BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề Tài SỬ DỤNG ARDUINO CHO MÁY ĐÓNG GÓI CÀ PHÊ DẠNG BỘT GVHD Hà Chí Kiên Sinh Viên Thực Hiện 1 Phạm Trọng Nghĩa (14037771) 2 Nguyễn Bá Phúc (14083861) 3 Lê Văn Tâm (14039071) TP HCM,Ngày 13 Tháng 06 Năm 2018 PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 Họ và tên sinh viên nhóm sinh viên được giao đề tài (1) Phạm Trọng Nghĩa MSSV 14037771 (2) Nguyễn Bá Phúc MSSV 14083861 (3) Lê Văn Tâm MSSV 14039071 2 Tên đề tài SỬ.
Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tự động, việc nghiên cứu và phát triển các cải tiến kỹ thuật cho máy định lượng và đóng gói đang trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Hiện nay, nhiều loại máy cân định lượng và đóng gói đã được nghiên cứu và chế tạo thành công trong nước, giúp các doanh nghiệp tiết kiệm chi phí đầu tư vào máy móc nước ngoài Đội ngũ nghiên cứu trẻ và các kỹ sư giỏi được đào tạo bài bản hứa hẹn sẽ mang đến nhiều công trình khoa học và sản phẩm máy móc tiên tiến trong tương lai.
Trên thế giới, nhiều công trình nghiên cứu đã dẫn đến sự ra đời của các công nghệ hiện đại, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất cân đo Công nghệ này đã phát triển mạnh mẽ với quy trình sản xuất hoàn toàn tự động và khép kín Hiện nay, vẫn có những nghiên cứu tiếp tục về ứng dụng các phần mềm mới, vật liệu tiên tiến và cơ cấu hiện đại nhằm phục vụ và hoàn thiện hơn nữa quy trình sản xuất.
Hình 0.1 áy định ượng â o y và đóng gói
Hình 0 áy cân định ượng đóng bao
Hình 0.3 áy định ượng bằng ống
Hình 0.4 áy định ượng sử dụng vít tải
Mục tiêu đề tài
Thiết kế và chế tạo máy định lượng đóng gói sử dụng các cơ cấu đơn giản, kết hợp công nghệ và kiến thức thực tế Qua quá trình tính toán, chúng tôi đã chế tạo thành công một chiếc máy đáp ứng nhu cầu thực tiễn, với chi phí sản xuất thấp và dễ dàng sử dụng.
Giới hạn đề tài
Là các cơ cấu đơn giản, giá thành rẻ Định ượng ở ức độ tương đối Nằ trong khả năng kiến thức được giảng dạy và có t nh thực tế.
Giải pháp và ý tưởng
Dựa trên các ứng dụng công nghệ hiện đại phổ biến, nhiều phương án thiết kế ảo đã được phát triển và chế tạo Sau đó, những phương án khả thi và phù hợp nhất sẽ được lựa chọn để tiến hành chế tạo, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đã đề ra.
Kết quả đạt được
Chế tạo thành công máy định lượng và đóng gói cà phê dạng bột là một bước tiến quan trọng Máy đã hoạt động hiệu quả và đáp ứng các yêu cầu ban đầu Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện hơn, ứng dụng công nghệ tiên tiến vào thiết bị.
GIỚI THIỆU CHUNG
Giới thiệu chung về cà phê dạng bột
Bột cà phê có khối lượng riêng thấp hơn so với nhiều loại ngũ cốc khác Khi so sánh hai bịch 500g, nếu một bịch chứa cà phê và bịch kia chứa ngũ cốc, bạn sẽ thấy bịch cà phê có vẻ đầy hơn và to hơn Điều này cho thấy rằng khối lượng bột cà phê bên trong nhiều hơn, khiến cho chúng ta có cảm giác rằng bịch cà phê nguyên chất nhẹ hơn.
Bột cà phê nguyên chất có đặc điểm xốp nhẹ và khối lượng riêng thấp, khiến nó có xu hướng nổi lên trên bề mặt, trong khi bột từ các hạt ngũ cốc khác có khối lượng riêng lớn hơn, dẫn đến việc chúng chìm xuống dưới.
Bột cà phê không nguyên chất thường có độ ẩm cao và có thể vón cục do chứa nhiều caramen tạo màu, trong khi bột cà phê thật thì khô ráo và tơi xốp.
