Chương trình xử lý tín hiệu từ các cảm biến, bộ điều khiển từ xa:

CHƯƠNG 5 : HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC CƠ CẤU TRONG MÔ HÌNH

5.2. Thiết lập chương trình điều khiển cho các cơ cấu:

5.2.1. Chương trình xử lý tín hiệu từ các cảm biến, bộ điều khiển từ xa:

5.2.1.1. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm: a. Code chương trình: #include <DHT.h> #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); const int DHTPIN = 2;

const int DHTTYPE = DHT11; DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); byte degree[8] = { 0B01110, 0B01010, 0B01110, 0B00000,

0B00000, 0B00000, 0B00000, 0B00000 }; void setup() { lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.print("Nhiet do: "); lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Do am: "); lcd.createChar(1, degree); dht.begin(); } void loop() { float h = dht.readHumidity(); float t = dht.readTemperature(); if (isnan(t) || isnan(h)) { } else { lcd.setCursor(10,0); lcd.print(round(t)); lcd.print(" "); lcd.write(1); lcd.print("C"); lcd.setCursor(10,1);

lcd.print(round(h)); lcd.print(" %"); }

}

b. Sơ đồ mô phỏng:

Hình 5.3. Sơ đồ mô phỏng mạch cảm biến nhiệt độ, độ ẩm

Hình 5.4. Kết quả mô phỏng mạch cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 5.2.1.2. Cảm biến mưa: a. Code chương trình: #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

int rainSensor = 6; // Chân tín hiệu cảm biến mưa ở chân digital 6 (arduino) void setup() {

pinMode(rainSensor, INPUT); // Đặt chân cảm biến mưa là INPUT, vì tín hiệu sẽ được truyền đến cho Arduino

Serial.begin(9600);// Khởi động Serial ở baudrate 9600 Serial.println("Da khoi dong xong");

lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(3, 0);

lcd.print("Cam Bien Mua"); }

void loop() {

int value = digitalRead(rainSensor);//Đọc tín hiệu cảm biến mưa if (value == HIGH) { // Cảm biến đang không mưa

Serial.println("Đang không mưa"); lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print("Dang khong mua"); } else { Serial.println("Đang mưa"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Dang mua"); } delay(1000); }

b. Sơ đồ mô phỏng:

Hình 5.4. Sơ đồ mô phỏng mạch cảm biến mưa

c. Kết quả mô phỏng:

Hình 5.5. Kết quả mô phỏng mạch cảm biến mưa

5.2.1.3. Cảm biến hồng ngoại PIR:

a. Code chương trình: #include <Wire.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); int pir = 8; int light = 9; void setup() { pinMode(8, INPUT); pinMode(9, OUTPUT); lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(3, 0);

lcd.print("Cam bien PIR"); } void loop() { if (digitalRead(8) == HIGH) { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Bat den"); digitalWrite(light, HIGH); } else { digitalWrite(light, LOW); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Tat den"); } }

b. Sơ đồ mô phỏng:

Hình 5.6. Sơ đồ mô phỏng mạch cảm biến hồng ngoại PIR

c. Kết quả mô phỏng:

Hình 5.7. Kết quả mô phỏng mạch cảm biến hồng ngoại PIR

5.2.2. Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu đóng mở mái che:

Các phương thức điều khiển:

 Điều khiển bằng tay.

 Điều khiển kéo mái che khi trời mưa. Mạch điện điều khiển động cơ kéo mái che:

Hình 5.7. Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ kéo mái che

Hình 5.9. Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo mái che

5.2.3. Hệ thống điều khiển cơ cấu đóng mở rèm cửa:

Các phương thức điều khiển:

 Điều khiển từ xa

 Điều khiển bằng tay

 Điều khiển kéo rèm khi nhiệt độ thấp hơn ngưỡng thiết. Mạch điện điều khiển động cơ kéo rèm:

Hình 5.11. Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa

Hình 5.12. Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa

5.2.4. Hệ thống điều khiển cơ cấu cấp thức ăn:

Hình 5.13. Sơ đồ khối điều khiển cơ cấu cho ăn

Hình 5.14. Sơ đồ đấu nối PLC của cơ cấu cấp thức ăn

Hình 5.15. Chương trình ngôn ngữ Ladder điều khiển cơ cấu cấp thức ăn

CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ 6.1. Xác định kiểu chuồng: 6.1. Xác định kiểu chuồng:

Với dòng gà ta bản địa thích nghi tốt với nhiều điều kiện địa hình từ đất bằng phẳng đến đồi núi.

