Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

Nắm bắt được những nhu cầu thực tế của xã hội , nhóm em đã lên kế hoạch thiết kế và chế tạo mô hình máy đóng gói kẹo mè xửng tự động nhằm tăng năng suất và nâng cao việc tự động hóa tron

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI:

Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói

kẹo mè xửng tự động

Người hướng dẫn: ThS TRẦN QUANG KHẢI

Người duyệt: TS VÕ NHƯ THÀNH Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN SƠN

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1.Họ và tên sinh viên : Phan Văn Sơn 15CDT2 MSSV: 101150226

Nguyễn Thành Duy 15CDT2 MSSV: 101150204

2.Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

3 Người hướng dẫn : Trần Quang Khải Học hàm / học vị: Thạc Sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1.Về tính cấp thiết, tính mới và khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)

2.Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án : ( điểm tối đa là 4đ) 3.Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp : ( điểm tối đa là 2đ)

4 Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp hoặc nhà trường: (điểm tối đa là 1đ)

5.Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

III Tinh thần , thái độ làm việc của sinh viên:(điểm tối đa 2đ)

IV Đánh giá :

1.Điểm đánh giá:… /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)

2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 12 năm 2019

Người hướng dẫn

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung

1 Họ và tên sinh viên : Phan Văn Sơn 15CDT2 MSSV: 101150226

Nguyễn Thành Duy 15CDT2 MSSV: 101150204

2 Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động

3 Người phản biện : Võ Như Thành Học hàm / học vị: Tiến sĩ

II Nhận xét, đánh giá đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, khả năng ứng dụng của đề tài:

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

4 Đề tài có giá trị khoa học/ có bài báo/ giải quyết vấn đề đặt ra của doanh nghiệp hoặc nhà trường:

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

TT Các tiêu chí đánh giá Điểm

tối đa

Điểm đánh giá

1 Sinh viên có phương pháp nghiên cứu phù hợp, giải

quyết đủ nhiệm vụ đồ án được giao 70

1a

- Tính mới (nội dung chính của ĐATN có những phần

mới so với các ĐATN trước đây)

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

thực tiễn

10

1b - Kỹ năng giải quyết vấn đề; hiểu, vận dụng được kiến

thức cơ bản, cơ sở, chuyên ngành trong vấn đề nghiên 50

cứu

- Chất lượng nội dung ĐATN (thuyết minh, bản vẽ,

chương trình, mô hình,…)

1c

- Có kỹ năng vận dụng thành thạo phần mềm ứng dụng

trong vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua kết quả tính toán

bằng phần mềm);

- Có kỹ năng sử dụng tài liệu tiếng nước ngoài liên quan

vấn đề nghiên cứu (thể hiện qua các tài liệu tham khảo);

- Có kỹ năng làm việc nhóm (đánh giá đối với đề tài do

nhóm SV thực hiện);

10

2a Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 20

2b Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 10

3 Tổng điểm đánh giá theo thang 100:

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

- Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ:

- Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 12 năm 2019

Người phản biện

1.Nhu cầu thực tế của đề tài

Hiện nay, chúng ta đang sống trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa nhằm giảm bớt sức lực và thời gian lao động của con người Ngày càng có nhiều các loại máy móc hiện đại thay thế rất nhiều công đoạn của công nhân trong các nhà máy sản xuất Kẹo mè xửng là một đặc sản của xứ Huế thơ mộng, loại kẹo này đang rất được mọi người ưa chuộng Tuy nhiên với việc sản xuất nhỏ lẻ của người dân dẫn đến sản lượng kẹo sản xuất ra năng suất không cao và chất lượng sản phẩm không đồng đều Đồng thời không áp dụng được các loại máy móc tự động hóa trong quá trình sản xuất

Đồ án Tốt nghiệp là một trong những học phần bắt buộc của sinh viên ngành Cơ Điện Tử nói riêng cũng như sinh viên khối ngành kĩ thuật nói chung Để thiết kế hoàn chỉnh một cơ cấu, một cụm chi tiết máy hay một máy thì đòi hỏi sinh viên phải có hiểu biết và nắm chắc các kiến thức về lĩnh vực cơ khí cũng như điện tử Đây là điều kiện thuận lợi cho chúng em để được ứng dụng các kiến thức đã học vào thực tế

Nắm bắt được những nhu cầu thực tế của xã hội , nhóm em đã lên kế hoạch thiết

kế và chế tạo mô hình máy đóng gói kẹo mè xửng tự động nhằm tăng năng suất và nâng cao việc tự động hóa trong quá trình sản xuất sản phẩm

2 Nội dung thực hiện

- Số trang thuyết minh: 71 trang

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TT Họ và tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành

1 Phan Văn Sơn 101150226 15CDT2 Kĩ thuật cơ điện tử

2 Nguyễn Thành Duy 101150204 15CDT2 Kĩ thuật cơ điện tử

1 Tên đề tài đồ án:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG GÓI KẸO MÈ XỬNG TỰ

ĐỘNG

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Tham khảo từ mô hình thực tế

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

1 Phan Văn Sơn

Tìm hiểu và lựa chọn các loại cơ cấu phù hợp, các phương án thiết kế tối ưu và lắp ráp hoàn thiện mô hình

đồ án

2 Nguyễn Thành Duy

b Phần riêng

1 Phan Văn Sơn

Thiết kế mạch điện tử, lên phương án lựa chọn linh kiện, gia công mạch điện tử, lập trình các module, drive và

hoàn thiện thuyết minh

2 Nguyễn Thành Duy

Thiết kế mô hình cơ khí, lên phương án lựa chọn phương

án gia công chi tiết tối ưu và lập trình điều khiển toàn bộ

hệ thống

5 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

a Phần chung:

