Tài liệu Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh (đồ án tốt nghiệp xây dựng dân dụng và công nghiệp)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. TÀO QUANG BẢNG NGUYỄN PHƯỚC HUY NGUYỄN XUÂN THƯƠNG Đà Nẵng, 2020 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHOA CƠ KHÍ Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh 1. Họ và tên SV: Nguyễn Phước Huy Mã SV: 101150024 Lớp: 15C1A Điện thoại: 0935096674 Email: [email protected] 2. Họ và tên SV: Nguyễn Xuân Thương Mã SV: 101150147 C C Lớp: 15C1C Điện thoại: 0961628900 R L . T Email: [email protected] GV hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng. GV duyệt: PGS.TS. Đinh Minh Diệm. Nội dung tóm tắt ĐATN: U D Hiện nay, vấn đề về khí hậu và môi trường xung quanh là yếu đồ ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng chăn nuôi. Để khắc phục những hạn chế này cũng như góp phần nâng cao năng suất, chất lượng chăn nuôi chúng em đưa ra ý tưởng là áp dụng kỹ thuật để nuôi dưỡng, sinh hoạt, cân bằng môi trường xung quanh chuồng nuôi ở một điều kiện tốt cho sinh lý gà, giúp chúng phát triển tốt hơn và giảm khả năng dịch bệnh. Cụ thể, các chức năng chính của mô hình bao gồm: Cơ cấu cho ăn tự động, cơ cấu mái che tự động, cơ cấu rèm cửa tự động. Và ứng dụng các cảm biến môi trường (vd: Cảm biến mưa, Cảm biến nắng,…) để điều khiển các tính năng cân bằng nhiệt độ sinh hoạt như quạt mát, phun sương tạo độ ẩm. Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp: Thiết kế và chế mô hình trang trại gà thông minh. SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang iii THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH Nội dung đề tài đã thực hiện : Số trang thuyết minh: 74 trang. Số bản vẽ: 7A0; 3A1 Mô hình: 1 máy. Kết quả đã đạt được: 1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay. 2. Phân tích và lựa chọn các phương án thiết kế cho từng cơ cấu. 3. Thiết kế động học và sơ đồ nguyên lý của mô hình. 4. Tính toán các thông số kỹ thuật – Thiết kế động lực học cho từng cơ cấu. 5. Hệ thống điều khiển. 6. Chế tạo mô hình và đánh giá. Đà Nẵng, ngày 30 tháng 6 năm 2020. C C Sinh viên thực hiện R L . T Nguyễn Phước Huy Nguyễn Xuân Thương U D SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang iv THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành 01 Nguyễn Phước Huy 101150024 15C1A Công nghệ Chế tạo máy 02 Nguyễn Xuân Thương 101150147 15C1C Công nghệ Chế tạo máy 1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh. 2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện 3. Các dữ liệu ban đầu: - Kích thước của mô hình đồ án: 1500 x 700 x 800 mm. - Kích thước tính toán thực tế áp dụng: 15 x 7 x 4 m. - Loại hình nuôi gà: Nuôi gà sinh sản và hứng trứng. - Số lượng gà trên 1 đơn vị diện tích: 5-7 con /m2. 4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: a. Phần chung C C TT Họ tên sinh viên 01 Nguyễn Phước Huy 02 Nguyễn Xuân Thương R L . T U D Nội dung 1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay. 2. Phân tích và lựa chọn các phương án thiết kế cho từng cơ cấu. 3. Thiết kế động học và sơ đồ nguyên lý của mô hình. 4. Tính toán các thông số kỹ thuật – Thiết kế động lực học cho từng cơ cấu. 5. Hệ thống điều khiển. b. Phần riêng: TT Họ tên sinh viên 01 Nguyễn Phước Huy 02 Nguyễn Xuân Thương SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C Nội dung Không Không GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang v THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH 5. Các bản vẽ, đồ thị: a. Phần chung: TT Họ tên sinh viên 01 Nguyễn Phước Huy 02 Nguyễn Xuân Thương Nội dung - Bản vẽ sơ đồ động học: - Bản vẽ kết cấu khung giàn: - Bản vẽ chi tiết xích tải treo: - Bản vẽ lắp cơ cấu mái che: - Bản vẽ lắp cơ cấu kéo rèm cửa: - Bản vẽ lắp cụm xích tải treo và ray: - Bản vẽ lắp hệ thống cấp thức ăn: - Bản vẽ hệ thống điều khiển: b. Phần riêng: TT Họ tên sinh viên 01 02 Nội dung C C Nguyễn Phước Huy Nguyễn Xuân Thương R L . T 6. Họ tên người hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng 7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 8. Ngày hoàn thành đồ án: 1A0 1A0 1A0 1A0 1A0 1A0 1A0 3A1 Không Không Phần/ Nội dung: U D 17/02/2020. 