CHƯƠNG 4 : QUY TRÌNH THIẾT KẾ SẢN PHẨM
4.1 Thiết kế mơ hình mô phỏng máy làm đá viên mini:
4.1.1 Bản vẽ sơ lược máy làm đá viên mini:
108
109
110
111
112 4.1.2 Thiết kế mạch điều khiển
Hình 4.6: Mạch điều khiển thiết bị 4.1.2.1. Mạch module ESP 32 Wroom 4.1.2.1. Mạch module ESP 32 Wroom
113 Công dụng:
Kết nối chân điều khiển các ngõ vào và ra. Nguyên lý hoạt động:
Nguồn sẽ được cấp từ U101(IC LM 2596A). Các chân được kết nối theo sơ đồ in out của ESP32.
4.1.2.2. Mạch nạp chương trình
Hình 4.8: Mạch nạp chương trình cho module ESP 32 Cơng dụng: Cơng dụng:
Nạp code vào ESP 32 điều khiển hoạt động của các thiết bị. Nguyên lý hoạt động:
Kết nối cổng nạp USB TO COM dung IC CP2102 theo sơ đồ chân trên. Trong quá trình nạp ấn reset và nhấn giữ boot để nạp.
114 4.1.2.3. Mạch Nguồn Mạch nguồn 220 VAC Hình 4.9: Mạch nguồn 220VAC Mạch nguồn board mạch Hình 4.10: Mạch nguồn board mạch
115 Công dụng:
Cấp nguồn điều khiển ESP 32. Nguyên Lý hoạt động:
Nguồn được cấp vào từ Adapter 12v-2A qua bộ chỉnh lưu 4 điot không điều khiển cấp nguồn DC đến tụ nhơm C101 (cho phép dịng DC cản dòng AC) và tụ dán C102 (cho phép AC cản DC đi qua và lọc nguồn, lọc nhiễu) sau đó đến chân VIN của IC LM2596A. Sau khi qua IC hạ áp nguồn lúc này là 3v3 đi quan cuộn cảm L101 (cho dòng điện DC đi qua và ngăn dòng cao tần) và đi qua tụ C103 và C104 (lọc nguồn) tiếp đó cấp cho Led đỏ D103 và đi qua cầu chì F2 rồi cấp nguồn cho ESP 32.
4.1.2.4. Mạch tín hiệu input (sensor) Mạch Sense ice: (cảm biến đá rơi)
Hình 4.11: Mạch tín hiệu input ice Tác dụng của Sense Ice: Tác dụng của Sense Ice:
Dây Sensor xả đá cảm biến làm nhiệm vụ xác nhận sản xuất xong mẻ đá và tái vận hành quy trình làm đá. Nhờ có bộ cảm biến 2 dây (3 dây), ta có thể xả đá bằng tay nhờ vào nút ấn trên bảng điều khiển.
Dây Sensor xả đá có vai trị đặc biệt quan trọng giúp quy trình sản xuất đá viên trở nên thơng minh chuyên nghiệp.
116 Nguyên lý làm việc của Sense Ice:
Dây Sensor xả đá đóng mở tồn bộ quy trình sản xuất đá. Mỗi khi xong một mẻ đá, Sensor cấp mức 1 kết nối với bảng điều khiển chân 30 (IO18) ESP 32, đá sẽ bị đẩy rơi xuống thùng chứa. Sau đó, Sensor sẽ cấp tín hiệu mức 0 và kích hoạt cho máy tiếp tục chạy lại và vận hành quy trình làm đá tiếp theo.
Mạch Water Sense: (cảm biến mực nước)
Hình 4.12: Mạch tín hiệu input mực nước Cơng dụng: Cơng dụng:
Cảm biến mực nước trong bể chứa nước. Đóng ngắt máy bơm nước khi thiếu nước. Mở van nước cấp vào bể chứa nước. Nguyên lý làm việc của Water Sense :
Khi mực nước tuột xuống water sense sẽ cấp tín hiệu mức 1 vào chân 29 (IO5) ESP32 và mở một van chuyên dụng liên kết vans nước. Nước bơm vào đến một mức nhất định sẽ đóng vans và máy bơm sẽ hoạt động theo chi trình làm đá.