1.1 àu c ột cà phê hi r ng đến nhiệt độ và thời gian thích hợp… ột cà phê có àu nâu đậm Do thói quen người tiêu d ng đòi hỏi ly cà phê phải có àu đen, ặt khác, hạt các đậu nành rang và xay ra bột có àu nâu ngã vàng đục, hoàn toàn không giống àu nâu đậm c a bột cà phê thật
Nhiều người thường nhầm lẫn và đánh giá sai về hương liệu hóa học được thêm vào đậu và bắp, do họ ít có cơ hội trải nghiệm mùi cà phê bột nguyên chất Bột đậu nành có mùi gắt, kết hợp với hương liệu tạo nên một hương thơm nặng nề, khác biệt hoàn toàn so với mùi dịu dàng của cà phê rang nguyên thủy.
Quy trình sản xuất cà phê bột
Hình 1.6 Quy trình sản xuất cà phê bột
Giới thiệu về Mạch Arduino UNO R3
Mạch Arduino Uno là dòng mạch phổ biến nhất cho người mới bắt đầu trong lập trình Arduino, hiện đã phát triển đến thế hệ thứ 3 (Arduino Uno R3) Với tính năng cơ bản và linh hoạt, Arduino Uno R3 là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cơ bản, mặc dù bạn cũng có thể sử dụng các dòng khác như Arduino Mega, Arduino Nano hay Arduino Micro.
Arduino UNO có th sử dụng vi điều khi n họ 8bit AVR là: ATmega8 (Board
Arduino Uno (r2, r3) sử dụng vi điều khiển ATmega168 và ATmega328, là bộ não cho phép xử lý các tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, điều khiển động cơ bước, động cơ servo, và đo nhiệt độ – độ ẩm để hiển thị trên màn hình LCD, cùng nhiều ứng dụng khác.
Mạch Arduino UNO R3 với thiết kế tiêu chu n sử dụng vi điều khi n
Nếu bạn không cần phần cứng mạnh mẽ hoặc có ngân sách hạn chế, bạn có thể lựa chọn các vi điều khiển khác với chức năng tương đương nhưng giá thành rẻ hơn, như ATmega8 với bộ nhớ flash 8KB hoặc ATmega168 với bộ nhớ flash 16KB.
UNO R3 có thể được cấp nguồn 5V qua cổng USB hoặc nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng từ 7-12V DC, và điện áp giới hạn là 6-20V Sử dụng pin vuông 9V là lựa chọn hợp lý khi không có nguồn từ cổng USB Lưu ý rằng việc cấp nguồn vượt quá giới hạn sẽ làm hỏng Arduino UNO.
GND (Ground) là cực âm của nguồn điện cung cấp cho Arduino UNO Khi sử dụng các thiết bị có nguồn điện riêng biệt, cần phải kết nối các chân GND với nhau để đảm bảo hoạt động ổn định.
5V: cấp điện áp V đầu ra Dòng tối đ cho phép ở chân này là 500mA
3.3V: cấp điện áp V đầu ra Dòng tối đ cho phép ở chân này là 50mA
Vin (Voltage Input): đ cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương c a nguồn với chân này và cực âm c a nguồn với chân GND
IOREF trên Arduino UNO là chân đo điện áp hoạt động của vi điều khiển, và giá trị luôn là 5V Tuy nhiên, bạn không nên sử dụng chân này để cấp nguồn 5V vì chức năng của nó không phải là cấp nguồn.
RESET: việc nhấn nút Reset trên o rd đ reset vi điều khi n tương đương với việc chân RESET được nối với GND qu 1 điện trở 10 Ω
Arduino UNO không được trang bị bảo vệ cắm ngược nguồn, vì vậy bạn cần kiểm tra kỹ các cực âm và dương của nguồn trước khi kết nối Nếu xảy ra chập mạch nguồn, Arduino UNO có thể hỏng hóc và không còn sử dụng được Do đó, nếu có thể, hãy sử dụng nguồn từ cổng USB để đảm bảo an toàn cho thiết bị.
Các chân 3.3V và V trên Arduino là các chân đầu ra cung cấp nguồn cho thiết bị khác, không phải là chân cấp nguồn vào Việc cấp nguồn sai vị trí có thể làm hỏng board Arduino, điều này không được nhà sản xuất khuyến khích Ngoài ra, việc cấp nguồn cho Arduino UNO qua cổng ngoài với điện áp dưới 6V có thể gây hại cho board.
Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có th làm hỏng vi điều khi n ATmega328
Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog c a Arduino UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khi n
Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog c a Arduino UNO sẽ làm hỏng vi điều khi n
Cường độ dòng điện qua bất kỳ chân Digital hoặc Analog nào của Arduino UNO không được vượt quá 40mA, vì điều này có thể gây hỏng vi điều khiển Do đó, nếu không sử dụng để truyền nhận dữ liệu, cần phải mắc một điện trở hạn dòng để bảo vệ thiết bị.