30/06/2020. Trưởng Bộ môn …………………….. SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C Toàn phần Đà Nẵng, ngày tháng năm 2020. Người hướng dẫn GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang vi THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghệ chế tạo máy là ngành kĩ thuật vô cùng quan trọng trong sản xuất cơ khí, có nhiệm vụ đáp ứng nhu cầu thực tế nhờ thiết kế, chế tạo ra các chi tiết máy, các loại thiết bị máy móc để đáp ứng nhu cầu của mọi ngành sản xuất. Góp phần phát triển kinh tế trong nhiều lĩnh vực, tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng, giá trị vượt trội. Sớm nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp này, các nước phát triển như Đức, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc,... đã rất chú trọng phát triển ngành cơ khí chế tạo máy để phục vụ quá trình công nghiệp hóa, không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang các nước khác. Hiện nay, Việt Nam chúng ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Một trong những chủ trương của Nhà nước ta hiện nay là công nghiệp hóa trong nông nghiệp, đưa máy móc thiết bị vào phục vụ các hoạt động trong sản xuất nông nghiệp nhằm nâng cao năng suất và giảm nhẹ sức lao động của con người. C C Chính vì thế, là sinh viên chuyên ngành cơ khí chế tạo máy, chúng em mong muốn vận dụng những kiến thức đã học từ ghế nhà trường vào thực tế cuộc sống để góp phần vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nước. R L . T Sau khi tìm hiểu và bàn luận trao đổi các ý tưởng, chúng em đi đến quyết định chọn đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh”. Qua đây giúp chúng ta có cái nhìn rõ nét hơn về việc áp dụng máy móc và tự động hóa trong lao động sản xuất nói chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng. U D Trong quá trình thực hiện Đồ án, ngoài sự nổ lực của bản thân là sự giúp đỡ vô cùng nhiệt thành của thầy Tào Quang Bảng cũng như các thầy xưởng cơ như thầy Vũ Duy Thuần, thầy Trần Văn Tiến, thầy Nguyễn Tấn Minh để chúng em hoàn thành tốt đồ án này. Tuy nhiên do kiến thức và khả năng còn có hạn nên khó tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn sinh viên để Đồ án của chúng em được hoàn chỉnh hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Đà Nẵng, ngày 30 tháng 06 năm 2020. Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Phước Huy SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Nguyễn Xuân Thương Trang vii THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH LỜI CAM ĐOAN Nhóm chúng em gồm Nguyễn Phước Huy và Nguyễn Xuân Thương thực hiện đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh” trên cơ sở các loại máy có chức năng tương tự hiện có trên thị trường và tìm hiểu qua các tài liệu trên internet, để thiết kế máy phù hợp với mục đích, quy mô sử dụng. Trong đề tài tốt nghiệp này của nhóm chúng em, chúng em cam đoan tự thực hiện dưới sự góp ý, giúp đỡ trực tiếp từ thầy Tào Quang Bảng - khoa cơ khí. Với đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh” chúng em cam đoan tự thiết kế, tự chế tạo mô hình, nếu có sự tranh chấp chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Đà Nẵng, ngày 30 tháng 06 năm 2020. Sinh viên thực hiện C C Nguyễn Phước Huy Nguyễn Xuân Thương R L . T U D SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang viii THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.......................................................... I NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN............................................................ II TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................III NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ........................................................................... V LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ VII LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... VIII DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ................................................................... XIII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY. .....1 1.1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY:............................ 