Cách sử dụng:
Dùng vi điều khiển phát 1 xung vng có độ rộng tối thiểu 10ms vào chân TRIG của cảm biến SRF05, sau đó dùng vi điều khiển đọc tín hiệu xung trả về từ chân ECHO. Đo được độ rộng xung đó ta sẽ tính được khoảng cách từ cảm biến đến vật cần đo theo công thức sau:
Khoảng cách = (340 * thời gian xung trả về trên chân ECHO)/2
“Đường dẫn: http://doc.edu.vn/tai-lieu/tieu-luan-tim-hieu-ve-cam-bien-sieu-am-loai- srf05-va-giao-tiep-giua-vi-dieu-khien-8051-voi-cam-bien-srf05-3843/”
Ứng dụng của cảm biến siêu âm SRF05 trong đề tài này:
Cảm biến SRF05 được sử dụng để đo lượng bột cịn lại trong thùng cấp bột, từ đó có thể tính được thời gian hoạt động cịn lại của máy để đưa ra tín hiệu cảnh báo người dùng cấp thêm bột hoặc là máy sẽ ngưng hoạt động nếu bột không được cấp.
3.2.10 Cảm biến nhiệt độ LM35:
Giới thiệu:
LM35 là một cảm biến nhiệt độ có ngõ ra analog. Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35, nhiệt độ thay đổi tuyến tính theo tỉ lệ 10mV/°C.
Thông số kỹ thuật:
- Điện áp vào: 4V đến 30V
- Điện áp ra: -1V đến 6V
- Công suất tiêu thụ: 60uA
- Độ phân giải: 10mV/oC
- Độ chính xác ở 25oC là 0.5oC
- Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải - Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phịng và 3/4°C ngồi khoảng - 55°C tới 150°C. Hình 3.2.10: LM35 Nguyên lý hoạt động:
Cảm biến LM35 hoạt động bằng cách cho ra một giá trị hiệu điện thế nhất định tại chân Vout (chân giữa) ứng với mỗi mức nhiệt độ.
Như vậy, bằng cách đưa vào chân bên trái của cảm biến LM35 hiệu điện thế 5V, chân phải nối đất, đo hiệu điện thế ở chân giữa bằng các pin A0 trên arduino (giống y hệt cách đọc giá trị biến trở), bạn sẽ có được nhiệt độ (0-100ºC) bằng cơng thức:
Nhiệt độ = (5.0*analogRead(A0)*100.0/1024.0);
Cảm biến nhiệt độ LM35 được sử dụng để đo nhiệt độ trong nồi hấp, từ đó bộ điều khiển có thể bật/tắt điện trở nhiệt để giữ cho nhiệt độ trong nồi hấp luôn ổn định ở mức 80 đến 90 độ C.
3.2.11 Cảm biến hồng ngoại:
Giới thiệu:
Cảm biến hồng ngoại là cảm biến phát hiện khoảng cách có ngõ ra số, tầm đo hiệu quả nhất của cảm biến trong khoảng từ 2cm đến 5cm. Cảm biến này hoạt động dựa trên nguyên lý thu phát ánh sáng hồng ngoại, LED màu trắng sẽ phát tia hồng ngoại và nếu có vật chắn màu sang, tia hồng ngoại sẽ bị phản xạ lại và LED màu đen sẽ thu được tia đó, IC LM393 gắn trong cảm biến sẽ so sánh các điện áp lúc có vật cản và khơng có vật cản để đưa ra mức 0 hoặc 1 trên chân OUT. Ngoài ra, cảm biến còn trang bị biến trở tinh chỉnh để người dùng có thể thay đổi khoảng cách cần phát hiện vật tùy theo mục đích sử dụng.
Thơng số kỹ thuật:
Điện áp làm việc: 3,3 đến 5VDC Sử dụng bộ so LM393
LED đỏ: báo có nguồn
LED xanh: báo nhận khoảng cách Kích thước: 3,2cm*1,4cm
Lỗ vít 3mm dễ dàng lắp đặt, cố định. Chân VCC: nối nguồn 5V
GND: nối 0V
OUT: ngõ ra số (có giá trị 0 và 1). Hình 3.2.11: Cảm biến hồng ngoại Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại trong đề tài này: Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại trong đề tài này:
Cảm biến hồng ngoại được sử dụng để đo lượng nước cịn lại trong nồi hấp, từ đó bộ điều khiển có thể điều khiển máy bơm cấp thêm nước cho nồi hấp, tránh hiện tượng cạn nước trong nồi gây hỏng máy và sợi phở khơng được chín.