Khi sử dụng mạch Arduino, đặc biệt cho những người mới bắt đầu, việc cấp nguồn cần được thực hiện cẩn thận Nên sử dụng nguồn 5V qua USB hoặc cấp nguồn 9V cho cổng đầu vào của mạch Arduino để tránh hỏng hóc.
Vi điều khi n Atmega328 tiêu chu n sử dụng trên Arduino uno r3 có:
Bộ nhớ Flash 32KB cho phép lưu trữ các đoạn lệnh lập trình trong vi điều khiển Thông thường, khoảng vài KB trong số này sẽ được sử dụng cho bootloader, nhưng bạn không cần lo lắng vì hiếm khi bạn cần vượt quá 20KB bộ nhớ này.
SRAM (Static Random Access Memory) có dung lượng 2KB, nơi lưu trữ các biến mà bạn khai báo trong lập trình Số lượng biến càng nhiều thì yêu cầu về bộ nhớ RAM càng tăng Tuy nhiên, thường thì bộ nhớ RAM không phải là mối bận tâm lớn trong quá trình lập trình Lưu ý rằng dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất khi mất điện.
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) giống như một ổ cứng mini, cho phép bạn đọc và ghi dữ liệu mà không lo mất mát khi mất điện, khác với dữ liệu trên SRAM.
Các cổng vào/ra trên Arduino Board:
Hình 1.9: Các cổng ra/vào
Mạch Arduino UNO sở hữu một chân digital có khả năng đọc hoặc xuất tín hiệu với hai mức điện áp là 0V và 5V Dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân đạt 40mA Mỗi chân được trang bị các điện trở pull-up được cài đặt sẵn trong vi điều khiển ATmega328, mặc dù mặc định các điện trở này không được kết nối.
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như s u:
Chân Serial 0 RX và 1 TX trên Arduino Uno được sử dụng để truyền (TX) và nhận (RX) dữ liệu TTL Serial, cho phép giao tiếp với các thiết bị khác Kết nối Bluetooth thường được xem là một dạng kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, nên tránh sử dụng hai chân này để tiết kiệm tài nguyên.
Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ phân giải
Mục đ ch và phạm vi ứng dụng
Trong ngành sản xuất chế biến hiện nay, quy trình đóng gói sản phẩm đóng vai trò quan trọng Việc đóng gói sản phẩm với chất lượng tốt và mẫu mã hấp dẫn không chỉ giúp nhà sản xuất dễ dàng tiêu thụ hàng hóa mà còn bảo quản sản phẩm tốt hơn, từ đó nâng cao uy tín của thương hiệu.
Hiện nay, thị trường máy đóng gói rất đa dạng và phong phú Qua nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy rằng các máy đóng gói có những điểm chung và riêng biệt Điểm tương đồng lớn nhất là tất cả đều sử dụng hệ thống con ăn được để gia nhiệt, thực hiện gấp mí và cắt gói sản phẩm.
Giống nhau ở cơ cấu dẫn màng Đi m khác biệt:
Các dạng phôi liệu như bột, hạt và dung dịch yêu cầu các hệ thống cấp liệu riêng biệt để phục vụ cho nhu cầu của từng nhà sản xuất khác nhau.
Bộ điều khi n: PLC, điện khí nén, hệ truyền động bánh răng truyền thống
Bài viết bắt đầu từ trải nghiệm thực tập tại Công Ty Thiết Bị Điều Khiển và Giải Pháp Tự Động Hóa (ASC), cụ thể là vị trí thực tập tại công ty phân bón Hiệp Phước, tọa lạc trong Khu công nghiệp Hiệp Phước.
Nhóm thực tập của chúng tôi đã quyết định thành lập một đồ án với ý tưởng phát triển hệ thống đóng gói cà phê dựa trên máy đóng gói tại Hiệp Phước, nhưng sử dụng Arduino UNO Mặc dù có sự khác biệt, nhưng các yếu tố cơ bản như cơ khí, khí nén và điện vẫn tương đối giống nhau.
Việc đư r ý tưởng đó nhằm cải thiện năng suất sản ph m c a nhà máy
Trong ngành sản xuất thực phẩm, việc định lượng nguyên liệu, vật liệu bổ sung và thành phẩm đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng suất và hiệu suất sản xuất, cũng như các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm Đối tượng cần định lượng rất đa dạng và phong phú, bao gồm các dạng như rời, lỏng, nhớt, đặc, dẻo, nhão và quánh Do đó, tùy thuộc vào cấu tạo và tính chất của sản phẩm, cần áp dụng các phương pháp và thiết bị định lượng phù hợp.