1 Phan Văn Sơn - Bản vẽ cụm chi tiết 1A0

TT Họ và tên sinh viên Nội dung

1 Phan Văn Sơn

- Bản vẽ sơ đồ mạch điện 1A0

- Bản vẽ sơ đồ động học 1A0

- Bản vẽ tổng thể máy 1A0

2 Nguyễn Thành Duy - Bản vẽ lưu đồ thuật toán 2A0

- Bản vẽ chi tiết khuôn 1A0

6 Họ và tên người hướng dẫn : ThS.Trần Quang Khải

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./201…

8 Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./201…

Đà Nẵng , ngày 19 tháng 12 năm 2019

Trưởng Bộ môn……… Người hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự đột phá về công nghệ làm cho cuộc sống chúng ta trở nên tiện lợi sử dụng được sử dụng các dụng cụ, máy móc hiện đại Đối với các nước phát triển công nghệ tự động hóa được áp dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau, những công việc thường được giúp đỡ bởi những máy móc hiện đại Máy gói kẹo tự động đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của cuộc sống công nghiệp là sự tiện lợi và nhanh chóng, nhưng cũng không kém phần hiệu quả so với các dịch vụ cổ điển

Đối với nước ta máy này còn khá mới Chưa được áp dụng rộng rãi, nhưng trong tương lai, cùng với xu thế phát triển chung trên thế giới Nước ta sẽ ngày càng phát triển Đất nước phát triển, đời sống vật chất nâng cao Máy gói kẹo sẽ giúp đỡ nhiều trong công việc của những người làm kẹo, giúp tăng suất, giảm giá thành, tiết kiệm thời gian và đặc biệt là giúp đỡ người làm kẹo ít tốn công sức hơn trong việc làm kẹo

Với nhu cầu khách du lịch càng ngày càng phát triển và nhu cầu sử dụng các món ăn truyền thống các nhiều Chúng em hy vọng công nghệ này càng ngày được phát triển.Với những mong muốn được đề ra, chúng em quyết định chọn đề tài tốt

nghiệp “Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động” làm đề tài

nghiên cứu

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy Trần Quang Khải để

chúng em hoàn thành được đề tài này

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Phan Văn Sơn

Nguyễn Thành Duy

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng nói chung và các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí, bộ môn Cơ điện tử nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho

em những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua

Đặc biệt chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Trần Quang Khải,

thầy đã trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình làm Đồ án tốt nghiệp Trong thời gian chúng em làm việc với thầy, chúng em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết cho em trong quá trình học tập và công tác sau này

Đề tài được hoàn thành trong sự hỗ trợ và động viên rất nhiều từ gia đình, thầy cô cũng như bạn bè Đó là những tình cảm thật đáng trân trọng không sao đền đáp hết, và thật phấn khởi biết bao khi thấy mọi người vẫn luôn ở bên cạnh trong những hoàn cảnh khó khăn nhất

Qua đây chúng em cũng rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô trong Hội đồng bảo vệ tốt nghiệp để chúng em rút được nhưng bài học và kinh nghiệm trước khi bước vào môi trường làm việc của kĩ sư trong công ty, nhà máy Cuối cùng xin chúc gia đình, người thân, quý thầy cô cùng bạn bè nhiều sức khoẻ

và thành công trong mọi công việc Xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng ,ngày 19 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Phan Văn Sơn

Nguyễn Thành Duy

LỜI CAM ĐOAN

Kính gửi : - Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng

- Khoa Cơ Khí

Chúng em xin cam đoan nội dung của đồ án không phải sao chép bất cứ đồ án hay công trình nào đã có trước đây Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được ghi nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

TÓM TẮT

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

LỜI NÓI ĐẦU i

LỜI CẢM ƠN ii

LỜI CAM ĐOAN iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC BẢNG vii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GÓI KẸO MÈ XỬNG TỰ ĐỘNG 2

1.1 Tổng quan về tình hình thực tế của việc sản xuất kẹo mè xửng ở nước ta hiện nay … 2

1.1.1 Sự cần thiết của tự động hóa trong trong sản xuất thủ công 2

1.1.2 Sự cần thiết của tự động hóa trong việc gói kẹo mè xửng tự động 2

1.1.3 Ưu điểm của đề tài và ý tưởng thực tế 3

1.1.4 Yêu cầu đặt ra và ý tưởng thiết kế 4

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu 4

1.2.2 Phạm vi nghiên cứu 5

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY 6

2.1 Thiết kế yêu cầu khung chính của hệ thống 6

2.2 Tính toán và thiết kế bộ phận vận chuyển kẹo 8

2.2.1 Lựa chọn phương án thiết kế băng tải cho bộ phận vận chuyển kẹo 8

2.2.2 Lựa chọn phương án truyền động cho băng tải vận chuyển kẹo 10

2.2.3 Lựa chọn động cơ truyền động cho băng tải vận chuyển kẹo 12

2.3 Số liệu ban đầu và tính toán theo các phương án lựa chọn 14

2.3.1 Số liệu ban đầu 14

2.3.2 Tính toán băng tải kẹo 14

2.4 Thiết kế cơ cấu cấp bao ni lông tự động 16

2.5 Thiết kế khuôn gói kẹo 17

2.6 Thiết kế cơ cấu dán kẹo tự động 18

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 20

3.1 Các phương án điều khiển 20

3.1.1 Phương án sử dụng Vi điều khiển 20

3.1.2 Phương án sử dụng bộ điều khiển khả lập trình PLC 21

3.1.3 Lựa chọn phương án 21

3.1.4 Giới thiệu về board mạch Arduino Mega 2560 22

3.2 Một số linh kiện liên quan 25

3.2.1 Van đảo chiều điện từ 5 cửa hai vị trí 25

3.2.2 Xy lanh khí nén 25

3.2.3 Module Drive điều khiển động cơ bước TB6560 26

3.2.4 Module hạ áp LM2596 28

3.2.5 Nguồn tổ ong 29

3.2.6 Module điều khiển tốc độ động cơ 12-40V 10A 30

3.2.7 Module tăng áp 150W 31

3.2.8 Cảm biến vật cản hồng ngoại 32

3.2.9 Công tắc hành trình 33

3.2.10 Nút dừng khẩn cấp 33

3.2.11 Giới thiệu module điều khiển động cơ bước TB6600 34

3.2.12 Giới thiệu Aptomat 35

3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống và lưu đồ thuật toán 35