Hình thức từ nuôi cũng rất đa dạng từ: chăn thả đến bán chăn thả, hoặc nuôi nhốt chuồng kín toàn thời gian.

Bảng 6.1.Hai loại hình chăn nuôi phổ biến

Đặc điểm Chuồng nuôi nhốt toàn thờigian Chuồng nuôi kết hợp chăn thả Tính Phù

hợp

Phù hợp tại những vùng có quỹ đất chăn nuôi chật hẹp, nuôi quy mô công nghiệp lớn.

Quỹ đất rộng, phù hợp đa dạng các địa hình chăn nuôi .

Ưu điểm

Thuận lợi trong việc quản lý dịch bệnh, môi trường.

Kiểm soát và điều chỉnh được những yếu tố như: hệ thống gió, nhiệt độ, độ ẩm.

Giảm thiểu được rủi ro cho gà gây ra bởi biến đổi khí hậu và thời tiết.

Không đòi hỏi nhiều trang thiết bị.

Có thể tốn ít chi phí xây dựng hơn so với chuồn kín.

Tận dụng được nhiều yếu tố tự nhiên như ánh sáng, không khí, diện tích rộng lớn nên gà thường có lông mã đẹp hơn. Nhược

điểm

Không cho lông mã gà đẹp hơn bằng hình thức kết hợp nuôi chăn thả.

Khó khăn trong kiểm soát dịch bệnh

6.2. Yêu cầu chung cho cả hai loại hình thức chuồng nuôi:

 Nền chuồng: Không trơn, dễ thoát nước, khô ráo dễ làm vệ sinh và tiêu độc (có thể rãi trấu xunh quanh nền chuồng để giữ nhiệt và tiêu độc).

 Mái chuồng: có kết cấu 1 hoặc 2 mái và kết hợp với hệ thống mái che kiểu xếp chồng có thể tự động kéo ra vào đẽ dàng để tạo điều kiện thoát khí, có thể làm bằng mái tôn lạnh. Không bị dột, nát đảm bảo che nắng mưa cho gà.

 Tường chuồng: có thể xây bằng gạch kết hợp với tấm làm mát, quạt làm mát thông khí và phải có hệ thống rèm che.

6.3. Xác định mật độ và diện tích từng loại hình nuôi:

Xác định mật độ và diện tích từng loại hình nuôi. Mật độ chăn nuôi áp dụng với dòng gà ta bản địa Việt Nam như sau:

Loại hình chăn nuôi Mật độ đảm bảo sinh trưởng Nuôi nhốt toàn thời gian 8-10 gà/m2

Nuôi nhốt kết hợp chăn thả 7-8 gà/m2

6.4. Xây dựng chuồng trại:

Chọn hình thức chăn nuôi nhốt toàn thời gian.

 Mật độ gà: 8-10 gà/m2.

 Tổng số gà: 2000 con.

 Diện tích chuồng nuôi:

Diên tích chuồng = Tổng số gà/Mật độ gà = 2000/10 = 200 m2

Suy ra, chiều dài: 20 m, chiều rộng: 10 m.

 Độ cao chuồng: 2,5 m , đỉnh chuồng là 1,5 m. Tổng chiều cao chuồng là 4 m.

 Nhà kho chứa phểu cung cấp thức ăn có diện tích: 35x10 m.

 Thông gió: 4 cái đặt tại cuối chuồng, mỗi thông gió có kích thước 1x1 m.

 Hệ thống cung cấp thức ăn:

Tính theo chiều rộng: 3 dãy cung cấp thức ăn, mỗi dãy cách nhau 3 m, khoảng cách 2 bên tường 1,5 m.

Tính theo chiều dài: 1 dãy cung cấp thức ăn sẽ có 15 cái máng đựng thức ăn, một máng cánh nhau 1 m.

 Hệ thống cung cấp nước:

Tính theo chiều rộng: 2 dãy xen kẽ hệ thống cung cấp thức ăn, cách dãy cung cấp thức ăn 1,5 m.

Tính theo chiều dài: 1 dãy cung cấp nước sẽ có 15 cái máng đựng nước, một máng cánh nhau 1 m.

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CUNG CẤP THỨC ĂN TỰ ĐỘNG7.1. Tính khối lượng thức ăn cung cấp: 7.1. Tính khối lượng thức ăn cung cấp:

Khối lượng phần ăn của 1 con trong ngày: 160 g = 0,16 kg Khối lương cung cấp thức ăn lớn nhất trong ngày là:

2000 con x 0,16 kg = 320 kg

Vậy khối lượng cung cấp mỗi phễu thức ăn trên ngày phải lớn hơn 320 kg.