1 1.1.1. Đặt vấn đề: ............................................................................................................1 1.1.2. Mục tiêu đề tài, ý nghĩa thực tiễn: .........................................................................3 C C 1.2. TỔNG QUAN MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH: .............................. 3 1.2.1. Phương án giải quyết: ........................................................................................... 3 R L . T 1.2.2. Các bộ phận của mô hình:.....................................................................................3 1.2.3. Các thiết bị điện tử được sử dụng: ........................................................................4 U D a. Cảm biến nhiệt độ LM35: ............................................................................................ 4 b. Cảm biến độ ẩm không khí:......................................................................................... 4 c. Cảm biến mưa: .............................................................................................................5 d. Bơm phun sương: ........................................................................................................5 e. Bộ điều khiển từ xa RF: ............................................................................................... 6 1.2.4. Nguyên lý hoạt động:............................................................................................. 6 1.3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG: ......................................................... 7 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ...............8 2.1 YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ: ............................................8 2.1.1 Yêu cầu của đề tài: .................................................................................................8 2.1.2 Thông số thiết kế .....................................................................................................8 2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN: ................................................8 2.2.1 Phương án đóng mở mái che: ................................................................................8 a. Mái che dạng bạt xếp: ..................................................................................................8 b. Mái che dạng xếp chồng: ............................................................................................. 9 c. Lựa chọn phương án mái che: ...................................................................................10 SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang ix THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH 2.2.2 Phương án đóng mở rèm cửa: ..............................................................................10 a. Rèm cửa dạng lá dọc:.................................................................................................10 b. Rèm cửa dạng cuốn: ..................................................................................................12 c. Lựa chọn phương án rèm cửa: ...................................................................................13 2.2.3 Phương án cung cấp thức ăn: ..............................................................................14 a. Cung cấp thức ăn bằng tay:........................................................................................ 14 b. Cung cấp thức ăn dạng phễu: ....................................................................................15 c. Cơ cấu cung cấp thức ăn tự động: .............................................................................15 d. Lựa chọn phương án cấp thức ăn: .............................................................................17 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÔ HÌNH ..................18 3.1. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU MÁI CHE: ....................................................... 18 C C 3.1.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu. ............................................................. 18 3.1.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................18 R L . T 3.1.3. Nguyên lý hoạt động:........................................................................................... 