Tài liệu THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY LÀM GIÁ ĐỖ TỰ ĐỘNG

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY LÀM GIÁ ĐỖ TỰ ĐỘNG 1. Đặt vấn đề Trong thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa, khi người phụ nữ đều bộn bề với công việc ít có thời gian chăm lo cho gia đình nhất là việc nội trợ. Nhiều người muốn nấu cho gia đình những món ăn ngon với những thực phẩm sạch, nhiều chất dinh dưỡng. Một trong những thực phẩm có nhiều chất dinh dưỡng là giá đỗ. Tuy nhiên, hiện nay giá đỗ trên thị trường được phát hiện đã sử dụng thuốc kích thích có nguồn gốc không rõ ràng và gây độc hại cho cơ thể, nên không ít người tiêu dùng e ngại không dám ăn giá đỗ. Chính vì vậy yêu cầu cần có một thiết bị giúp cho chị em phụ nữ tự làm cho gia đình những cây giá đỗ tươi ngon, sạch và đảm bảo chất dinh dưỡng. Thực tế, trên thị trường hiện nay có rất nhiều thiết bị làm giá đỗ tự động với quy mô gia đình được sản xuất trong nước với nhiều mẫu mã, chức năng riêng biệt với giá cả rất cạnh tranh như thiết bị làm rau giá sạch tự động GV-102... Hình 1: Thiết bị làm rau giá sạch tự động GV-102 phiên bản công nghiệp Tuy nhiên, thiết bị này chủ yếu vẫn sử dụng phương pháp tưới nước, tăng độ ẩm cho giá đỗ bằng thủ công. Chưa có tích hợp với hệ thống tự tưới nước, cài đặt thời gian tưới nước, tổng thời gian làm rau giá đỗ. Việc tạo ra một sản phẩm có chức năng khắc phục những nhược điểm trên là yếu tố hết sức cần thiết. Một sản phẩm được sản xuất do nhóm tác giá là các bạn sinh viên khoa Điện tử - Tin học trường Đại học Sao Đỏ nghiên cứu, thiết kế đã mang lại cho các phụ nữ có nhiều thời gian cho công việc mà vẫn đảm bảo có những món ăn ngon, đầy đủ chất chất dinh dưỡng, hợp vệ sinh và sức khỏe gia đình. Bài báo sau đây trình bày phương pháp thiết kế máy làm giá đỗ tự động do nhóm sinh viên khoa Điện tử - Tin học trường Đại học Sao Đỏ thiết kế. 2. Phân tích hệ thống. Dựa theo các bước làm giá đỗ thủ công, chúng ta thấy rằng để làm được ra sản phẩm giá đỗ sử dụng trong các món ăn hằng ngày được trải qua các bước cụ thể như hình 2. Chuẩn bi nguyên liệu Ngâm hạt ủ đỗ Đánh giá chất lượng sản phẩm Kỹ thuật ra giá đỗ Chăm sóc đỗ khi ủ Hình 2: Sơ đồ các bước làm giá đỗ Để làm máy giá đỗ tự động nhóm tác giả kế thừa các công đoạn mà các phụ nữ vẫn thường dùng. Tuy nhiên, theo công đoạn trên thì bước ủ đỗ và chăm sóc đỗ khi ủ là công đoạn quan trọng nhất và chiếm nhiều thời gian và ảnh hưởng lớn đến chất lượng của sản phẩm. Vì vậy, nhóm tác giả đã thực hiện 2 công đoạn này hoàn toàn tự động cụ thể như sau. Sản phẩm “máy làm giá đỗ tự đông” được thiết kế theo kiểu module hóa. Máy làm giá đỗ được thiết kế với sự kết hợp của truyền thống và hiện đại. Với bộ phận chính theo truyền thống đó là thùng trụ rỗng. Bên ngoài là khối hình hộp giúp cho thùng chứa giá có một vị trí vững chắc tránh đổ khi có sự tác động của bên ngoài. Ngoài ra sản phẩm còn được bố trí thêm một ngăn chứa nước, máy bơm và bộ phận điều khiển. Phía trên là bộ điều khiển gồm các nút bấm điều khiển cài đặt thời gian và màn hình hiển thị LCD để hiển thị thời gian làm việc của máy từ khi bắt đầu ủ đến khi ra giá. Thời gian tưới nước, ngâm giá đỗ sẽ được người dùng cài đặt lúc bắt đầu ủ. Việc này hoàn toàn tự động nhờ bộ điều khiển bên trong máy. Dựa theo nguyên lý làm máy giá đỗ như trên nhóm tác giả đưa ra sơ đồ khối điều khiển khâu tự động trong máy như hình 3. Bộ xử lý trung tâm Công suất Hiển thị Nút bấm Cơ cấu chấp hành Hình 3: Sơ đồ khối bộ điều khiển máy làm giá đỗ tự động - Nút bấm: Cài đặt thời gian trong ngày thứ nhất và thứ hai: mỗi ngày ngâm nước một lần khoảng trong thời gian 5 phút và tưới nước 5 lần (khoảng 5 giờ tưới một lần, kể cả ban đêm). Vì trong quá trình nảy mầm các hạt đỗ thường sinh ra một