117 Mạch tín hiệu T_COOLER (cảm biến)
Hình 4.13: Mạch tín hiệu input dàn nóng Cơng dụng: Cơng dụng:
Cảm biến nhiệt độ của dàn nóng từ đó đưa tín hiệu về mạch điều khiển trung tâm, điều khiển hoạt động của quạt tản nhiệt.
Nguyên lý làm việc của T_cooler:
T_cooler hoạt động ở mức 0. Khi cảm biến nhiệt phát hiện mức nhiệt trên dàn nóng cao đến một mức nhất định đã được cài đặt, chúng sẽ phát tín hiệu mức 1 đến bảng mạch chân số 6 (IO34) ESP32 và tụ kích điện quạt chạy để bắt đầu quy trình tản nhiệt .
Mạch cảm biến dàn Lạnh
118 Công dụng:
Cảm biến nhiệt độ của dàn lạnh từ đó đưa tín hiệu về mạch điều khiển trung tâm, điều khiển hoạt động của máy nén.
Nguyên lý hoạt động:
T_Com hoạt động ở mức 0. Khi nhiệt độ buồng lạnh tăng quá mức yêu cầu, Sensor gửi tín hiệu mức 1 đến chân số 7 (IO35) ESP32 ngắt relay máy nén để ngừng hoạt động.
Cảm biến độ dày đá
Hình 4.15: Mạch tín hiệu input độ dày đá Cơng dụng: Công dụng:
Cảm biến độ dày của đá. Nguyên lý hoạt động:
Bình thường Ice width sẽ cấp tín hiệu mức 1 cho ESP, khi đá đủ độ dày thì ice width = 0.
Mắc nối tiếp vào mạch điện trong hộp bảng điều khiển máy làm đá. Nếu dịch chuyển con trỏ hoặc quay tay C thì điện trở của mạch có thay đổi vì con chạy hoặc
119
quay tay C sẽ làm thay đổi chiều dài của phần cuộn dây có dịng điện chạy qua làm thay đổi điện trở của chiết áp và của mạch điện.
Do đó, khi muốn điều chỉnh độ dày của đá viên tăng, ta xoay núm vặn theo chiều kim đồng hồ và làm ngược lại khi muốn làm đá mỏng.
4.1.2.5. Mạch Ngõ Ra Mạch LCD
Hình 4.16: Mạch ngõ ra LCD Cơng dụng: Cơng dụng:
Hiển thị các thơng số làm việc bằng màn hình. Nguyên lý hoạt động:
120 Mạch điều khiển ngõ ra từ ESP32
Hình 4.17: Mạch ngõ ra dự phịng Công dụng:
Tạo ngõ ra điều khiển thiết bị (dự phịng). Ngun lý hoạt động:
ESP32 cấp tín hiệu qua chân B transistor, Transistor hoạt động kết nối chân 2 đến đất => ngõ ra thông mạch.
Mạch máy bơm. Công dụng:
Điều khiển hoạt động máy bơm nước cấp vào khay làm đá. Nguyên lý hoạt động:
Tín hiệu được cấp từ chân IO 32 ESP 32 (CTR_PUM) qua điện trở R16 đến tụ C113 (thực hiện quá trình nạp điện) rồi đến chân B transistor. Khi tín hiệu cấp cho chân B transistor sẽ kích dịng cho phép dịng từ chân 2 Relay LS9 đi xuống đất và điều khiển Relay LS9.
121
Khi Relay được kích dịng từ Transistor, chân 3 relay sẽ đóng tiếp điểm với chân 4 dịng điện 220 VAC sẽ đi qua kích hoạt máy bơm hoạt động.