18 3.2. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU RÈM CỬA: ..................................................... 19 U D 3.2.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu: ............................................................. 19 3.2.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................19 3.2.3. Nguyên lý hoạt động:........................................................................................... 19 3.3. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CẤP THỨC ĂN: .............................................20 3.3.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu: ............................................................. 20 3.3.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................20 3.3.3. Nguyên lý hoạt động:........................................................................................... 21 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT - THIẾT KẾ ĐỘNG LỰC HỌC CHO CƠ CẤU ......................................................................................... 22 4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU MÁI CHE: ...................................................... 22 4.1.1. Tính toán thiết kế kết cấu kim loại dầm chính: ...................................................22 4.1.2. Tính toán tải trọng: .............................................................................................. 24 4.1.3. Phân tích động lực học cơ cấu kéo mái che: ....................................................... 25 4.1.4. Tính chọn ray dẫn hướng: ...................................................................................26 4.1.5. Tính chọn bánh xe: .............................................................................................. 26 4.1.6. Tính chọn dây cáp: .............................................................................................. 27 4.1.7. Tính chọn tang quấn cáp: ....................................................................................28 SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang x THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH 4.1.8. Chọn động cơ: .....................................................................................................29 4.1.9. Phân phối tỷ số truyền: ........................................................................................ 31 4.1.10. Thiết kế bộ truyền đai: ....................................................................................... 32 4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐÓNG MỞ RÈM CỬA: .................................35 4.2.1. Tính toán tải trọng: ............................................................................................. 35 4.2.2. Phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm cửa: .............................................36 4.2.3. Tính chọn dây cáp: .............................................................................................. 37 4.2.4. Tính chọn tang quấn cáp: ....................................................................................38 4.2.5. Chọn động cơ: .....................................................................................................39 4.2.6. Phân phối tỷ số truyền:........................................................................................ 40 4.2.7. Thiết kế bộ truyền xích: ....................................................................................... 41 4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CUNG CẤP ĂN: ............................................44 C C 4.3.1. Tính toán động học vít tải: ..................................................................................44 4.3.1.1. Tính toán thông số của vít tải: ..........................................................................44 R L . T 4.3.1.2. Chọn động cơ, hộp giảm tốc:............................................................................46 4.3.1.3. Tính toán hộp giảm tốc (chọn hộp giảm tốc khai triển 2 cấp) ......................... 47 U D 4.3.2. Tính toán thiết kế xích treo vận chuyển thức ăn: ................................................49 CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC CƠ CẤU TRONG MÔ HÌNH ...53 5.