Các áy định ượng thường được ắp ng y dưới oong ke chứ , đặt trước các áy và thiết ị chế iến hoặc các áy trộn v.v
Trong xã hội hiện nay, mọi sản phẩm khi sản xuất đều phải được đóng gói dưới nhiều dạng khác nhau nhằm bảo quản sản phẩm lâu dài, giữ vệ sinh và tiện lợi trong vận chuyển Đóng gói cũng đóng vai trò quan trọng trong việc định lượng sản phẩm, đặc biệt đối với hàng tiêu dùng và thực phẩm Tùy theo hình dạng và kết cấu của sản phẩm, có những phương pháp đóng gói khác nhau.
Phân loại
2.2.1.1 Theo nguyên tắc định ượng
- áy định ượng theo th tích: Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng nhưng ức độ chính xác thấp
- áy định ượng theo trọng ượng: Kết cấu phức tạp, giá thành c o nhưng mức độ chính xác cao
Phương pháp định lượng theo số từ có sai số khoảng -3%, chỉ nên áp dụng cho các phép đo sơ bộ Trong khi đó, phương pháp định lượng theo khối lượng có sai số thấp khoảng 0,1%, thích hợp cho việc đo lường chính xác các cấu tử trong hỗn hợp.
2.2.1.2 Theo phương thức làm việc:
- áy định ượng liên tục
- áy định ượng gián đoạn (từng mẻ)
2.2.1.3 Theo tính chất vật liệu:
- áy định ượng vật liệu rời
- áy định ượng vật liệu dẻo
- áy định ượng vật liệu lỏng
Các loại áy đóng gói có th phân loại như sau:
- áy đóng gói vật liệu dạng khối: áy đóng gói ỳ ăn iền, bánh kẹo, à phòng…
- áy đóng gói vật liệu dạng lỏng: áy đóng gói sữa, dầu sa tế, dầu gội đầu…
- áy đóng gói vật liệu dạng rời: áy đóng gói đường, bột ngọt, cà phê, bột giặt…
Định lượng vật liệu rời là quá trình xác định khối lượng và trọng lượng của các sản phẩm hạt Người ta sử dụng các máy định lượng liên tục và từng phần để thực hiện công việc này Phương pháp định lượng theo trọng lượng có độ chính xác cao hơn, nhưng cấu trúc máy đơn giản hơn Độ sai số nằm trong giới hạn cho phép, nên phương pháp này vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều dây chuyền sản xuất.
Những áy định ượng cấp iệu iên tục thường gặp bao gồm: oại th ng, đĩ, v t tải, ăng tải, áy ắc, pittông, rung ắc và d o động Ngoài ra, còn có oại trọng ượng và việc tự động cũng như nử tự động trong các hệ thống này.
1 1 Đặc đi m và phạm vi ứng dụng:
- áy định ượng th tích làm việc liên tục
- Định ượng các sản ph m dạng rời, dạng hạt, bột vv
- Ki u thùng hình trụ hay thùng có nhiều cạnh hình 1 và 1 : Đ điều chỉnh dòng sản ph m nhờ lực ma sát và lực bám dính với bề mặt thùng
Kiểu hình quạt bao gồm hai loại: loại hốc và loại cánh Các thùng trụ nhẵn với nếp gợn nhỏ thường được sử dụng cho sản phẩm bột và hạt nhỏ, trong khi thùng mài cạnh thích hợp cho sản phẩm dạng cục nhỏ và cục trung bình.
Hình 2.1 Các th ng định ượng
Th ng định ượng hình trụ
Th ng định ượng có cạnh c Th ng định ượng có hốc
Hình 2.2 Th ng định ượng có cánh
1 Trục thùng 2 Thùng Lỗ đ tháo
4 Cái nạo đ cào vật iệu dư ở trong các ngăn 5 Ngăn
6 Th ng chứ iệu 7 Trục nạo
Tốc độ vòng quay của máy có thể điều chỉnh từ 0,0 đến 1 vòng/giây Năng suất của máy được điều chỉnh thông qua việc thay đổi độ dày lớp sản phẩm đầu vào hoặc thay đổi số vòng quay của tang.