Hình 4.18: Mạch cấp tín hiệu ngõ ra đến máy bơm Mạch máy nén Mạch máy nén
Công dụng:
Điều khiển hoạt động máy nén trong quá trình làm đá. Nguyên lý hoạt động tương tự như của máy bơm…
122
Hình 4.19: Mạch cấp tín hiệu ngõ ra đến máy nén Mạch Fan dàn nóng Mạch Fan dàn nóng
123 Cơng dụng:
Điều khiển quạt tản nhiệt cho dàn nóng.
Nguyên lý hoạt động tương tự như của máy bơm… Mạch solenoid ( vans điện từ )
Hình 4.21: Mạch cấp tín hiệu ngõ ra đến vans điện từ Công dụng: Công dụng:
Điều khiển van chặn điện từ mở van ra giúp khí nóng đi ra tác động vào khay làm bong đá và rơi xuống thùng trữ.
124 4.1.3 Thi cơng thiết kế mạch
Hình 4.22: Sơ đồ mạch lớp BOT
125
Hình 4.24: Sơ đồ mạch chân
126
Hình 4.26: Mạch thiết kế sau khi in (mặt sau)
Sau khi nhóm em thiết kế mạch trên phần mềm orcad và bắt đầu vào làm mạch gồm có 8 bước như sau:
Bước 1: Thiết kế bảng mạch in.
Bước 2: In bảng mạch từ phần mềm ra giấy.
Bước 3: Cắt tấm phíp đồng theo kích thước phù hợp và vệ sinh. Bước 4: Chuyển mạch in từ tấm phim lên bảng mạch.
Bước 5: Rửa và vệ sinh giấy bóng cịn sót lại. Bước 6: Ngâm và ăn mòn đồng.
Bước 7: Làm sạch mực in trên mặt. Bước 8: Khoan lỗ cho PCB.
127 4.1.4 Lưu đồ giải thuật quá trình làm đá
128
4.1.5 Lưu đồ hoạt động xử lí tín hiệu trong ESP 32 WROOM
129
130
131
Hình 4.31: Lưu đồ xử lí tín hiệu SOLENOID
Mơ tả lưu đồ
Lưu đồ xử lí tín hiệu WATER SENSE
Khi nhấn ON bắt đầu quá trình, cảm biến mực nước có 2 trường hợp xảy ra. WATER EMPTY và WATER FULL. Nếu mực nước chưa đủ thì sẽ báo tín hiệu mức 0 về IO05 ESP, tính hiệu này qua ngõ vào ESP32 dẫn đến tín hiệu xử lí, Sau đó tiếp tục xuất ra 3 ngõ ra IO32, IO21 & IO22. Với IO32 đưa ra máy bơm ngừng hoạt động (vì khơng đủ nước cấp vào khay làm đá), cịn với ngõ ra IO21 IO22 thì nó sẽ xuất tín hiệu là thiếu nước (đó ra màn hình hiển thị LCD) để dễ dàng quan sát và kiểm tra. Ngược lại nếu nước đủ.
132
Q trình cịn kết nối cảm biến Sense ice khi cảm biến cấp mức 1 (đang quá trình xả đá) thì máy bơm sẽ ngưng cấp nước lên khay đá. Đây cũng là Reset hoạt động làm việc của máy. Khi cảm biến Sense ice cấp tín hiệu mức 0 thì q trình làm việc bắt đầu theo chu trình làm đá.
Lưu đồ xử lí tín hiệu T_COOLER
Khi nhấn ON bắt đầu, cảm biến sẽ cấp 2 trường hợp đến ESP 32 như WATER SENSE
Trường hợp 1: Nếu dàn nóng ở nhiệt độ cho phép thì tiến hành làm việc và xuất ra 3 ngõ ra hoạt động như WATER SENSE.
Trường hợp 2: Nếu nhiệt độ vượt quá ngưỡng cho phép thì ngưng chu trình làm việc và tương tự WATER SENSE xuất ra 3 ngõ ra.
Lưu đồ xử lí tín hiệu T_COM
Khi nhấn ON bắt đầu q trình, có 2 trường hợp xảy ra ở dàn lạnh kiểm tra ở nhiệt độ như T_COOLER.