3.2.12 Máy bơm nước mini:
Thơng số kỹ thuật:
Nguồn: 220-240VAC Tần số: 50Hz
Công suất: 8W Vật liệu: nhựa ABS
Kích thước: 65x45x56mm
Máy bơm có cơng suất nhỏ và thường được dùng để bơm nước trong các bể cá cánh, sử
dụng đơn giản, hiệu quả và tiết kiệm. Hình 3.2.12: máy bơm nước mini
Ứng dụng của máy bơm nước trong đề tài này:
Máy bơm nước dùng để bơm nước sạch từ bên ngoài vào nồi hấp khi nồi hấp bị cạn nước dưới mức cho phép.
3.2.13 Màn hình hiển thị LCD 16x2:
Giới thiệu:
LCD 16x2 là thiết bị được sử dụng để hiển thị thông tin với 2 hàng, mỗi hàng có 16 ký tự, nó được sử dụng nhiều trong vi điều khiển và các thiết bị đơn giản vì phương thức giao tiếp dễ dàng và tiết kiệm chân kết nối cũng như cách sử dụng. LCD được tích hợp chip điều khiển HD44780 bên trong nên người dùng chỉ việc sử dụng nó bằng vài dịng lệnh là đã có thể hiển thị được thơng tin một cách hiệu quả.
Thông số kỹ thuật:
- VSS/GND: nối 0v - VCC: nối nguồn 5VDC
- VEE: kết nối với biến trở ngoài để chỉnh độ tương phản của LDC - RS: chân chọn thanh ghi - RW: chế độ đọc/ghi
- E: chân cho phép hiển thị/đọc - DB0-DB7: pin trao đổi thông tin - A: chân 5V của đèn nền
- K: chân 0V của đèn nền
Màn hình được sử dụng để hiển thị tồn bộ thơng tin, trạng thái hoạt động của máy để người dùng có thể dễ dàng nắm bắt và theo dõi. Các thơng số sẽ được hiển thị trên màn hình LCD là:
- Nhiệt độ nồi hấp.
- Lượng bột còn lại trong thùng cấp bột.
- Lượng Phở đã được làm ra.
- Thời gian hoạt động còn lại của máy.
CHƯƠNG 4: YÊU CẦU VÀ CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 4.1 Yêu cầu của đề tài: 4.1 Yêu cầu của đề tài:
Thiết kế máy sản xuất bánh phở liên tục với các số liệu:
- Năng suất: G = 100 kg/h.
- Sản phẩm: Bánh Phở - Kích cỡ sản phẩm:
+ Chiều rộng: b= 25-35cm + Chiều dày: δ = 1 ÷ 2 mm Các tính năng cần đạt của thiết bị:
Thiết kế máy phải thoả mãn các chỉ tiêu dưới đây như: Tính liên tục, tính liên hoàn, đa dạng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng, tính kinh tế cao, an tồn thực phẩm và mơi trường lao động...
- Tính liên hồn:
Tồn bộ kết cấu của máy từ bộ phận cấp bột hồ đến bộ phận hấp, bộ phận làm nguội, qua bộ phận cắt xén phải là một khối liên hoàn hoạt động ảnh hưởng lẫn nhau, tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu cả về chất lượng lẫn về năng suất.
- Tính liên tục:
Sản phẩm liên tục được tạo ra một cách đều đặn, điều này đồng nghĩa với khâu đầu vào của thiết bị hoạt động đồng bộ, bột qua bộ phận cấp bột liên tục được cấp đều lên băng hấp và liên tục được tách khỏi băng hấp và sang băng tải làm nguội. Tất cả các khâu hoạt động một cách đồng bộ liên tục gián tiếp qua kết cấu của các bộ phận cơ khí như trục, băng tải hấp, băng tải làm nguội, và trục cắt, động cơ điện thông qua các bộ giảm tốc, bộ điều tốc. Máy có thể hoạt động liên tục theo yêu cầu.
- Tính đa dạng sản phẩm:
Sản phẩm được thiết kế có thể điều chỉnh kích thước như chiều rộng có thể thay đổi từ 250mm đến 350mm, chiều dày từ 0.5 đến 2 mm. Sản phẩm sản xuất ra có độ dày, mỏng và kích thước dài ngắn theo yêu cầu, liên tục được máy cắt thành từng sợi có kích thước giống nhau.
Nguồn năng lượng được sử dụng cấp cho máy làm việc là năng lượng điện để chạy các động cơ điện, quạt làm nguội và đốt nóng các thanh điện trở trong nồi hấp,.. Thiết bị sử dụng nhiệt là nồi hấp, phải được cách nhiệt,tính tốn nhiệt điện trở để chọn
đúng công suất hạn chế các tổn thất đến mức thấp nhất có thể.Vận hành máy và các
thiết bị phụ tải đồng bộ, đúng qui trình đặt ra hạn chế tổn thất năng lượng do vận hành, giảm kinh tế. Máy có giá thành thấp hơn 50% với những sản phẩm cùng loại hiện có trên thị trường.Cơ giới hoá tự động hoá cao, số lao động trực tiếp tham gia sản xuất vận hành là rất thấp.
