Giới thiệu dự án

Thị trường F&B (Food & Beverage) tại Việt Nam đang chứng kiến tốc độ tăng trưởng vượt bậc với giá trị ước tính đạt trên 600.000 tỷ VNĐ, trong đó văn hóa thưởng thức cà phê phin truyền thống chiếm tới hơn 65% thị phần tiêu thụ nội địa. Tuy nhiên, quy trình pha chế cà phê phin thủ công bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng: nhiệt độ nước không ổn định (thường tụt xuống dưới $80^\circ\text{C}$ khi gặp thời tiết lạnh), lực nén bột cà phê không đồng đều gây hiện tượng nghẽn dòng hoặc chiết xuất thiếu (under-extraction), và thời gian chờ đợi kéo dài từ 7–10 phút/ly làm giảm năng suất phục vụ tại các chuỗi cửa hàng giờ cao điểm.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo máy pha cà phê dạng phin tự động" do sinh viên Hoàng Văn Nghĩa thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Tuấn tại Đại học Đông Á giải quyết trực tiếp bài toán tự động hóa quy trình pha chế phin truyền thống bằng giải pháp cơ điện tử tích hợp. Đồ án kết hợp vi điều khiển chuyên dụng, hệ thống cảm biến nhiệt độ thời gian thực và cơ cấu chấp hành cơ khí chính xác nhằm chuẩn hóa chất lượng từng tách cà phê.

+-------------------------------------------------------------------------+
|                HỆ THỐNG MÁY PHA CÀ PHÊ PHIN TỰ ĐỘNG                     |
+-------------------------------------------------------------------------+
|  [Khối Cảm Biến]       [Khối Xử Lý Trung Tâm]      [Khối Cơ Cấu Chấp Hành]  |
|  - LM35 Precision  --> - PIC16F877A (20MHz)   -->  - Mạch Đảo Chiều Động Cơ |
|  - Limit Switches      - Harvard Architecture      - Van Xả Điện Từ 220VAC  |
|  - Nút bấm User I/O    - 10-bit ADC Module         - Cánh Khuấy & Băng Tải  |
|                        - LCD 16x2 Interface        - Bộ Gia Nhiệt Siêu Tốc  |
+-------------------------------------------------------------------------+

Mục tiêu dự án

  1. Thiết kế phần cứng cơ khí & mạch điều khiển: Chế tạo khung vỏ cơ khí vững chắc, bình đun áp suất thấp và hệ thống mạch nhúng tích hợp vi điều khiển PIC16F877A.
  2. Kiểm soát nhiệt độ chiết xuất chuẩn xác: Ứng dụng cảm biến analog LM35 đo đạc và điều khiển đóng ngắt nhiệt độ nước sôi trong dải lý tưởng $95^\circ\text{C} - 100^\circ\text{C}$.
  3. Tự động hóa chu trình định lượng & pha trộn: Tích hợp động cơ DC giảm tốc, rơ-le công suất và công tắc hành trình (CTHT) để định lượng đường, sữa, tự động khuấy đều và điều khiển dòng chảy chiết xuất.
  4. Tối ưu hóa trải nghiệm người dùng (HMI): Xây dựng giao diện nút bấm điều khiển trực quan (chế độ thêm đường/sữa linh hoạt: 1 lần = vừa, 2 lần = nhiều) cùng màn hình LCD hiển thị trạng thái thời gian thực.

Phạm vi và giới hạn

  • Phạm vi ứng dụng: Phục vụ văn phòng, quán cà phê bán tự động và hộ gia đình yêu thích hương vị cà phê phin Việt Nam.
  • Giới hạn kỹ thuật: Hệ thống sử dụng nguồn cấp 220V AC cho khối đun sôi và 24V/5V DC cho khối vi điều khiển, logic hành trình dựa trên cảm biến tiếp xúc cơ khí và mạch công suất BJT - MOSFET cách ly quang.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí Pha Phin Thủ Công Máy Pha Espresso Nhập Khẩu Máy Pha Cà Phê Phin Tự Động (Đồ án)
Bảo toàn hương vị Việt Cao (đậm đà, chuẩn gu) Thấp (áp suất cao làm mất vị phin) Rất cao (chuẩn hóa quy trình ủ & nhỏ giọt)
Thời gian pha chế 7 - 10 phút/phin 30 - 45 giây/shot 90 - 120 giây/ly
Độ đồng đều nhiệt độ Kém (thất thoát nhiệt nhanh) Rất cao (PID Controller) Cao ($\pm 1^\circ\text{C}$ nhờ cảm biến LM35)
Chi phí đầu tư < 100.000 VNĐ 15.000.000 - 80.000.000 VNĐ 2.500.000 - 4.000.000 VNĐ
Định lượng phụ liệu Ước lượng cảm tính Phải thao tác bằng tay bên ngoài Tự động hóa qua nút bấm & cánh khuấy