Năng suất thùng cấp liệu ki u t ng trơn Hình 1 được tính theo công thức :
F : Diện t ch tiết diện c ố, 2 v : Tốc độ trung ình c sản ph chảy qua lỗ, (m/s )
Thường lấy bằng vận tốc vòng c t ng định ượng v = 0,025 - 1 m/s) k : Hệ số chứ đầy c a cửa xuống liệu, phụ thuộc khối ượng riêng c a hạt
: Trọng ượng riêng c sản ph kg/ 3
1 Đặc đi m và phạm vi ứng dụng :
- áy định ượng th tích làm việc liên tục
- V t định ượng d ng đ cấp và định ượng sản ph m dạng hạt, cục nhỏ và dạng bột trong những trường hợp bỏ qua hiện tượng nghiền nát
Năng suất c v t định ượng được ác định theo công thức :
K : Hệ số đổ đầy, K= 0,8 - 1,0 n : Số vòng quay c a vít xoắn trong 1 phút Đối với sản ph inh động n = 40 -
80 v/ ph, t inh động hơn thì n = 0 - 40 v/ph
: hối ượng riêng c sản ph kg/m3) Đ tránh vật iệu t ch tụ trong v t định ượng cần phải đả ảo tỉ ệ: D (4-5)D c (mm)
Trong đó : D c : ch thước lớn nhất c a cục sản ph m
1 Đặc đi m và phạm vi ứng dụng:
- áy định ượng th tích làm việc liên tục
- Dùng đ cấp và định ượng vật liệu dạng hạt nhỏ và dạng bột khô
- Đảm bảo cấp liệu đ ch nh ác khi năng suất tương đối lớn
Sơ đồ kết cấu của đĩa quay định lượng hình cho thấy rằng đây là một đĩa quay nằm ngang, sản phẩm trên đĩa được điều chỉnh qua ống tiếp liệu di động bên ngoài ống tháo cống ke Động cơ điện hoạt động trên trục thẳng đứng với cơ cấu truyền động.
Hình 2.4 Sơ đồ kết cấu â h y đĩ định ượng
2.3.3.3.Cấu tạo và nguyên tắc làm việc
Hình 2.5 áy định ượng ki u đĩ
Nguyên tắc hoạt động của hệ thống bao gồm đĩa 1 gắn cứng trên trục nhận chuyển động từ ô tô qua hộp giảm tốc và cặp bánh răng thẳng Liệu từ hộp chứa liệu 6 được dẫn qua cánh đảo 1 gắn trên trục, giúp điều chỉnh lượng liệu trên đĩa 1 Hệ thống ống chắn liệu 7 và 8 đóng vai trò quan trọng, trong đó ống 7 được cố định và có ren ở mặt ngoài.
Trong cấu trúc cơ khí, ống 7 được kết nối với ồng ngoài thông qua đầu hàn với đ i ốc 10, nơi có ren ăn khớp Đ i ốc 10 được hàn với ánh răng vòng 1, tương thích với bánh răng 1 Hệ thống truyền động qu y 11 kết hợp với cặp ánh răng nón 1 và bánh răng 1, cùng với 1 à đ i ốc, tạo nên sự chuyển động hiệu quả.
10 quy tắc ăn ren với ống 7 cố định, trong đó ống 8 có thể điều chỉnh cả quay và tiến dọc trục Việc thay đổi lượng liệu trên đĩa 1 cũng được thực hiện thông qua gạt 9, cho phép điều chỉnh vị trí của liệu trên đĩa 1 khi sử dụng ống tháo liệu.
Có 2 khả năng điều chỉnh năng suất :
- Th y đổi vòng quay c a trục ng đĩ 1
- Dịch chuy n vị trí ống 8 bằng tay quay 11
Năng suất c đĩ định ượng :
Năng suất c đĩ định ượng được t nh theo công thức:
Trong đó: ρ : hối ượng riêng c a hạt hoặc bột kg/m3 h : Chiều cao nâng ống tiếp liệu 8 so với đĩ n: Số vòng quay c đĩ , vòng/phút
R : Bán kính ống tiếp liệu 8, m
: Góc nghiêng tự nhiên c khối vật iệu khi chuy n động
Các áy đóng gói vật iệu
Máy đóng gói hoạt động theo nhịp sản xuất được tạo bởi ly hợp cơ cấu Man, giúp lực căng của cuộn bao gói thay đổi liên tục Để đảm bảo máy hoạt động chính xác, cần có cơ cấu điều hòa lực căng Ưu điểm của thiết kế này là hệ thống điều khiển đơn giản, với cảm biến quang phát hiện vạch định vị, cho phép bộ phận điều khiển phát lệnh cấp liệu và hàn hiệu quả Hàn dọc và hàn hai đầu được thực hiện bằng thanh kẹp, không cần hệ thống bù vi sai, từ đó nâng cao độ chính xác Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của loại máy này là năng suất không cao do thời gian chờ giữa các động tác của cơ cấu bị ảnh hưởng bởi quán tính.
Hệ thống đóng gói theo nhịp hoạt động liên tục là phương án phổ biến nhờ vào năng suất cao Tuy nhiên, hệ thống này thường gặp sai số ở vị trí cắt giữa các gói, do nhiều nguyên nhân như sai số hệ thống của máy và sai số ngẫu nhiên ở khoảng cách giữa hai vạch liên tiếp trên bao gói, có thể do biến dạng nhiệt hoặc in sai vị trí Để khắc phục vấn đề này, cần có cơ cấu bù trừ sai số, giúp duy trì sai số trong phạm vi cho phép Bên cạnh đó, việc áp dụng thuật toán điều khiển cũng là một phương pháp hiệu quả để giảm thiểu sai số.