- Tính an tồn thực phẩm và môi trường lao động:
- Máy được làm ra phải tạo ra được sợi Phở chất lượng ngang bằng với các sản
phẩm khác đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
- Máy phải hoạt động tốt, khơng gây ồn và an tồn tuyệt đối với điện và nhiệt. - Máy hoạt động bền bỉ và dễ dàng bảo trì khi cần thiết.
4.2 Băng tải
Yêu cầu của băng tải:
Máy sử dụng 2 loại băng tải riêng biệt, một băng tải có nhiệm vụ đưa bột lỏng vào nồi hấp và một bang tải có nhiệm vụ đưa bánh Phở từ lị hấp đến dao cắt và làm nguội bánh Phở trong q trình di chuyển. Từ hai u cầu đó, nhóm đã chọn ra 2 loại băng tải có đặc điểm như sau:
Tên gọi Băng tải vải Poli Soa Băng tải Inox
Ưu điểm Vải không thấm bột, ít thấm nước.
Bề mặt vải trơn, bánh Phở khơng bị dính và dễ gỡ.
Được sử dụng nhiều trong thực tế ở các nối hấp bánh ướt, bánh phở…
Dễ tìm mua ở các tiệm bán vải. Vải ít co giãn, giúp quá trình lắp đặt được dễ dàng.
Có nhiều khoảng trống giúp bánh Phở nhanh nguội.
Inox hấp thụ nhiệt tốt.
Đánh giá Phù hợp với yêu cầu của máy Phù hợp với yêu cầu của máy
Hình 4.2c: Bảng vẽ thiết kế các trục.
4.3 Cơ cấu cấp bột lên băng tải – hình thành bánh Phở
Thiết kế bộ phận cấp bột:
Cấp bột là quá trình chuyển bột từ thùng chứa bột lên máng dẫn tạo thành màng bột liên tục cấp cho băng hấp với độ dày của lớp bột hoặc kích cỡ của dịng bột có thể điều chỉnh được bởi bộ phận điều chỉnh.
Thực chất của phương pháp cấp bột này là qua máng dẫn bột trung gian, bột được cấp lên các máng dẫn này tạo thành dịng có lưu lượng u cầu với vận tốc dài bằng vận tốc dài của băng hấp.
Lựa chọn kết cấu:
4.3.1 Cấp bột bằng máng có thể điều chỉnh lưu lượng.
Hình 4.3.1: Cấp bột bằng máng có thể điều chỉnh lưu lượng
Nguyên lý hoạt động:
Bột đã chuẩn bị cho quá trình sản xuất được đưa vào thùng chứa bột (1) tại đây bột được khuấy đều bởi cánh khuấy (2) truyền động cho cánh khuấy là động cơ điện (3). Thùng chứa bột được đặt cao hơn băng tải hấp tạo độ chênh lệch áp suất thuỷ tĩnh và trọng lượng cột lỏng, bột được cấp xuống băng vải (8) qua máng dẫn hình hộp (4) và được điều chỉnh lưu lượng bằng van (5). Bột đổ xuống băng vải và được tập trung trong hộp (7) do hộp được chế tạo với ba mặt tiếp xúc với băng vải, mặt tiến cịn lại có thể điều chỉnh khe hở giữa bề mặt băng với mép thanh gạt (7) (điều chỉnh độ dày của dòng bột), khi băng tải chuyển động dòng bột được thanh gạt, gạt thành lớp mỏng đều đặn.
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 4.3.2: Cấp bột bằng trục
Nguyên lý hoạt động:
Bột chuẩn bị cho quá trình sản xuất được cho vào thùng chứa bột (1). Tại đây bột được khuấy trộn đều bởi cánh khuấy (2), dẫn động cánh khuấy là động cơ điện (3). Bột được khuấy đạt trạng thái đồng nhất, qua van chặn (4) chảy vào máng cấp bột (5) theo chiều chuyển động của trục cấp bột (8) tràn vào tấm gạt (6)( được giữ bởi lò xo (12)) đổ xuống bề mặt băng tải hấp (7). Dòng bột tràn đều trên băng tải và được định dạng bề rộng đúng bằng bề rộng tấm gạt, độ dày mỏng của bánh được điều chỉnh theo tốc độ của trục cấp bột, dẫn động cho trục cấp bột là động cơ điện (9) thông qua bộ truyền đai răng (10). Trong quá trình cấp bột , lượng bột dư trong máng được xả qua van tràn (11) xuống bộ phận gom bột tràn phía dưới.