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN: .....................................53 5.1.1 Phương án điều khiển bằng PLC: ........................................................................53 5.1.2 Điều khiển bằng vi điều khiển Arduino: ............................................................... 54 5.1.3 Sử dụng hệ thống điều khiển bằng điện khí nén: .................................................54 5.1.4 So sánh chọn phương án: ..................................................................................... 55 5.2 THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH: .............................................................................55 5.2.1 Xử lý tín hiệu từ các cảm biến, bộ điều khiển từ xa: ............................................55 5.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu đóng mở mái che: .......................................59 5.2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu đóng mở rèm cửa:.......................................61 5.2.4 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu cấp thức ăn: ................................................63 CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ .............................................66 6.1. MÔ HÌNH THIẾT KẾ: ........................................................................................... 66 6.1.1. Mô hình cơ cấu đóng mở mái che: ......................................................................66 6.1.2. Chế tạo các chi tiết trong cơ cấu đóng mở mái che:...........................................66 SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xi THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH 6.2 ĐÁNH GIÁ TỔNG THỂ VỀ THIẾT KẾ:................................................................ 71 6.2 KẾT QUẢ CỦA NHÓM: ........................................................................................ 71 KẾT LUẬN ..................................................................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 74 C C R L . T U D SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xii THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ BẢNG 4.1: Thông số hình học của sắt I150x125. BẢNG 4.2: Bảng tra hệ số ma sát theo vật liệu. BẢNG 4.3 Thông số kỹ thuật của ray P15. BẢNG 4.4: Hệ số an toàn sử dụng cáp. BẢNG 4.5: Thông số cáp được chọn cho cơ cấu đóng mở mái che. BẢNG 4.6: Quan hệ tương ứng giữa chế độ làm việc và hệ số đường kính e. BẢNG 4.7: Thông số động cơ kéo mái che. BẢNG 4.8: Quan hệ giữa vận tốc nâng và chế độ làm việc tương ứng. BẢNG 4.9: Thông số cáp được chọn cho cơ cấu kéo rèm. BẢNG 4.10: Quan hệ giữa chế độ làm việc và giá trị hệ số đường kính e tương ứng. BẢNG 4.11: Thông số động cơ kéo rèm được chọn. C C BẢNG 4.12: Thông số xích được chọn cho cơ cấu kéo rèm. BẢNG 4.13: Thông số động cơ được chọn cho vít tải chuyển thức ăn. R L . T BẢNG 4.14: Bảng đặc tính của hộp giảm tốc. HÌNH 1.1: Trang trại nuôi gà hiện nay. U D HÌNH 1.2: Trang trại nuôi gà thực tế. HÌNH 1.3: Sơ đồ các bộ phận của mô hình. HÌNH 1.4: Cảm biến nhiệt độ LM35. HÌNH 1.5: Cảm biến độ ẩm. HÌNH 1.6: Bơm phun sương. HÌNH 1.7: Bộ điều khiển RF. HÌNH 1.8: Cung cấp đủ ánh sáng cho gà ban đêm. HÌNH 2.1: Mái che dạng bạt xếp. HÌNH 2.2: Mái che xếp chồng trong nhà xưởng. HÌNH 2.3: Rèm cửa dạng lá dọc. HÌNH 2.4: Mô hình 3D rèm cửa dạng lá dọc. HÌNH 2.5: Rèm cửa dạng cuốn. HÌNH 2.6: Rèm Roman. HÌNH 2.7: Cho gà ăn bằng tay. HÌNH 2.8: Sử dụng các phễu gia cầm để cho gà ăn. HÌNH 2.9: Vận chuyển thức ăn lên bồn chứa chứa thức ăn bằng vít tải. SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xiii THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH HÌNH 2.10: Vận chuyển thức ăn đến các phễu. HÌNH 2.11: Tổng thể mô hình cung cấp thức ăn tự động. HÌNH 3.1: Sơ đồ nguyên lý đóng mở mái che. HÌNH 3.2: Sơ đồ nguyên lý đóng mở rèm cửa. HÌNH 3.3: Sơ đồ vận chuyển thức ăn bằng vít tải. HÌNH 3.4: Cơ cấu xích tải treo. HÌNH 3.5: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu cấp thức ăn. HÌNH 4.1: Các thông số mặt cắt ngang của dầm chính mái che. HÌNH 4.2: Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở mái che. HÌNH 4.3: Hình dáng và kích thước ray chuyên dùng. HÌNH 4.4: Mặt cắt ngang của đai. HÌNH 4.5: Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm. C C HÌNH 4.6: Minh họa cánh vít tải. HÌNH 4.7: Sơ đồ phân tích động học cơ cấu vít tải gạo. R L . T HÌNH 4.8: Hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp. HÌNH 4.9a: Xích tải treo được áp dụng trong thực tế. U D HÌNH 4.9b: Kích thước mặt cắt ngang của ray xích tải treo. HÌNH 4.10: Kích thước xích tải treo. HÌNH 4.