đặt ban đầu đặt Thiết kế, xây dựng phần cứng phần mềm hoạt động ổn định Máy ấp nhiều loại trứng khác Đề tài có tính ứng dụng cao thực tiễn Tuy nhiên, đề tài số hạn chế relay khơng nhạy việc đóng ngắt thiết bị trở nên khó khăn Mơ hình cịn nhỏ nên số lượng trứng ấp cịn Khi điện máy khơng hoạt động Sau hồn thiện đề tài em, thân em có ơn lại kiến thức học, tích lũy thêm nhiều kiến thức kiến thức để áp dụng vào thực tiễn Trong tương lại, em tiếp tục tìm hiểu, nghiên cứu công nghệ ấp trứng để chế tạo máy ấp trứng ấp số lượng lớn, tỷ lệ đạt cao Sử dụng pin lượng mặt trời để điện máy hoạt động bình thường Do hạn chế thời gian lực, đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến góp ý thầy, bạn để sản phẩm hồn thiện Cuối cùng, lần nữa, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, q thầy cơ, bạn bè quan tâm, giúp đỡ em suốt q trình học tập hồn thành đồ án tốt nghiệp 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đình Phú, Giáo trình vi xử lý, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, 2006 [2] http://arduino.vn/, truy nhập cuối ngày 20/05/2019 [3] https://www.wikipedia.org/, truy nhập cuối ngày 20/05/2019 [4] https://www.traigiongthuha.com/, truy nhập cuối ngày 21/05/2019 [5] Nguyễn Văn Hòa, Bùi Đăng Thành, Hoàng Sỹ Hồng, Đo lường điện cảm biến đo lường, Nhà xuất giáo dục Việt Nam, Hà nội 2007 [6] Đặng Thị Quỳnh Trang, Kỹ thuật cảm biến, Trường Cao đẳng công nghiệp, 2013 42 PHỤ LỤC #define BLYNK_PRINT Serial #include #include char auth[] = "cfda2a27573b45aba17d563d96ce8abf"; char ssid[] = "Tran Trung Hieu"; char pass[] = "23031995"; #define EspSerial Serial1 #define ESP8266_BAUD 115200 ESP8266 wifi(&EspSerial); #include #include #include // Chân nối với Arduino #define ONE_WIRE_BUS //Thiết đặt thư viện onewire OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); //thư viện DallasTemperature để đọc nhanh DallasTemperature sensors(&oneWire); Servo servo; int trigPin = 6; int echoPin = 7; int servoPin = 8; //10 out cảm biến chuyển động //4 out máy //5 out máy //2 đầu vào 18B20 //nâu-gnd đỏ-5v cam-out long duration, dist, average; long aver[3]; //array for average 43 void setup() { servo.attach(servoPin); pinMode(trigPin, OUTPUT); pinMode(echoPin, INPUT); servo.write(0); delay(1000); servo.detach(); Serial.begin(9600); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); pinMode(5, OUTPUT); EspSerial.begin(ESP8266_BAUD); delay(10); Blynk.begin(auth, wifi, ssid, pass); delay(1000); } void measure() { digitalWrite(trigPin, LOW); delayMicroseconds(5); digitalWrite(trigPin, HIGH); delayMicroseconds(15); digitalWrite(trigPin, LOW); pinMode(echoPin, INPUT); duration = pulseIn(echoPin, HIGH); dist = (duration/2) / 29.1; } void loop() { for (int i=0;i