Lưu đồ xử lí tín hiệu SOLENOID
Khi bắt đầu q trình, có 2 trường hợp xảy ra.
Trường hợp 1: Nếu SENSE ICE ở mức 1 thì máy đang ở trạng thái xả đá, ESP 32 sẽ xử lý tín hiệu ra ngõ ra ở chân IO32 mức 0 để đóng van điện từ và chân IO21 , IO22 để hiển thì LCD báo van đang đóng.
Trường hợp 2: Ngược lại nếu SENSE ICE ở mức 0 tứ máy đang hoạt động chu trình làm đá, ESP 32 sẽ xử lý tín hiệu ra ngõ ra ở chân IO32 mức 1 để mở van điện từ và chân IO21, IO22 để hiển thì LCD báo van đang mở và máy đang hoạt động chu trình làm đá.
133
4.2 Nạp Chương trình vào ESP 32
Hình 4.32: Hồn tất q trình nạp code vào ESP 32
Kết luận thiết kế mơ hình:
Chương 4 là quy trình thiết kế, dưa trên cơ sở tìm hiểu và học hỏi trên mạng nhóm em phân cơng chia nhau ra tìm hiểu khai thác phần mềm để thiết kế và bắt đầu vào thiết kế mơ phỏng hình dáng của máy làm đá viên, thiết kế boar mạch điều khiểu và bắt đầu làm mạch rồi tìm hiểu về code của chương trình nạp vào esp 32. Khi hồn tất nạp code, tìm hiểu về cơ chế hoạt động của máy và vẽ ra lưu đồ hoạt động của máy làm đá viên mini. Vì vài lí do, nên nhóm chúng em chỉ thực hiện mơ hình mơ phỏng và hình ảnh để giảng viên nhìn rõ và hiểu hơn ở chương sau.
134
CHƯƠNG 5: THI CƠNG SẢN PHẨM
5.1 Mơ hình vật lý
Hình 5.1: Board mạch sau khi hàn linh kiện (mặt trước)
135
Hình 5.3: Test tín hiệu sense từ board mạch
136
5.2 Mơ hình mơ phỏng
137
Hình 5.6: Mơ phỏng vẽ thiết kế trên solidwork Tiêu chí đã đạt được thiết kế mơ hình:
Tản nhiệt tốt nhờ 3 cửa thơng giá 2 bên và phía trước máy.
Không gian nắp thùng đủ rộng cho tiện lấy đá cũng như quan sát khay đá có sạch hay cần phải vệ sinh.
138
Hình 5.7: Mơ phỏng bên trên dàn lạnh
139
140
Kết luận q trình thi cơng mơ hình máy làm đá mini:
Sau khi hồn thành công đoạn thiết kế mạch trên phần mềm orcad bắt đầu công đoạn in mạch, gắn linh kiện, hàn mạch và đưa ra kết quả, về phần thiết kế hình dạng máy làm đá, thiết kế trên phần mềm solid works và đưa ra kết quả mô phỏng 3D. Sau khi hồn thành mọi thứ thì nhóm chúng em đã có kết luận và hướng phát triển cho đề tài.
141
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN
6.1 THỰC HIỆN ĐỒ ÁN ĐÚNG VỚI YÊU CẦU ĐƯỢC GIAO BAO GỒM:
+ Xây dựng mơ hình mơ phỏng máy làm đá viên mini.
+ Xây dựng ứng dụng Web điều khiển thiết bị thông qua IoT.
+ Thiết lập giao thức để giao tiếp lập trình qua ứng dụng điện thoại App Blynk.
6.2 KHUYẾT ĐIỂM
- Chưa thực hiện được mơ hình thực tế vì tình hình dịch bệnh xảy ra thời gian dài.
- Ứng dụng còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện tốc độ đường truyền Internet cũng như tốc độ xử lý tại các thao tác của người sử dụng.