Hình 2.7 Đóng gói iên tục
Kết luận
Qu các phương án trên nhó nghiên cứu chọn phương pháp th ng định ượng hình trụ và đóng gói hoạt động theo nhịp bởi các lý do sau:
- Phù hợp với khả năng, kiến thức đã học được
- Thực hiện đơn giản, dễ sử dụng
- Chi phí phù hợp với thực tế thị trường
CHƯƠNG : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ, TIẾN HÀNH
1 Các phương án định ượng
- Định ượng bằng vít tải: Ưu đi m: chính xác cao Nhược đi m: Khi gia công giá thành cao và khó
- Định ượng bằng mâm xoay:
Khi gia công giá thành thấp nhưng chi tiết chiếm diện tích lớn
- Định ượng bằng xi lanh
Khi gia công giá thành thấp và các cơ cấu dễ à hơn
Vì các phương án trên, nhóm nghiên cứu quyết định chọn định ượng bằng xy lanh à đề tài áy định ượng và đóng gói cà phê
Các phương án đóng gói
Sử dụng phương án đóng gói ằng dây điện trở nhiệt Ưu đi m: Nhỏ gọn, giá thành rẻ
Nhược đi m: Khó ki m soát nhiệt ượng
Công đoạn làm việc c a máy
Cấp liệu vào phễu định ượng lấy bao mở miệng bao cấp liệu vào bao đóng gói di chuy n tới vị trí cần thiết
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Tính toán, thiết kế phễu cấp bột
- Phễu trên được làm bằng inox tấm dày 2,5mm, hàn 4 tấm inox lại với nhau
- Lỗ trên rộng 90000mm, lỗ dưới rộng 10000mm, cao 230mm
Ta có th tích c a phễu:
B: Diện t ch đáy ớn, mm 2
B ’ : Diện t ch đáy nhỏ, mm 2 h: Chiều cao c a phễu, mm
M: Khối ượng V: Th tích t: Tỷ trọng
Do đó khối ượng cà phê à phễu có th chứ à:
Hộp định ượng
Vật liệu inox tấm dày 2,5mm
4.3 Tính toán, thiết kế ng định ượng
Vật liệu thép dạng ống dày 3mm và tấm inox 2,5mm
Ta có th tích c a ống định ượng:
Trong đó: r: Bán kính c a ống định ượng h: Chiều cao c a ống định ượng
M: Khối ượng V: Th tích t: Tỷ trọng
Do đó khối ượng cà phê à ống định ượng có th chứ à:
Vật liệu thép chữ V 5x5x3 mm
Vật liệu inox tấm dày 2,5mm
Vật liệu: - Thép chữ U dày 3mm
- Dây băng tải cao su
4.7 Tính toán động cơ cho ăng tải
T có động cơ: P dc = 50 Kgf.cm (v/p)
Ru o ăng tải có = 60 mm
1 vòng c Ru o qu y được chính là chu vi c a Rulo
Tải trọng c ăng tải là m = 2kg
Công suất yêu cầu c ăng tải:
Số vòng quay yêu cầu c ăng tải:
Tỷ số truyền: u = P Cđ / P Bđ
CHƯƠNG : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN MÁY
Nhóm nghiên cứu lựa chọn điều khi n máy bằng phương pháp d ng kh nén
5.2: Các dữ liệu đầu vào điều khi n
Các dữ liệu đầu vào:
Các phương án điều khi n:
- Khí nén thuần túy: Phức tạp, khó thiết kế và nhiều chi tiết
- Điện kh nén: Điều khi n phức tạp, khó th y đổi
- PLC kh nén: Đơn giản nhưng chi ph c o
- Vi điều khi n kh nén: Đơn giản chi phí thấp, đáp ứng tốt
File code CD đ nh kè
Khung máy
Vật liệu thép chữ V 5x5x3 mm
Hộp chứa bao
Vật liệu inox tấm dày 2,5mm
Băng tải
Vật liệu: - Thép chữ U dày 3mm
- Dây băng tải cao su
4.7 Tính toán động cơ cho ăng tải
T có động cơ: P dc = 50 Kgf.cm (v/p)
Ru o ăng tải có = 60 mm
1 vòng c Ru o qu y được chính là chu vi c a Rulo
Tải trọng c ăng tải là m = 2kg
Công suất yêu cầu c ăng tải:
Số vòng quay yêu cầu c ăng tải:
Tỷ số truyền: u = P Cđ / P Bđ
CHƯƠNG : THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN MÁY
Nhóm nghiên cứu lựa chọn điều khi n máy bằng phương pháp d ng kh nén
5.2: Các dữ liệu đầu vào điều khi n
Các dữ liệu đầu vào:
Các phương án điều khi n:
- Khí nén thuần túy: Phức tạp, khó thiết kế và nhiều chi tiết
- Điện kh nén: Điều khi n phức tạp, khó th y đổi
- PLC kh nén: Đơn giản nhưng chi ph c o