7.2. Sơ đồ hệ thống cung cấp thức ăn tự động: 7.2.1. Sơ đồ nguyên lý:

Hình 7.1. Sơ đồ hệ thống cung cấp thức ăn tự động dãy 1

6. Động cơ dãy 1 7. Hộp giảm tốc 8. Trục vít tải 9. Vít tải xoắn 10.Ống dẫn thức ăn dãy 1 11.Máng thức ăn 12.Thức ăn

13.Phễu chứa thức ăn dãy 1

14.Ống chuyền thức ăn từ phễu dự trữ

7.2.2. Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ khỏi động từ phễu dự trữ thức ăn quay, ống chuyền thức ăn từ phễu dự trữ thức ăn tới phễu thức ăn dãy 1. Khi thức ăn vào tới phễu thức ăn dãy 1, động cơ dãy 1 khỏi động quay theo chiều ngược kim đồng hồ, trục vít quay theo. Thức ăn từ phễu di chuyển theo đường ống dẫn thức ăn dãy 1 nhờ vào trục vít tải và chuyển đến các máng thức ăn. Mỗi khi máng thức ăn đầy sẽ chuyền qua máng khác, động cơ sẽ dừng hoạt động khi máng thức ăn đầy. Động cơ nhờ có hộp giảm tốc giúp điều chỉnh tốc độ đông cơ sao cho phù hợp với hệ thống.

7.3.Tính toán thiết kế cơ cấu thức ăn: 7.3.1. Tính toán động học vít tải:

Hình 7.2. Sơ đồ phân tích động học cơ cấu vít tải

7.3.1.1. Tính toán thông số của vít tải:

Hình 7.3. Minh họa cánh vít tải

Mô tả cánh vít tải: D.d.p.T (mm).

 D: Đường kính ngoài (mm).

 d: Đường kính trong (mm).

 p: Chiều dài bước xoắn (mm).

 T: độ dày (mm).

 pt: Tổng chiều dài bước xoắn (mm).

Kích thước hạt cho gà ăn chủ yếu là 3 mm (mịn), 6 mm (vừa), 9 mm (thô), chọn loại hạt vừa 6 mm để tính toán thông số vít tải.

Đường kính ngoài của mặt xoắn Dx:

- Để vật liệu không bị kẹt trong rãnh xoắn lấy Dx>12 lần kích thước hạt. - Chọn Dx=200 mm.

- db=0,1.Dx+35=0,1. 200+35=55mm Bước xoắn vít px:

- Lấy theo kinh nghiệm: px=(0,8÷1)Dx=160÷200 mm - Theo dãy tiêu chuẩn chọnpx=160 mm

Số vòng quay của trục vít n:

- Theo kinh nghiệm n=(50÷100) v/ph - Chọnn=100 v/ph

Khe hở giữa mặt xoắn vít với thành ống e - e≥12 lần kích thước hạt

- Chọn e=12 mm

Chiều dài trục vít: lx=5 m

Góc nghiêng của vít so với phương nằm nghiêng β=20o

Chiều dài vận chuyển theo phương ngangL=lx.cosβ=5.cos20o=4,7 m Năng suất vận chuyển

Qt=A .Vdc. γ.3600.kβ

106

- Trong đó:

 A là diện tích mặt cắt ngang của dòng vật liệu.

A=π .φ .(D2x−db2)

4 =

π .0,3.(2002−552)

4 =8712mm

2

 Với giá trị thường dùng φ=0,25÷0,4: hệ số điền đầy ống. Chọn φ=0,3

 Vdc= n. px

60.1000=100.16060.1000=0,27m/s: vận tốc di chuyển của dòng vật liệu.

 γ=0,396t/m3: khối lượng một mét khối vật liệu vận chuyển.

 kβ=0,65: hệ số giảm năng suất do độ nghiêng đặt máy. Tra bảng 7.1 - “Thiết bị nâng chuyển” PGS - TS Nguyễn Văn Yến)

Suy ra, Qt=8712.0,27. 0,936.3600. 0,65

106 =2,2tấn/h. Công suất cần thiết trên trục dẫn động Pđc:

Pđc=K .Qt. L .tanβ

360.η0 +

K .Qt. L.C0

360.η0

 K=1,2÷1,5 : hệ số tải trọng động từ động và mức độ chính xác tải trọng, chọn K =1,5.

 η0=ηkn.ηổ bi.ηổ bi=1.0,99. 0,99=0,98 : hiệu suất của hệ dẫn động từ động cơ đến trục vít xoắn.