Phân tích lựa chọn kết cấu cho bộ phận cấp bột:
Phương án cấp bột bằng máng tự chảy có van điều chỉnh:
Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản.
- Dễ chế tạo và lắp đặt và vận hành - Giá thành thấp.
Nhược điểm.
- Khó điều chỉnh lưu lượng chính xác.
- Khơng thuận lợi cho việc bố trí tự động.
Phương án cấp bột bằng trục:
Ưu điểm:
- Năng suất cấp bột cao .
- Bột cấp liên tục đều đặn.
- Có thể điều chỉnh lưu lượng, dày mỏng.
- Người vận hành thao tác dễ dàng.
- Thuận lợi cho việc bố trí tự động. Nhược điểm:
- Địi hỏi chế tạo trục tương đối chính xác.
- Giá thành tương đối cao.
Đánh giá lựa chọn phương án thiết kế:
Qua việc phân tích ưu nhược điểm của hai phương án trên, ta chọn hệ thống cấp bột bằng van vì:
- Dễ chế tạo là lắp rắp.
- Dễ dàng thao tác điều chỉnh lưu lượng , độ dày mỏng của bánh theo yêu cầu.
- Giá thành tương đối thấp.
4.4 Thiết kế bộ phận hấp:
Quá trình hấp là q trình làm chín bột bằng nguồn nhiệt có thể là hơi nước hoặc bề mặt nóng bằng điện trở.Thời gian hấp phải đảm bảo, nhiệt độ hấp phải luôn ổn định, vận tốc băng tải phải thoả mãn yêu cầu, bảo đảm băng tải hoạt động đều đặn.
Hình 4.4a: Thiết kế nắp nồi hấp.
Hình 4.4d: Hệ thống cấp-thốt nước của nồi hấp. Lựa chọn kết cấu: Lựa chọn kết cấu:
Hệ thống hấp bằng tủ hấp có hơi cấp từ nồi hơi nhỏ:
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 4.4e: Hệ thống hấp bằng tủ hấp có hơi cấp từ nồi hơi
Hơi được sản xuất từ một nồi hơi nhỏ (1) là nồi kiểu đứng đốt bằng than thủ cơng hoặc đốt bằng củi gỗ…, có cơng suất khoảng vài chục đến vài trăm kilogam hơi trong một giờ. Hơi bảo hoà ẩm vào thiết bị tách ẩm (2) thành hơi bảo hồ khơ theo đường ống dẫn hơi qua van cấp hơi (3), từ đây hơi được đưa vào khoang hấp (4), tại đây lớp bột được băng tải hấp (5) kéo đi vào khoang hấp và được trao đổi nhiệt, tốc độ của băng tải phụ thuộc vào chiều dài thiết bị hấp và thời gian hấp, ra khỏi thiết bị hấp thì bột chín. Hơi bảo hồ sau khi trao đổi nhiệt với bột có nhiệt độ thấp ngưng tụ rồi chảy xuống đáy tủ và được xả ra ngoài qua van nước ngưng (6) theo định kì.
Truyền động cho băng tải là động cơ điện (7) thông qua hộp giảm tốc và bộ truyền đai răng (8), tang dẫn động (9) và tang đuôi (10).
Hệ thống hấp bằng hơi nước từ nồi hấp sử dụng năng lượng điện:
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 4.4f: Hệ thống hấp bằng hơi nước từ nồi hấp sử dụng năng lượng điện
Nguyên lý hoạt động:
Bột từ hệ thống cấp bột qua máng dẫn đổ xuống băng tải sẽ được kéo thành màng bột mỏng, được băng tải hấp(1) kéo vào khoang hấp (2), khoang hấp thực chất là khoang chứa hơi bảo hồ có nhiệt độ khoảng 100oc được tạo nên bởi lượng nước được nấu sôi bởi các thanh điện trở, tại đây màng bột nhận nhiệt của hơi nước bảo hoà trong khoảng thời gian nhất định và được làm chín, băng tải chuyển động với tốc độ ổn định phụ thuộc vào thời gian hấp và chiều dài nồi hấp. Truyền động cho băng tải là động cơ điện (1) thông qua hộp giảm tốc, bộ truyền đai răng(5), tang dẫn(6), tang đuôi(7).
Phương án hấp dùng tủ hấp có hơi cấp từ nồi hơi nhỏ
Ưu điểm:
- Lượng hơi và nhiệt độ hơi cấp ổn định.
- Do có lị hơi riêng nên dễ dàng nâng công suất hơi.
- Năng suất hấp cao có thể mở rộng.
Nhược điểm:
- Do có nồi hơi riêng cơng suất vừa nên giá thành cao. - Kết cấu chiếm nhiều diện tích mặt bằng.