- Vi điều khi n kh nén: Đơn giản chi phí thấp, đáp ứng tốt
File code CD đ nh kè
Các dữ liệu đầu vào điều khi n
Các dữ liệu đầu vào:
Các phương án điều khi n:
- Khí nén thuần túy: Phức tạp, khó thiết kế và nhiều chi tiết
- Điện kh nén: Điều khi n phức tạp, khó th y đổi
- PLC kh nén: Đơn giản nhưng chi ph c o
- Vi điều khi n kh nén: Đơn giản chi phí thấp, đáp ứng tốt
File code CD đ nh kè
QUÁ TRÌNH THI CÔNG CHẾ TẠO
Các thiết bị sử dụng
Hình 4.1: T điều khi n tín hiệu điện
ạch hạ áp vdc-5vdc
Hình 4.2: T điều khi n khí nén
Module 8 Relay Kích H/L (12VDC) sử dụng nguồn 12VDC để hoạt động, cho phép người dùng lựa chọn chế độ kích hoạt High (1VDC) hoặc Low (0VDC) thông qua jumper trên mỗi relay Sản phẩm này phù hợp cho các thiết bị yêu cầu tín hiệu kích hoạt 1VDC.
Thông s kỹ thuật sản ph :
Điện áp nuôi ạch: 1 VDC
Dòng tiêu thụ: khoảng 00 A/1Re y
T n hiệu k ch: High 1 VDC hoặc Low 0VDC chọn ằng Ju per
Relay trên ạch: o Nguồn nuôi: 1 VDC o Tiếp đi đóng ngắt : 0VAC-10A hoặc 0VDC-10A
- Nguồn này nhằm mục đ ch cấp nguồn cho bộ relay và các nút nhấn
- Riêng cấp nguồn cho Arduino thì nguồn tổ ong này cần phải chuy n qua mạch hạ áp
- Điện Áp Đầu Vào : AC 220V ( Chân L và N )
- Điện Áp Đầu R : DC V A Chân dương V+ , Chân ss- GND : V- )
- Phạ vi điện áp đầu vào: 85 ~ 132VAC / 180 ~ 264VAC
- hả năng chống sốc: 10 ~ 00Hz, G 10 in / 1 chu kỳ, thời kỳ cho 60 phút ỗi trục
- Nhiệt độ hoạt động và độ : -10 ℃ ~ + 60 ℃, 20% ~ 90% RH
- Nhiệt độ ảo quản, nhiệt độ: -20 ℃ ~ + 85 ℃, 10% ~ 95RH
- Tiêu chu n n toàn đáp ứng các yêu cầu c UL101
- ạch này có tác dụng chuy n nguồn tổ ong vdc s ng vdc đ cấp nguồn cho Adruino
- Thay đổi điện áp bằng biến trở
Các loại nút ấm này thường được sử dụng trong công nghiệp hoặc các máy móc lớn cần nhiều công suất và đèn trạng thái Một số loại có đèn, trong khi những loại khác thì không Đối với loại không có đèn, chúng có hai chân như các loại khác, còn loại có đèn thì có ba chân, bao gồm một chân dương và một chân âm.
-Trong hộp t điện có nút nhấn: St rt, Stop,Reset.
Nút Nhấn
Rơ e công suất oại nhỏ - A với nhiều ode d ng cho điều khi n ogic và các ứng dụng về điều khi n công suất
Có nhiều oại: oại có đèn hi n thị hoạt động, oại công suất ớn, oại có diode, …
Chịu được điện áp tới 000 VAC
Đáp ứng được yêu cầu c nhiều ứng dụng
-V n điện từ khí nén AIRTAC 4V310-10 à oại van khí nén 3/2 có cổng vị tr và 1 đầu coi điện, thường được d ng đ điều khi n i nh kh nén
- Áp suất hoạt động: 0.15 - 0.8 MPa
- Loại v n hơi cử vị tr 1 Đầu Coi Điện
- Xuất Xứ: AIRTAC Đài Lo n
Loại v n nổi ật về độ tin cậy và hiệu suất c o
Van cụ Series F được thiết kế hiện đại, đáp ứng tối ưu nhu cầu của người sử dụng với độ tin cậy cao và giải pháp tiết kiệm chi phí Sản phẩm này có cấu trúc nhỏ gọn, cơ động và linh hoạt trong việc lắp đặt, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
• Hoàn toàn ằng vật iệu technopo y er PBT
• Tất cả ngõ kh được thiết kế ở ột ph
• Lưu ượng d nh nghĩ : 00 N /ph
• Nhiệt độ hoạt động: 0 – 50oC
Hình 6.1.6.3 Van hút chân không
- Áp suất vận hành tối đ 1 P
- Áp suất tối đ tuyệt đối 1 P
- Nhiệt độ hoạt động tối đ + 60 ° C
- Nhiệt độ hoạt động tối thi u -10 ° C
Hình 6.1.8 Xy nh định hướng và th nh r y trượt
Hình 6.1.9 Động cơ ăng tải
- Nhiệt độ hoạt động: 1 VDC – 24VDC
- D ng cho đốt nhiệt các oại: ni on, ốp,
Dây nhiệt có tác dụng: khi túi đã cho cà phê ột vào thì th nh dây nhiệt sẽ kẹp túi ại ằng nhiệt trở.