3.2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống 35

3.2.2 Lưu đồ thuật toán của hệ thống 37

3.4 Sơ đồ mạch điện của toàn bộ hệ thống 39

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 44

4.1 Cấu tạo mô hình 44

4.1.1 Thiết kế mô hình 3D trên phần mềm Inventor 44

4.1.2 Mô hình sau khi chế tạo hoàn thiện 45

4.2 Quá trình thi công mô hình 45

4.2.1 Các cơ cấu cơ khí 45

4.2.2 Các mạch điện tử 46

4.2.3 Tủ điện điều khiển 47

4.3 Kết quả đạt được từ mô hình 48

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN THÊM CỦA ĐỀ TÀI

5.1 Kết luận 50

5.2 Phương hướng phát triển thêm của đề tài 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

PHỤ LỤC 52

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các chi tiết của bản vẽ tổng thể máy 6

Bảng 2.2 Các chi tiết trong sơ đồ động học của hệ thống 8

Bảng 2.3 Các chi tiết của cơ cấu cấp bao ni lông tự động 17

Bảng 2.4 Các chi tiết của cơ cấu dán kẹo 19

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật của module giảm áp LM2596 28

Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật của module điều khiển tốc động cơ DC 31

Bảng 3.3 Bảng thông số kĩ thuật của module tăng áp 150W 32

Bảng 3.4 Bảng thông số kĩ thuật của cảm biến hồng ngoại 33

Bảng 3.5 Bảng thông số kĩ thuật của module TB6600 34

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sản xuất kẹo mè xửng thủ công 3

Hình 1.2 Những chiếc kẹo mè xửng được đóng gói hoàn chỉnh 4

Hình 2.1 Bản vẽ tổng thể của hệ thống 6

Hình 2.2 Sơ đồ động học của hệ thống 7

Hình 2.3 Băng tải cao su 8

Hình 2.4 Băng tải xích 9

Hình 2.5 Băng tải con lăn 9

Hình 2.6 Hình ảnh thực tế bộ truyền đai 10

Hình 2.7 Bộ truyền xích trong xe máy 11

Hình 2.8 Động cơ điện một chiều 12

Hình 2.9 Động cơ bước 13

Hình 2.10 Hình ảnh thực tế của cuộn ni lông 16

Hình 2.11 Thiết kế 3D của cụm cơ cấu cấp bao tự động 17

Hình 2.12 Thiết kế 3D của các khuôn gói kẹo 18

Hình 2.13 Đầu gia nhiệt máy in 3D 18

Hình 2.14 Mô hình 3D của cơ cấu dán kẹo tự động 19

Hình 3.1 Vi điều khiển 16F877A 20

Hình 3.2 Board mạch tích hợp Arduino Uno R3 20

Hình 3.3 PLC s7-1200 của hãng Simens 21

Hình 3.4 Hình ảnh thực tế board mạch Arduino Mega 2560 23

Hình 3.5 Các khối trên board Arduino Mega 2560 23

Hình 3.6 Mạch nguyên lý của board Arduino Mega 2560 24

Hình 3.7 Van điện từ khí nén AIRTAC 25

Hình 3.8 Xy lanh khí nén tác động hai chiều 26

Hình 3.9 Cấu tạo bên trong xy lanh khí nén 26

Hình 3.10 Board mạch drive TB6560 27

Hình 3.11 Module LM2596 28

Hình 3.12 Nguồn tổ ong 29

Hình 3.13 Cấu tạo nguồn tổ ong 30

Hình 3.14 Module điều khiển tốc độ động cơ 31

Hình 3.15 Module tăng áp150W 31

Hình 3.16 Cảm biến vật cản hồng ngoại 32

Hình 3.17 Công tắc hành trình 33

Hình 3.18 Nút nhấn khẩn cấp 34

Hình 3.19 Module điều khiển động cơ bước Tb6600 34

Hình 3.20 Aptomat 35

Hình 3.21 Lưu đồ thuật toán của hệ thống 38

Hình 4.1 Thiết kế mô hình 3D trên phần mềm Inventor 44

Hình 4.2 Mô hình hoàn thiện của hệ thống 45

Hình 4.3 Một số cơ cấu cơ khí của hệ thống 46

Hình 4.4 Thiết kế mạch nguyên lý trên phần mềm Altium Designed 46

Hình 4.5 Thiết kế mạch layout trên phần mềm Altium Designed 47

Hình 4.6 Mạch mở rộng cho board Arduino Mega 2560 47

Hình 4.7 Các mạch điện tử đã thiết kế và gia công 47

Hình 4.8 Tủ điều khiển 48

Hình 4.9 Hình ảnh đấu nối dây thực tế 48

Hình 4.10 Sản phẩm kẹo sau khi đã được đóng gói 49

LỜI MỞ ĐẦU

1 Mục đích thực hiện đề tài:

Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kuỹ thuật, con người đã áp dụng các thành tựu của khoa học công nghệ vào đời sống và sản xuất Đặc biệt việc ứng dụng máy móc vào chế biến thực phẩm, bánh kẹo để thay thế việc làm thủ công bằng tay như trước kia ngày càng nhiều Việc áp dụng máy móc trong quá trình chế biến bánh kẹo giúp tiết kiệm thời gian, nhân công, cũng như có thể sản xuất với số lượng lớn và đồng thời đảm bảo vệ sinh về an toàn thực phẩm