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ray và xích tải treo. HÌNH 5.1: Sơ đồ điều khiển bằng PLC. HÌNH 5.2: Vi điều khiển Arduino. HÌNH 5.3: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ kéo mái che. HÌNH 5.4: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ mái che I. HÌNH 5.5: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ mái che II. HÌNH 5.6: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa. HÌNH 5.7: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa I. HÌNH 5.8: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa II. HÌNH 5.9: Sơ đồ khối điều khiển cơ cấu cho ăn. HÌNH 5.10: Sơ đồ đấu nối PLC của cơ cấu cấp thức ăn. HÌNH 5.11: Chương trình ngôn ngữ Ladder điều khiển cơ cấu cấp thức ăn. HÌNH 6.1: Bản vẽ lắp cơ cấu đóng mở mái che. HÌNH 6.2: Bánh xe dẫn động mái che. SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xiv THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH HÌNH 6.3: Mặt cắt ngang của ray P15. HÌNH 6.4: Kích thước tang quấn cáp kéo mái che. HÌNH 6.5: Bản vẽ lắp cơ cấu đóng mở rèm. HÌNH 6.6: Kích thước trục tang quấn cáp. HÌNH 6.7: Kích thước tang quấn cáp kéo rèm. HÌNH 6.8: Bản vẽ lắp hệ thống cung cấp thức ăn. HÌNH 6.9: Kích thước trục lắp nhông. HÌNH 6.10: Kích thước phễu chứa thức ăn. HÌNH 6.11: Kích thước lõi cơ cấu cấp phôi tự động. HÌNH 6.12: Kích thước vỏ cơ cấu cấp phôi tự động. C C R L . T U D SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang xv THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY. 1.1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay: 1.1.1. Đặt vấn đề:  Chăn nuôi gà đang là một trong những nghề sản xuất truyền thống lâu đời và mang lại hiệu quả thu nhập cao đối với người nông dân Việt Nam hiện nay. Hàng năm lượng gà thịt được cung cấp lên đến 450 nghìn tấn và khoảng 3,5 tỷ quả trứng, mặc dù tình trạng chăn nuôi gà trong nước còn đang ở mức nhỏ, phân tán và còn tương đối lạc hậu, năng xuất không cao. C C  Thị trường chăn nuôi và tiêu thụ gà thịt tại Việt Nam cũng không ngừng phát triển, lượng thịt gà hàng năm trong chăn nuôi chiếm khoảng 14- 15% trong tổng khối R L . T lượng thịt hơi các loại (thịt lợn chiếm 75-76%). Theo số liệu của Tổng Cục thống kê, năm 2019 sản lượng thịt, trứng gà đạt cao nhất; khối lượng thịt gà là 471,7 ngàn tấn và U D số lượng trứng là 3,5 tỷ quả. Những điều này cho thấy khả năng phát triển và chăn nuôi gà là rất tốt. Hình 1.1 – Trang trại nuôi gà hiện nay SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang 1 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH  Tuy nhiên, hiện nay phần lớn nguồn cung đến từ các trang trại kinh doanh hộ gia đình với hình thức chăn nuôi còn khá thủ công, quy mô nhỏ năng suất không cao và còn nhiều bất cập như:  Dễ bị dịch bệnh.  Khí hậu không ổn định ảnh hưởng đến chất lượng gà nuôi.  Cần nhiều nhân công nếu tăng quy mô lớn.  Khó kiểm soát được dịch bệnh.  Cần nhiều thời gian để chăm sóc. Trong đó vấn đề về khí hậu và môi trường xung quanh là yếu đồ ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng chăn nuôi. Để khắc phục những hạn chế này cũng như góp phần nâng cao năng suất, chất lượng chăn nuôi tụi em đưa ra ý tưởng là áp dụng kỹ thuật để cân bằng môi trường xung quanh chuồng nuôi ở một điều kiện tốt cho sinh lý gà, giúp chúng phát triển tốt hơn và giảm khả năng dịch bệnh. C C R L . T U D Hình 1.2 - Trang trại nuôi gà thực tế. SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang 2 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH 1.1.2. Mục tiêu đề tài, ý nghĩa thực tiễn: Mục tiêu: Giữ được điều kiện phát triển tốt cho gà. Giảm sự tiếp xúc của con người (đây là một trong những nguyên do lây bệnh cho gà). Có các cơ cấu tự động giảm được nhân công. Có thể điều khiển từ xa, tránh tiếp xúc gây stress cho gà. Ý nghĩa về mặt khoa học: Thiết kế máy thành công giúp người nuôi gà bớt mệt nhọc trong công việc và tạo điều kiện thuận lợi nhất để gà phát triển. Ý nghĩa về mặt thực tiễn: Nâng cao năng suất cho các trang trại gà nuôi lấy trứng, lấy thịt cho thị trường. C C 1.2. Tổng quan mô hình trang trại gà thông minh: 1.2.1. Phương án giải quyết: R L . T  Sử dụng các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến mưa để lấy dữ liệu từ môi trường. U D  Thông qua dữ liệu nhận được từ cảm biến để điều khiển các cơ cấu chấp hành như đèn sưởi ấm, quạt làm mát, rèm chắn, cơ cấu phun sương, mái che.  