Quá trình thi công
Hình 6 .1 Đo và cắt vật iệu
Hình 6 Hàn và sơn các chi tiết máy
Hình 6.2.4 Thi công lắp đặt các thiết bị vào t
Hình 6.2.5 Lắp đặt các xy lanh và tiến hành đấu dây khí nén
Hình 6.2.6 Đấu nối dây điện từ t điều khi n
Hình 6.2.7 Sản ph m sau khi hoàn thiện phần điều khi n
ẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Hiệu quả kinh tế
Sau khi thiết kế và chế tạo máy đóng gói tự động, chúng ta nhận thấy rằng việc thay thế quy trình sản xuất thủ công bằng tự động hóa mang lại nhiều lợi ích Quá trình đóng gói và sản xuất trở nên đơn giản hơn, tiết kiệm công sức và thời gian, đồng thời giảm bớt căng thẳng cho người lao động Sản phẩm tạo ra có chất lượng đồng đều và thẩm mỹ hơn, giúp nâng cao năng suất một cách rõ rệt.
Đầu tư vào máy đóng gói tự động không tốn kém và mang lại hiệu quả kinh tế cao So với việc đóng gói bằng tay, máy móc chuyên dụng mặc dù đơn giản và giá thành thấp nhưng năng suất rất hạn chế và chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào tay nghề người sử dụng Máy đóng gói tự động giúp quy trình từ cấp nguyên liệu đến sản phẩm hoàn chỉnh trở nên dễ dàng, ai cũng có thể sử dụng Hệ thống định lượng tự động không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo độ chính xác cao, điều này rất quan trọng trong quy trình đóng gói Trong khi đóng gói bằng tay, việc định lượng từng gói thường dẫn đến sự không đồng đều và hao phí nhất định.
Trước đây, người lao động phải đóng gói từng sản phẩm một cách thủ công, sử dụng tay để cân chỉnh và lực ép từ chân hoặc tay để dán mép túi, dẫn đến việc tốn nhiều công sức và gây mệt mỏi Chất lượng sản phẩm hoàn toàn phụ thuộc vào tay nghề của người lao động, trong khi năng suất lại rất thấp.
Nói tóm lại, khi sử dụng máy đóng gói này sẽ mang lại những ưu đi m sau:
- Năng suất đóng gói c o hơn rất nhiều so với đóng gói ằng tay
- Sản ph m tạo r đều và đẹp hơn
- Việc sử dụng là rất đơn giản nhưng ng ại hiệu quả cao
Giá thành của máy không quá cao, việc đầu tư vào một chiếc máy trở nên dễ dàng hơn Máy có khả năng chế biến nhiều nguyên liệu khác nhau mà không cần phải thay thế phụ kiện.
- Không cần tay nghề c người o động
- Bảo trì bảo dưỡng dễ dàng, ít tốn kém An toàn, không gây nguy hi cho người sử dụng.
Hạn chế
Để hoàn thiện một hệ thống định lượng và đóng gói hiệu quả, cần phải đầu tư nhiều thời gian nghiên cứu nhằm đảm bảo tính ổn định cho hệ thống.
7 Hướng phát tri n đề tài:
Trong đề tài định lượng và đóng gói, chúng tôi đã phát triển một hệ thống và cải tiến các cơ cấu ổn định, nâng cao độ chính xác hơn.
- Ngoài ra, chúng tôi còn muốn nâng cao tính công nghệ bằng cách gắn cảm biến đ phát hiện lỗi khi các thiết bị hoạt động không ổn
Với thời gian và kiến thức có hạn, quá trình thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất cảm ơn sự góp ý quý báu từ các thầy, bạn bè và các sinh viên.