Nhóm chúng em có tìm hiểu và thấy rằng các gia đình làm kẹo mè xửng truyền thống thường gói kẹo thủ công bằng tay, điều này khiến năng suất cũng như chất lượng gói kẹo không cao Mặc dù kèo mè xửng là loại kẹo truyền thống rất được ưa chuộng trong nước và nhu cầu tiêu thụ đang ngày càng cao tuy nhiên việc sản xuất vẫn chưa thực sự tương xứng Chính vì vậy nên nhóm chúng em quyết định thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói kẹo mè xửng tự động”, với mong muốn giúp người làm kẹo giảm được sức người, thời gian cũng như đảm bảo được vệ sinh an toàn thực phẩm

2 Phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

Trong đề tài này nhóm đồ án đã tìm hiểu, phân tích và chọn lựa các cơ cấu, linh kiện điện tử phù hợp để đưa ra phương án tốt nhất Từ đó tính toán các thông số cần thiết cho hệ thống rồi tiến hành thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống gói kẹo mè xửng

tự động để đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất, giảm giá thành sản phẩm Đối tượng nghiên cứu trong đề tài là kẹo mè xửng mà nhóm quyết định nghiên cứu để áp dụng vào hệ thống

Phương pháp nghiên cứu của nhóm là tìm hiểu nhu cầu thực tế, các số liệu cần thiết của hệ thống, các công nghệ có thể áp dụng vào hệ thống để đem lại hiệu quả tốt nhất rồi mới tiến hành tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình

3 Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp

Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp của chúng em bao gồm các phần:

- Thuyết minh của đồ án

- Bản vẽ của hệ thống

- Mô hình máy gói kẹo mè xửng tự động

- Slide thuyết trình

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GÓI KẸO MÈ

XỬNG TỰ ĐỘNG

1.1 Tổng quan về tình hình thực tế của việc sản xuất kẹo mè xửng ở nước ta hiện nay

1.1.1 Sự cần thiết của tự động hóa trong sản xuất thủ công

Tự động hóa là một quá trình cho phép giảm sức lao động của con người, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao năng suất lao động Trong thời buổi kinh tế thị trường như hiện nay, khách hàng dĩ nhiên có xu hướng chọn mua sản phẩm giá cả tốt nhất trong số rất nhiều sản phẩm tương tự với cùng mục đích công việc và chất lượng tương đương

Chính vì lẽ đó mà nhà sản xuất luôn tìm mọi phương pháp để giảm giá thành sản phẩm và đó là cơ sở cho ngành tự động hoá ra đời Thực tế chỉ ra rằng lao động của con người không thể sánh bằng máy móc kể cả về năng suất và chất lượng đặc biệt là các loại máy móc tự động Qúa trình tự động hóa đã làm cho việc sản xuất và quản lý trở nên đơn giản hơn, bởi vì nó không những làm thay đổi điều kiện làm việc của công nhân mà còn có thể giảm số lượng công nhân đến mức tối đa Ngoài ra, tự động hóa

có thể thay con người ở những nơi có điều kiện làm việc nguy hiểm, độc hại,…

Với tầm quan trọng như thế nên tự động hóa được các quốc gia trên thế giới quan tâm bởi đó không những là bộ mặt của nền sản xuất mà trong thời buổi kinh tế thị trường hiện nay, việc cạnh tranh các sản phẩm trên thị trường là rất khó khăn đòi hỏi không những về chất lượng mà còn về giá thành sản phẩm Nước ta là một nước đang phát triển và đang chú trọng vào việc hiện đại hóa nền nông nghiệp nên việc ứng dụng các sản phẩm tự động hóa là rất cần thiết cho việc phát triển của nền nông nghiệp nói riêng và nền kinh tế nói chung

1.1.2 Sự cần thiết của tự động hóa trong việc gói kẹo mè xửng tự động

Việc sản xuất và đóng gói kẹo mè xửng ở nước ta hiện nay chủ yếu sử dụng những dụng cụ đơn giản, chủ yếu là sản xuất thủ công nên sẽ tốn chi phí nhân công, sản phẩm kẹo làm ra sẽ cho năng suất thấp, chất lượng không đồng đều

Hình 1.1 Sản xuất kẹo mè xửng thủ công Hiện nay người ta đã đưa máy móc vào quy trình sản xuất rất nhiều nhưng đối với nghề làm thủ công đòi hỏi sự khéo léo và tỉ mỉ của người thợ thì đây là vấn đề nan giải và luôn luôn tìm kiếm giải pháp Máy gói kẹo mè xửng tự động thực sự chưa thể thay thế hoàn toàn con người nhưng nó sẽ giảm bớt phần nào sức lao động của người dân để tạo ra những chiếc kẹo mè xửng thơm ngon được tiêu thụ trong nước cũng như xuất khẩu ra thị trường thế giới Với sự cần thiết nêu trên thì chúng ta hy vọng sẽ có nhiều cải tiến của máy gói kẹo mè xửng này để nó ngày một hoàn thiện hơn và đem lại lợi ích thiết thực cho con người

1.1.3 Ưu điểm của đề tài và ý tưởng thực tế

Nắm bắt những khó khăn của người dân trong việc sản xuất kẹo mè xửng thì nhóm chúng em đã dành thời gian nghiên cứu, tìm tòi qua mạng để hiểu hơn về những công đoạn sản xuất kẹo để từ đó thiết kế và chế tạo mô hình một chiếc máy đóng gói kẹo mè xửng tự động với mong muốn là:

- Giữ nguyên giá trị của kẹo mè xửng có được từ trước đến nay, đồng thời giảm sức lao động và đưa tự động hóa vào quá trình sản xuất

- Giá thành của máy sẽ thấp nhất có thể nhưng hoạt động ổn định, dễ vận hành, bảo trì bảo dưỡng để những hộ sản xuất nhỏ lẻ có điều kiện mua về sử dụng

- Góp một phần công sức vào sự phát triển trong việc nghiên cứu, giải quyết các khó khăn trong ngành nghề thủ công nước ta

- Đưa những kiến thức, kĩ năng được học vào việc giải quyết một vấn đề cụ thể đồng thời rằng luyện các kỹ năng nghiên cứu, làm việc

1.1.4 Yêu cầu đặt ra và ý tưởng thiết kế

Hình 1.2 Những chiếc kẹo mè xửng được đóng gói hoàn chỉnh

Một chiếc kẹo mè xửng đóng gói hoàn chỉnh được mô tả như hình trên bao gồm bao ni lông kích thước 130x130 mm và kẹo có kích thước 38x38x13 mm Kẹo sau khi được sản xuất sẽ được vào thùng chứa và sẽ được cấp lên băng tải để di chuyển tới vị trí gói kẹo Bao ni lông được cấp một cách tự động thông qua hệ thống các trục dẫn hướng và trục ép cùng với cơ cấu cắt bao Sau đó cơ cấu xy lanh khí nén sẽ đẩy kẹo vào khuôn cùng với bao ni lông, sau khi gói định hình xong thì sẽ đi qua bộ phận gia nhiệt để bao ni lông dính lại và được sản phẩm kẹo mè xửng thành phẩm như hình trên Yêu cầu của máy thiết ra là phải gói được kẹo mè xửng theo kích thước như trên Đồng thời phải đạt được độ ổn định, tính thẩm mĩ, dễ sửa chữa, bảo trì, điều khiển trực quan và đơn giản và quan trọng nhất là đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Ngoài ra giá thành của máy phải tối thiểu nhất để có thể tiếp cận được nhiều người tiêu dùng

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm các module, khối chức năng làm sao

để chúng hoạt động thống nhất, đồng bộ trên một mô hình Bao gồm các đối tượng chính sau:

- Board mạch điều khiển Arduino Mega 2560 và phần mềm lập trình Arduino IDE

- Hệ truyền động cơ khí

- Thiết kế 3D trên phần mềm Inventor và chế tạo mô hình

- Động cơ bước, động cơ dc

- Xilanh khí nén, các van khí nén,

- Driver điều khiển động cơ,

- Các loại module chức năng,

Sử dụng phần mềm Arduino Ide để viết chương trình, phần mềm Invetor để thiết

kế mô hình 3D, phần mềm Proteus để mô phỏng mạch điện tử và phần mềm Altium Designer để thiết kế mạch điện tử

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ MÁY

2.1 Thiết kế yêu cầu khung chính của hệ thống

Kích thước của hệ thống 850x260x640 mm (dài x rộng x cao) Hệ truyền động đơn giản, dễ sửa chữa và thay thế

Toàn bộ khung được làm bằng nhôm định hình để đạt tính thẩm mĩ cũng như an toàn vệ sinh thực phẩm Việc sử dụng nhôm định hình nên giúp giảm trọng lượng của toàn bộ hệ thống từ đó dễ vận chuyển hay thay đổi vị trí đặt máy

• Nguyên tắc hoạt động chính của hệ thống

Đầu tiên kẹo sẽ được vận chuyển theo băng tải tới vị trí cần thiết đồng thời bao

ni lông sẽ được cấp thông qua hệ thống trục dẫn hướng cố định và trục ép được truyền động nhờ động cơ bước Tiếp đó, cơ cấu cắt bằng dao sẽ cắt đứt bao ni lông để đạt theo kích thước yêu cầu Kẹo sẽ được cơ cấu xy lanh khí nén đẩy tới vị trí phía dưới bao ni lông đã được cắt, đồng thời cơ cấu xy lanh khí nén khác sẽ đẩy toàn bộ vào các khuôn Sau khi qua 2 khuôn thì việc đóng gói kẹo cơ bản đã được định hình Sau khi hoàn tất công đoạn gói kẹo thì kẹo sẽ được đẩy qua hệ thống gia nhiệt dán kẹo bằng bộ truyền vít me đai ốc để dán kẹo lại thành sản phẩm hoàn chỉnh

Hình 2.2 Sơ đồ động học của hệ thống

2.2 Tính toán và thiết kế bộ phận vận chuyển kẹo

2.2.1 Lựa chọn phương án thiết kế băng tải cho bộ phận vận chuyển kẹo

Có rất nhiều phương án thiết kế cho bộ phận vận chuyển nhưng phổ biến nhất là các phương án sau:

• Băng tải cao su

Hệ thống băng tải sử dụng tấm phẳng chế tạo mô hình từ cao su được nâng đỡ bằng những con lăn để di chuyển các sản phẩm theo chiều chuyển động của băng tải

Hình 2.3 Băng tải cao su + Ưu điểm:

- An toàn cao, cấu tạo đơn giản, bền, chi phí sản xuất thấp

- Vận chuyển được các sản phẩm có kích thước khác nhau

- Làm việc không ồn, năng suất cao

- Chế tạo mô hình dễ dàng

+ Nhược điểm:

- Không thể vận chuyển theo đường cong, sản phẩm dễ bị sai lệch hướng di chuyển

• Băng tải xích

Hệ thống băng tải sử dụng các thanh đỡ được lắp trên các dây xích dẫn để chứa đựng và vận chuyển các sản phấm

Hình 2.4 Băng tải xích + Ưu điểm:

- Tách đơn chiếc từng quả, dễ dàng cho kiểm tra và phân loại

- Sản phẩm khô ráo

+ Nhược điểm:

- Thiết kế chế tạo mô hình phức tạp, tải trọng nâng chuyển thấp

- Không thích hợp cho những vật liệu nhỏ, số lượng lớn

• Băng tải con lăn

Hệ thống băng tải sử dụng các cụm con lăn được truyền động bằng xích để nâng

- Chịu được tải trọng lớn

- Sản phẩm khô ráo, dễ phân loại và kiểm tra

kế dùng băng tải cao su để vận chuyển kẹo

2.2.2 Lựa chọn phương án truyền động cho băng tải vận chuyển kẹo

Có rất nhiều phương án truyền động và ta sẽ chọn một trong những phương án truyền động sau:

• Truyền động đai

Truyền động đai là truyền động bằng phương tiện kéo Chúng truyền mômen xoắn và tốc độ giữa hai trục Vì tất cả các dây làm bằng nhựa hoặc vải dệt, đặc tính của chúng khác biệt đáng kể với các bộ truyền xích

Hình 2.6 Hình ảnh thực tế bộ truyền đai

+ Ưu điểm của bộ truyền đai

- Việc truyền lực có tính đàn hồi

- Chạy êm và ít ổn, chịu sốc

- Khoảng cách trục có thể lớn

- Không cẩn thiết bôi trơn

- Phí tổn bảo dưỡng ít

+ Nhược điểm của bộ truyền đai

- Bị trượt qua sự giãn nở của dây đai

- Qua đó không có tỷ lệ truyền chính xác

- Nhiệt độ ứng dụng bị giới hạn

• Truyền động xích

Hệ thống truyền động xích bao gồm nhiều cơ cấu liên kết lại với nhau tao thành một cơ cấu truyền động là : dây xích và nhông xích ( hay còn gọi là đĩa xích) dẫn truyền lực Hệ thống truyền động xích thường dùng để truyền chuyển động từ các động cơ motor trực tiếp và hộp giảm tốc – gián tiếp, băng truyền, băng tải,…

Hình 2.7 Bộ truyền xích trong xe máy

+Ưu điểm:

- Có thể làm việc khi quá tải đột ngột, hiệu suất cao hơn bộ truyền đai, không có hiện tượng trượt

- Không đòi hỏi phải căng xích, lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ hơn

- Kích thước bộ truyền xích nhỏ hơn bộ truyền đai nếu cùng công suất, số vòng quay

+ Nhược điểm:

- Bộ truyền xích tương đối ồn khi làm việc

- Phải bôi trơn thường xuyên và phải có kẹo điều chỉnh xích

• Lựa chọn phương án

Qua những phân tích trên thì nhóm xin chọn truyền động đai để truyền động từ trục động cơ đến tang băng tải

2.2.3 Lựa chọn động cơ truyền động cho băng tải vận chuyển kẹo

Động cơ điện là máy điện dùng để chuyển đổi năng lượng điện sang năng lượng

cơ Máy điện dùng để chuyển đổi ngược lại (từ cơ sang điện) được gọi là máy phát điện hay dynamo Các động cơ điện thường gặp dùng trong gia đình như quạt điện, tủ lạnh, máy giặt, máy bơm nước, máy hút bụi

Phần chính của động cơ điện gồm phần đứng yên (stator) và phần chuyển động (rotor) được quấn nhiều vòng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây trên rotor và stator được nối với nguồn điện, xung quanh nó tồn tại các từ trường, sự tương tác từ trường của rotor và stator tạo ra chuyển động quay của rotor quanh trục hay 1 mômen

+Phân loại động cơ điện:

- Động cơ điện một chiều

- Động cơ điện xoay chiều

• Động cơ điện một chiều

Được hoạt động với dòng điện một chiều thiết bị động cơ này được gọi là động

cơ điện một chiều

Hình 2.8 Động cơ điện một chiều

Có 2 phần chính là stator và rotor giúp cấu tạo lên động cơ điện một chiều Trong

đó, stator của động cơ thường là nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện và roto có các cuộn dây quấn và được nối với nguồn một chiều Một bộ phận quan trọng của

động cơ điện một chiều là bộ phận chỉnh lưu Nó có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện trọng khi chuyển động quay của rotor là liên tục Thông thường bộ phận này gồm 1 cổ góp và 1 chổi than tiếp xúc với cổ góp

+ Ưu điểm :

Ưu điểm của động cơ điện một chiều là dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong nhiều điều kiện làm việc khác nhau Nhưng ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều đó là điều chỉnh, thay đổi tốc độ và khả năng làm việc trong điều kiện quá tải Động cơ điện một chiều không những có thể điều chỉnh rộng và chính xác, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng cao so với động cơ điện không đồng bộ

+ Nhược điểm :

Động cơ điện một chiều có nhược điểm chủ yếu là có hệ thống cổ góp, chổi than nên vận hành kém độ chính xác và không đảm bảo an toàn an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ

• Động cơ bước

Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với

đa số các động cơ điện thông thường Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng

để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rotor có khả năng cố định rotor vào các vị trí cần thiết

Hình 2.9 Động cơ bước

Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stator theo thứ tự và một tần số

nhất định.Tổng số góc quay của rotor tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số

+Ứng dụng:

Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay

• Lựa chọn phương án:

Dựa vào những phân tích và đánh giá như trên thì nhóm chúng em xin lựa chọn phương án sử dụng động cơ điện một chiều vì việc truyền động không cần độ chính xác cao, cũng như dễ điều khiển, không cần phải sử dụng drive điều khiển đi kèm

2.3 Số liệu ban đầu và tính toán theo các phương án lựa chọn

2.3.1 Số liệu ban đầu

- Kích thước của miếng ni lông: 130x130 mm

- Kích thước trung bình của kẹo mè xửng: 38x38x13 mm(chiều dài x chiều rộng x chiều cao)

- Trọng lượng trung bình của kẹo mè xửng: 35 g

2.3.2 Tính toán băng tải kẹo

Gọi Nct: Công suất cần thiết của động cơ truyền động

N: Công suất băng chuyền

 =  : hiệu suất truyền chung

- ol = 0, 99: hiệu suất cặp ổ lăn

- d = 0, 96: hiệu suất bộ truyền đai

n n u

=Trong đó :

- ut : Tỉ số truyền toàn bộ của hệ thống dẫn động Vì trong hệ thống ta sử dụng bộ truyền đai với bánh lớn 60 răng có đường kính 45 mm, bánh nhỏ 20 răng có đường kính 16 mm để truyền động từ động cơ đến trục công tác Vậy ut

603

n n u

Dựa vào những số liệu đã tính ta chọn động cơ một chiều loại 24V, công suất 45W và có tốc độ quay 60 (v/p) ở điện áp định mức Động cơ có thể điều chỉnh tốc độ trong dải từ 0- 60 (v/p) bằng module điều khiển tốc độ động cơ để đạt vận tốc theo yêu cầu

• Tính chọn tấm băng tải

Qua quá trình thiết kế 3D hệ thống và tìm hiểu các loại băng tải thực tế thì ta có các số liệu sau:

- Chiều rộng tấm băng chuyền: 100 mm

- Chiều dài tấm băng: L=  +   2 A 2 R

Ta chọn loại băng tải cao su có chiều dài là 1200 mm và chiều rộng là 100 mm

2.4 Thiết kế cơ cấu cấp bao ni lông tự động

Cuộn ni lông có chiều rộng tấm ni lông là 130 mm Kích thước miếng bao gói theo yêu cầu sẽ có dạng hình vuông kích thước 130x130 mm

Hình 2.10 Hình ảnh thực tế của cuộn ni lông

Để có thể cấp bao một cách tự động thì bọn em đã thiết kế một hệ thống các trục trơn bằng ống PVC để dẫn hướng đồng thời giúp căng bao ni lông và hai cặp trục ép

để có thể cấp bao tới vị trí cần gói một cách tự động Để có thể cắt bao theo kích thước yêu cầu thì nhóm đã cơ cấu cắt bằng dao và dẫn động bằng bộ truyền vít me đai

ốc thông qua động cơ bước truyền động

Dưới đây là hình ảnh thiết kế 3D của cơ cấu Các trục ép được chế tạo bằng thép CT3

Hình 2.11 Thiết kế 3D của cụm cơ cấu cấp bao ni lông tự động

STT Tên chi tiết

2.5 Thiết kế khuôn gói kẹo

Sau khi bao ni lông được cắt theo đúng kích thước yêu cầu và kẹo từ băng tải được piston thứ nhất đến phía dưới mặt bao ni lông Đồng thời một xy lanh thứ hai sẽ đẩy kẹo vào khuôn để định hình gói kẹo theo đúng yêu cầu đặt ra Nhóm chúng em

đã nghiên cứu, tìm tòi để có thể thiết kế 2 khuôn với khuôn 1 gồm phần khuôn trên, phần khuôn dưới và khuôn 2 để có thể gói kẹo theo mục tiêu đề ra Các khuôn được tạo ra nhờ công nghệ in 3D Sau khi in xong sẽ được sơn phủ một lớp phía ngoài để đạt tính thẩm mĩ

c Khuôn 2 Hình 2.12 Thiết kế 3D của các khuôn gói kẹo

2.6 Thiết kế cơ cấu dán kẹo tự động

Sau khi đi qua khuôn thì kẹo đã được gói gần như hoàn chỉnh Công đoạn cuối

cùng cần thực hiện đó chính là dán kẹo bằng nhiệt Để gia nhiệt cho việc gói kẹo nhóm chúng em sử dụng đầu gia nhiệt thường được sử dụng trong máy in 3D Cấu tạo của nó là dây điện trở nhiệt Khi điện áp được cấp giữa hai đầu dây thay đổi thì nhiệt

độ cũng sẽ thay đổi tuyến tính

Hình 2.13 Đầu gia nhiệt máy in 3D

b Nửa khuôn 1 dưới

a Nửa khuôn 1 trên

Để có thể dán kẹo một cách tự động, nhóm đã đưa ra ba phương án thiết kế cơ cấu đó là sử dụng bộ truyền vít me đai ốc, xy lanh khí nén và cơ cấu cam truyền động Sau khi phân tích thì nhóm quyết định sử dụng cơ cấu cam để để làm cơ cấu dán kẹo

tự động vì cấu tạo đơn giản và linh hoạt

Hình 2.14 Mô hình 3D của cơ cấu dán kẹo tự động

STT Tên chi tiết

1 Đầu gia nhiệt

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

3.1 Các phương án điều khiển

Trong quá trình học tập, chúng em có tiếp xúc và học tập về 2 bộ điều khiển là vi điều khiển và PLC, mỗi loại có những điểm mạnh và điểm yếu riêng

3.1.1 Phương án sử dụng Vi điều khiển

Vi điều khiển là một bộ điều khiển thông dụng, ra đời từ những năm 1950 và ngày càng được cải thiện và nâng cao các khả năng ứng dụng như: mở rộng bộ nhớ, tăng lượng các ngõ vào ngõ ra, các mô-đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang

số, các mô-đun chuyên dụng cho phép điều khiển tốc độ động cơ (PWM), lập trình theo thời gian thực (real-time),…