Dùng ác cơ cấu điều khiển từ xa để kéo rèm cửa thông thoáng, đóng mở mái che.  Dùng phương pháp điều khiển tự động để điều khiển hệ thống cho ăn theo chu trình. 1.2.2. Các bộ phận của mô hình: Hình 1.3 – Sơ đồ các bộ phận của mô hình SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang 3 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH 1.2.3. Các thiết bị điện tử chính được sử dụng: a. Cảm biến nhiệt độ LM35: Hình 1.4 – Cảm biến nhiệt độ LM35 LM35 có độ chuẩn xác hơn kém 0,4°C ở nhiệt độ phòng bình thường và hơn kém 0,8°C trong khoảng 0°C đến +100°C. Một đặc tính quan trọng hơn của cảm biến này là nó chỉ thu được 60 microamps từ nguồn cung ứng và có khả năng tự sưởi ấm thấp. Một số tính chất của cảm biến LM35: C C + Đầu ra của cảm biến này thay đổi diễn tả tuyến tính. R L . T + Điện áp ra của cảm biến IC này tỉ lệ với nhiệt độ Celsius. + Điện áp hoạt động từ -55˚ đến + 150˚C. U D + Được vận hành dưới 4 tới 30V. + Xử lý tín hiệu LM35 bằng mạch điện tử để đưa vào bộ điều khiển. b. Cảm biến độ ẩm không khí: Thông số kỹ thuật: + Điện áp hoạt động: 3.5 ~ 5.5V. + Dòng điện tối đa khi sử dụng: 10mA. + Đọc độ ẩm từ 0-100% sai số 2%. + Nhiệt độ: -20 ~ 800C sai số 0,10C. + Kích thước: đường kính 16mm, dài 98mm. + 4 dây tín hiệu dài 20 inch. + Khối lượng: 82,64g. + Địa chỉ I2C: 05C. SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C Hình 1.5 – Cảm biến độ ẩm GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang 4 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH c. Cảm biến mưa:  Thông số kỹ thuật: + Điện áp sử dụng: 5VDC. + Kích thước tấm cảm biến mưa: 54 x 40mm. + Kích thước board PCB: 30 x 16mm. + Tín hiệu đầu ra: Digital TTL (0VDC / 5VDC) và đầu ra Analog A0 trả giá trị điện áp tuyến tính theo lượng nước tiếp xúc với cảm biến. + Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra. + Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp. + LED sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt.  Chế độ kết nối: + VCC: Nguồn; GND: Đất + D0: Đầu ra tín hiệu TTL chuyển đổi. R L . T + A0: Đầu ra tín hiệu Analog. d. Bơm phun sương: U D  Thông số kỹ thuật dự kiến: 24VDC.  Áp suất hoạt động: 1,5 bar - 4,0 bar.  Lưu lượng nước: C C  Tầm phun (bán kính): 20 - 40 l/h. 1,0 - 1,2m.  Nên sử dụng ở mức áp 1,75 bar để phát huy tối đa hiệu quả.  Khoảng cách gắn đầu phun: 1,2 - 1,5m (hoặc mỗi cây gắn 1 đầu phun)  Vật liệu: nhựa cao cấp. Hình 1.6 – Bơm phun sương. SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang 5 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH e. Bộ điều khiển từ xa RF:  Thông số kỹ thuật: - Bộ thu/phát tín hiệu RF 1 kênh. - Nguồn cấp: 12V DC/AC. - Dòng cấp: 450 - 1A. - Công suất: 750W. Hình 1.7 – Bộ điều khiển RF. - Tần số hoạt động: 315MHz. - Tầm hoạt động: 50m xuyên vật cản (tùy thuộc môi trường sóng điện từ). 1.2.4. Nguyên lý hoạt động: Các cảm biến sẽ nhận tín hiệu từ môi trường thông qua bộ xử lý để điều khiển các cơ cấu chấp hành. Khi nhiệt độ xuống thấp hơn ngưỡng cho phép bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu bật đèn để sưởi ấm, kéo rèm che chắn lại. C C R L . T Khi nhiệt độ cao hơn ngưỡng cho phép, bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu bật quạt làm mát để giảm nhiệt độ. U D Khi độ ẩm không khí xuống thấp, bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu để bộ phun sương hoạt động. Ngoài ra còn có thể điều khiển một số cơ cấu cho ăn hay đóng cửa, đóng rèm thông qua bộ điều khiển từ xa nhằm tránh tiếp xúc với gà, giảm khả năng lây bệnh. SVTH: Nguyễn Phước Huy - 15C1A Nguyễn Xuân Thương - 15C1C GVHD: TS. Tào Quang Bảng Trang 6