 C0=0,92 : hệ số cản chuyển động của máng, giá trị của C0phụ thuộc vào ma sát giữa vật liệu với thành ống, giữa vật liệu với cánh vít xoắn, giữa hạt vật liệu với nhau và ma sát trong các gối đỡ trục.

Suy ra,Pđc=1,5.2,2. 4,7. tan 20360. 0,98 +1,5. 2,2.4,7. 0,92360. 0,98 =0,5kW .

Mômen xoắn trên trục vít xoắn T:

T=9,55.106.Pđc n =47750N .mm Lực tác dụng dọc trục Fa: Fa= 2.T dtb.tan⁡(γ+ρ)=1152,34N Trong đó:  dtb=Dx+db

2 =2002+55=127,5mm : đường kính vòng tròn tính toán lực đẩy.

 γ=acrtan Px

π .dtb=21,7o

: góc nâng của đường xoắn vít.

 ρ=acrtan(f)=11,3o : góc ma sát giữa vật liệu với cánh xoắn.

 Với f=0,2 : hệ số ma sát giữa vật liệu với cánh xoắn.

7.3.1.2. Chọn động cơ và hộp giảm tốc truyền động vít tải:

Chọn động cơ thỏa mãn:Pđc≥Pct

η

 η=∏

i=1

n

ηi=ηol3 .ηbr2 ηđ.ηk.ηot: Hiệu suất bộ truyền.

Tra bảng 2.3/tr 19 – TL1 ta có các hiệu suất như sau:

 Cặp ổ lăn ηol=0,99÷0,995, chọn ηol=0,99.

 Bộ truyền bánh răng trụ:ηbr=0,96÷0,98, chọn ηbr=0,97.

 Khớp nối ηk=0,99÷1, chọn ηk=0,99.

 Cặp ổ trượt ηot=0,98÷0,99, chọn ηot=0,99.

Theo tr 320/ bảng1P sách Thiết kế chi tiết máy - Nguyễn Trọng Hiệp, ta chọn động cơ có thông số như sau:

Bảng 7.1. Thông số động cơ chọn cho vít tải chuyển thức ăn

Kiểu động

cơ Côngsuất (kW) Vận tốc quay (vg/ph) Cos φ η% Tmax Tđm TK Tđm AO2(AOJI2 ) 12-6 0,6 910 0,7 70% 2,2 1,8

7.3.1.3. Tính toán hộp giảm tốc (chọn hộp giảm tốc khai triển 2 cấp):

Hình 7.4: Hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp.

Tỉ số truyền hệ thống: Uht=Uh=nđc

nlv=910

100=9,1. Phân bố tỉ số truyền:Uh=Unhanh.Uchậm

 Với hộp giảm tốc khai triển thì:Unhanh=1,3.Uchậm Uchậm=√Uh

1,3=√9,1 1,3=2,65

Unhanh=3,43 Tính công suất trên các trục:

 Công suất trên trục 1:P1=Pđc.ηol=0,6. 0,99=0,59(kW)

 Công suất trên trục 2:P2=P1.ηbr.ηol=0,59. 0,97.0,99=0,57(kW)

 Công suất trên trục 3 (trục công tác ):

P3=P2.ηbr.ηol=0,57. 0,97. 0,99=0,55(kW)

Tính toán số vòng quay các trục.

 Vận tốc quay trên trục động cơ:nđc=910(vg/ph)

 Vận tốc quay trên trục 1:n1=nđc=910(vg/ph)

 Vận tốc quay trên trục 2:n2=Un1

nhanh=3,43910=265(vg/ph)

 Vận tốc quay trên trục 3 (vận tốc vít tải):n3= n2

Uchậm=265

2,65=100(vg/ph) Tính Momen xoắn trên các trục:

 Momen xoắn trên trục 1:

T1=9,55.106.P1

n1=9,55.106.0,59910=6191,7(Nmm)

 Momen xoắn trên trục 2:

T2=9,55.106.P2

n2=9,55.106.0,57

265=20541,5(Nmm)

 Momen xoắn trên trục 3:

T3=9,55.106.P3

n3=9,55.106.0,55100=52525(Nmm)

 Momen xoắn trên trục động cơ:

Tđc=9,55.106.Pnđc đc=9,55.106.9100,6=6296,7(Nmm) Bảng 7.2. Đặc tính của hộp giảm tốc Trục Thông số Động cơ Trục 1 Trục 2 Trục 3 (trục công tác)

Tỷ số truyền U 1 3,43 2,65 1 Công suất P (kW) 0,6 0,59 0,57 0,55 Vận tốc quay n (vg/ph) 910 910 265 100 Momen xoắn T (Nmm) 6296,7 6191,7 20541,5 52525