Hình 3.1 Vi điều khiển 16F877A Một ưu điểm lớn của vi điều khiển so với PLC là giá thành thấp Cụ thể, giá của một vi điều khiển tốt của hãng ATMEL chỉ bằng 1/50 lần giá của một PLC tầm trung của hãng Siemen Các thiết bị liên quan của vi điều khiển như nguồn ngoài, bộ nhớ, mô-đun mở rộng, thiết bị nạp chương trình cũng rẻ hơn của PLC và kết nối tương đối

dễ dàng

Hình 3.2 Board mạch tích hợp Arduino Uno R3

Tuy nhiên vi điều khiển cũng có một số nhược điểm, đặc biệt là khả năng chống nhiễu trong môi trường công nghiệp là đáng phải lưu tâm nhất Ngày nay một số dòng

vi điều khiển như dsPIC, Philip, ATMega ngày càng cải thiện khả năng chống nhiễu, làm việc tin cậy

3.1.2 Phương án sử dụng bộ điều khiển khả lập trình PLC

PLC là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các phép toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình thay cho việc phải thực hiện các phép toán bằng các mạch số Do đó PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh

Hình 3.3 PLC s7-1200 của hãng Simens PLC có thể sử dụng một bộ điều khiển cho nhiều đối tượng khác nhau với các thuật toán điều khiển khác nhau Dễ dàng thiết kế và thay đổi logic điều khiển, với các

hệ thống điều khiển sử dụng Rơle, khi thay đổi logic điều khiển cần có thời gian để nối lại dây cho các thiết bị và bảng điều khiển và đó là một công việc phức tạp Với hệ thống điều khiển sử dụng PLC, thay đổi logic điều khiển bằng cách thay đổi chương trình thông qua thiết bị lập trình và ngôn ngữ lập trình chuyên dùng Điều đó làm giảm đáng kể thời gian thiết kế hệ thống

Khả năng mở rộng và nâng cấp hệ thống do được chế tạo mô hình dưới dạng các modul được chuẩn hóa cho phép ghép nối các thành phần không chỉ của một nhà sản xuất.Tuy nhiên dùng PLC có giá thành khá cao Mức độ phổ biến cho người dùng còn thấp, thường chỉ biết qua chương trình, mô phỏng

3.1.3 Lựa chọn phương án

Qua những phân tích như trên thì nhóm chúng em quyết định sử dụng vi điều khiển để điều khiển toàn bộ hoạt động của hệ thống Nhóm quyết định sử dụng board

mạch điều khiển Arduino Mega2560 sử dụng chip điều khiển Atmega 2560 Đây là một board mạch rất phổ biến trên thế giới

3.1.4 Giới thiệu về board mạch Arduino Mega 2560

Arduino là một board mạch vi điều khiển mạch đơn được sử dụng nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết

kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8 bit, hoặc ARM Atmel 32 bit

+ Khả năng của board mạch Arduino:

- Đọc tín hiệu cảm biến ngõ vào: Các board mạch Arduino được trang bị các cổng Digital có thể cấu hình làm ngõ vào hoặc ngõ ra bằng phần mềm, bên cạnh còn có các ngõ vào Analog với độ phân giải 10 bit có thể dùng để đọc được tín hiệu của nhiều loại cảm biến như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, ánh sáng,

- Xuất tín hiệu điều khiển ngõ ra: Arduino có thể xuất tín hiệu ngõ ra dưới dạng tín hiệu Digital và tín hiệu PWM với độ phân giải 8 bit, thuận lợi cho việc xử lý âm thanh hoặc điều khiển động cơ DC, động cơ servo,

- Chuẩn giao tiếp: Bo mạch Arduino được trang bị nhiều chuẩn giao tiếp phổ biến giúp cho quá trình giao tiếp với các thiết bị khác trở nên dễ dàng Các chuẩn giao tiếp trên Arduino bao gồm: Serial, USB, SPI, TWI (I2C)

- Môi trường lập trình Arduino: Sử dụng ngôn ngữ Wiring dễ hiểu và dựa trên nều tảng C/C++ phổ biến với số lượng thư viện được chia sẻ bởi cộng đồng nguồn mở cực

kỳ lớn Môi trường lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, Mac OSX và Linux Do có tính chất nguồn mở nên môi trường này hoàn toàn miễn phí và người dùng có thể nhúng thêm code viết bằng AVR C vào chương trình

Board mạch Arduino có rất nhiều phiên bản, một trong những phiên bản phổ biến nhất là Arduino Mega Hiện nay dòng mạch này đã phát triển đến thế hệ thứ 3 (Arduino Mega R3) Arduino Mega R3 là một board mạch thiết kế với bộ xử lý trung tâm là vi điểu khiển Atmega 2560 của họ vi điều khiển AVR

Hình 3.4 Hình ảnh thực tế board mạch Arduino Mega 2560 Arduino Mega2560 là một vi điều khiển bằng cách sử dụng ATmega2560, bao gồm:

- 54 chân digital (trong đó có 15 chân có thể được sử dụng như những chân PWM là

từ chân số 2 → 13 và chân 44 45 46)

- 6 ngắt ngoài: chân 2 (interrupt 0), chân 3 (interrupt 1), chân 18 (interrupt 5), chân

19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3), and chân 21 (interrupt 2)

- 16 chân vào analog (từ A0 đến A15)

- 4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng

+ Sơ đồ các khối của Arduino Mega 2560

Hình 3.5 Các khối trên board Arduino Mega 2560