- Hệ thống chưa xây dựng khả năng bảo mật cũng như cấp quyền truy cập cho người sử dụng.
6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Hệ thống có thể phát triển thành một hệ thống giám sát, theo dõi từ xa các thiết bị đang hoạt động chỉ với kết nối Internet Of Things, qua đó cho ta những dữ liệu, hình ảnh cũng như điều khiển thiết bị dễ dàng hơn.
Mở rộng khả năng bảo mật, quyền truy cập, quyền điều khiển của các cá nhân sử dụng khác nhau.
6.4 ỨNG DỤNG
Hệ thống sử dụng được ứng dụng dễ dàng nhất cho người sử dụng. Tiện lợi thao tác để tạo ra nhiều mẻ đá trong thời gian ngắn.
Ứng dụng kết nối Internet Of Thing có thể được mở rộng sử dụng trong các nhà máy, xí nghiệp, cơng ty tư nhân, các cơ sở kinh doanh mà qua đó giám sát viên có thể theo dõi và điều khiển hoạt động của nhiều hệ thống khác nhau tại phòng điều hành.
142
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trần Thanh Kỳ – “Máy Lạnh” – NXB giáo dục, 1994.
[2]. Nguyễn Dức Lợi – “Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh” – NXB giáo dục, 1996. [3]. http://dammedientu.vn/gioi-thieu-chuan-giao-tiep-i2c/.
Tìm hiểu giao tiếp I2C:
[4]. file:///D:/nu300_en_1220.pdf.
Tham khảo thực hiện vẽ mơ hình máy làm đá viên:
[5]. http://www.maylamdatudong.vn/may-lam-dha-ak-110. Tìm hiểu thêm cơng suất và các thơng kỹ máy làm đá viên: [6]. https://www.youtube.com/watch?v=mF5X9ofqeX4. Hướng dẫn các thiết bị cần có và hoạt động máy làm đá viên:
[7]. https://maylamdaelip.com/nguyen-ly-va-cach-su-dung-may-lam-da-vien/ Tìm hiểu ngun lí hoạt động, cấu tạo và cách sử dụng máy làm đá viên:
[8]. https://helpex.vn/article/6-phuc-tap-cua-viec-xay-dung-mot-nen-tang-iot-duoc- quan-ly-5c6b9827ae03f61e2464db9e.
Tìm hiểu các phúc tạp của máy làm đá viên: [9]. https://vi.wikipedia.org/wiki/ESP32. Thông tin wipedia về ESP32 WROO:
[10]. https://philipsvietnam.com/iot-la-gi-y-nghia-cua-iot-trong-cuoc-cach-mang-4-0. Tìm hiểu về IoT và tầm quan trọng và các vấn đề ở IoT:
143
Tìm hiểu về các lợi ich IoT cần thiết trong đời sống:
[12]. https://rdviet.com/phan-mem-ve-mach-dien-orcad-9-2-va-10-5-full/. [14]. https://www.youtube.com/watch?v=mF5X9ofqeX4. [15]. http://maylamdavn.com/may-lam-da-hai-au-ha-100/ [16]. https://www.amazon.com.au/Stainless-Commercial-Household-Machine- Capacity/dp/B07DMJJ8P9 [17] https://dienmayhaiau.com/may-lam-da-hai-au-ha-60/ [18]. https://thietbibepviet.vn/san-pham/may-lam-da-vien-140kg/ https://haiau.com/bo-loc-tho-may-lam-da/ [19]. phadincoffee.com/nhung-loi-thuong-gap-o-may-lam-da-vien-va-cach-xu-ly/ [20]. Scotsman Ice Machine: cs0415 serv man.pdf
[21].https://www.google.com.vn/search?tbm=isch&q=t%E1%BB%A5%20%C4%91i %E1%BB%87n#imgrc=rV8-vBx1pqIoNM [22]. https://hoanggiangsolar.com/dien-tro-la-gi/ [23]. https://thietbidoluong.info/diode-la-gi/diode-chinh-luu