nhiệt lượng và cần nước để thực hiện các phản ứng hóa sinh trong hạt. Trong ngày thứ ba và thứ tư: mỗi ngày tưới 3 lần vào buổi sáng, trưa và tối, mỗi lần 15 phút. Đến ngày thứ năm thì ra giá. Trước khi dỡ giá, tưới nước trong 1 giờ vào buổi sáng, giá sẽ giòn, tươi lâu. - Bộ xử lý trung tâm: nhận dữ liệu từ nút bấm và xử lý dữ liệu, kết hợp với bộ tạo thời gian thực để điều khiển khối công suất điều khiển động cơ bơm tưới nước và ngâm giá đỗ. - Công suất: nhận dữ liệu điều khiển từ bộ xử lý trung tâm, cách ly dữ liệu giữa bộ xử lý trung tâm với cơ cấu chấp hành đảm bảo máy hoạt động ổn định. - Cơ cấu chấp hành: là một máy bơm nước để tưới nước cho giá và ngâm giá đỗ. - Hiển thị: hiển thị thời gian, thông số hoạt động của máy. 3. Lựa chọn thiết bị và thiết kế hệ thống 3.1. Lựa chọn thiết bị lập trình (AVR 8) Vi điều khiển Atmega8 thuộc họ vi điều khiển 8 bit công suất thấp của hãng Atmel, được thiết kế theo kiến trúc RISC với tần số hoạt động 16 MHz, và đầy đủ các thành phần ngoại vi như Timer, Counter, Real Time, PWM, ADC, USART, SPI, Bộ so sánh on-chip, capacitive Touch. Vì vậy, Atmega8 được dùng nhiều trong ứng dụng điều khiển động cơ, điều khiển các thiết bị đo, điều khiển công nghiệp...Sơ đồ chân và cấu trúc chân của vi điều khiển Atmega 8 trong hình 4. Hình 4: Sơ đồ chân và cấu trúc chân vi điều khiển Atmega8 3.2. Lựa chọn động cơ bơm nước Để thực hiện tưới nước cho giá đỗ nhóm tác giả sử dụng động cơ ngâm trong nước. Với điện áp cung cấp từ 220-240AC, công suất 5W, tần số hoạt động 50Hz, tốc độ dòng chảy 320lít/giờ, kích thước 45x43x30mm, trọng lượng 300g đáp ứng yêu cầu của máy làm giá đỗ kích thước nhỏ gọn, sử dụng điện áp lưới dân dụng, tốc độ dòng chảy phù hợp. Hình 5: Động cơ bơm nước trong máy làm giá đỗ 4. Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm 4.1 Kết quả nghiên cứu - Sơ đồ mạch điện điều khiển: Mạch điện điều khiển gồm 2 phần: khối nguồn dùng IC7805 ổn áp tạo điện áp 5v cấp cho vi điều khiển và khối xử lý trung tâm. Khối xử lý trung tâm được thiết kế cách ly với tải bằng IC cách ly quang PC817 đảm bảo vi điều khiển không bị nhiễu khi động cơ bơm nước hoạt động. Trong mạch xử lý trung tâm có kết hợp với IC DS1307 để tạo thời gian thực cho máy hoạt động chính xác. Sơ đồ nguyên lý mạch điện được thể hiện trong hình 6. Hình 6: Sơ đồ mạch điện nguyên lý của máy làm giá đỗ - Sản phẩm mạch in trên thiết kế( Hình 7): Hình 7: Sơ đồ mạch in trên thiết kế 3D 4.2. Kết quả thực nghiệm. - Sản phẩm sau khi thực hiện: Phên giữ đỗ tạo độ thông thoáng và cách ly với phần đáy thoát nước của máy đảm bảo về nhiệt độ, O2, CO2, H2O, độ nén để giá đỗ phát triển tốt. Hình 9: Phên máy giá đỗ Hình 10: Sản phẩm giá đỗ sau 1, 2 ngày thực hiện Hình 11: Rau giá đỗ ngày thứ 4,5 Hình 12: Rau giá đỗ khi được làm sạch Kết luận Với sản phẩm là máy làm giá đỗ tự động. Bài báo đã trình bày được các bước làm giá đỗ dựa trên phương pháp thủ công từ đó đề ra được biện pháp tự động hóa một số khâu như ủ đỗ và chăm sóc khi ủ đỗ giúp các bà các mẹ tiết kiệm được thời gian nội trợ của mình mà vẫn tạo được các món ăn ngon, đảm bảo chất dinh dưỡng, an toàn vệ sinh thực phẩm. Sản phẩm khi hoàn thiện đảm bảo dễ thoát nước, thông thoáng giúp tăng lượng oxy thải CO2 ra ngoài nhanh nhất giúp quá trình hô hấp được tốt nhất, đảm bảo độ nén phù hợp, dễ vệ sinh và không tốn vật liệu tiêu hao. Tài liệu tham khảo [1]. Máy làm giá sạch đa năng GV-102 - Phiên bản tự động được sản xuất tại Việt Nam do giảng viên Đỗ Ngọc Chung (ĐH Công nghệ - ĐHQG Hà Nội) [2]. Ngô Diên Tập (2001), Vi điều khiển với lập trình C, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội. [3]. Đỗ Đức Trí (2010), Giáo trình điện tử thực hành, NXB Đại học Quốc Gia TPHCM. [4].Http://codientu.org/threads/3729/ [5]. Http://www.hocavr.com/