Phân tích yêu cầu theo mô hình MoSCoW

  • Must have (Bắt buộc): Kiểm soát nhiệt độ nước sôi đạt $95^\circ\text{C} - 100^\circ\text{C}$; cơ chế đóng mở van xả tự động; tự động ngắt động cơ qua công tắc hành trình; nút dừng khẩn cấp (E-Stop).
  • Should have (Nên có): Hiển thị trực quan quy trình pha chế trên màn hình LCD; mạch bảo vệ cách ly quang Optocoupler chống nhiễu điện từ.
  • Could have (Có thể mở rộng): Tùy biến nồng độ chiết xuất qua giao tiếp RS-485 kết nối máy chủ quản lý; cảm biến mức nước bình đun.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Tích hợp cối xay hạt trực tiếp và kết nối IoT qua Wi-Fi/Bluetooth trong phiên bản thử nghiệm đầu tiên.

Thiết kế hệ thống

Cấu trúc phần cứng và sơ đồ nguyên lý

Hệ thống điều khiển trung tâm được xây dựng xoay quanh vi điều khiển 8-bit PIC16F877A (hãng Microchip Technology) hoạt động với tần số thạch anh ngoại 20 MHz.

       +-------------------------------------------------------------+
       |                      NGUỒN TỔNG (220VAC)                    |
       +------------------------------+------------------------------+
                                      |
                    +-----------------+-----------------+
                    |                                   |
         +----------v----------+             +----------v----------+
         | NGUỒN XUNG 24V/5VDC |             | RƠ-LE ĐUN NƯỚC/VAN  |
         +----------+----------+             +----------+----------+
                    |                                   ^
                    v                                   | (Kích 220VAC)
    +---------------+---------------+                   |
    |      PIC16F877A MCU BOARD     |-------------------+
    | - PORTA: LM35 (ADC Ch0)       |
    | - PORTB: Keypad & Control OUT |-------------------+
    | - PORTC: PWM & Communication  |                   | (Kích Đảo Chiều)
    | - PORTD: LCD 16x2 Data Bus    |                   v
    +---------------+---------------+        +----------+----------+
                    ^                        |  MẠCH ĐẢO CHIỀU DC  |
                    |                        | - Opto PC817        |
         +----------+----------+             | - BJT C1815 / IRF540|
         |  CÔNG TẮC HÀNH TRÌNH |             | - Động cơ DC Khay/Trộn
         |  VÀ NÚT BẤM CÀI ĐẶT |             +---------------------+
         +---------------------+

Thông số kỹ thuật của vi điều khiển PIC16F877A

  • Kiến trúc: Harvard RISC với tập lệnh rút gọn 35 lệnh độ dài 14-bit; chu kỳ xung lệnh $t_i = \frac{4}{f_{osc}} = \frac{4}{20\text{ MHz}} = 200\text{ ns}$.
  • Bộ nhớ: 8K $\times$ 14-bit Flash Program Memory (8.192 words lệnh), 368 Bytes RAM chia thành 4 bank dữ liệu, 256 Bytes EEPROM độ bền 1.000.000 lần ghi/xóa.
  • Ngoại vi tích hợp: 5 cổng I/O (33 chân), 3 bộ định thời (Timer0 8-bit, Timer1 16-bit, Timer2 8-bit với Prescaler/Postscaler), 8 kênh biến đổi Analog-to-Digital Converter (ADC) 10-bit.

Mạch công suất và giải pháp an toàn

  1. Cách ly quang (Optical Isolation): Sử dụng linh kiện cách ly quang Opto PC817 tách biệt hoàn toàn tín hiệu điều khiển logic 5V của PIC16F877A với xung gai điện áp ngược từ cuộn cảm rơ-le và động cơ DC 24V.
  2. Tầng kích đệm BJT và Power MOSFET: Tín hiệu sau Opto kích dẫn Transistor lưỡng cực (BJT C1815) ở chế độ bão hòa ($I_B \ge I_{B(sat)}$), từ đó mở khóa cổng Gate của Power MOSFET IRF540/IRF250 đóng cắt dòng tải lớn lên tới 10A cho motor giảm tốc.
  3. Mạch đảo chiều động cơ: Sử dụng cấu hình kết hợp rơ-le trung gian 2 cặp tiếp điểm chuyển mạch (DPDT Relay) và MOSFET để điều khiển hướng quay thuận/nghịch của cơ cấu phân phối phụ liệu và giá nâng phin.

Phương pháp nghiên cứu và phát triển

Dự án áp dụng mô hình phát triển hệ thống nhúng lặp (Iterative Embedded Lifecycle) kết hợp giữa thiết kế phần cứng (Hardware Co-design) và tối ưu hóa firmware vi điều khiển:

  • Đánh giá rủi ro và biện pháp xử lý:
    • Rủi ro rò điện từ bình đun 220V: Sử dụng rơ-le công nghiệp tiếp điểm mạ bạc, bố trí dây tiếp địa toàn bộ khung vỏ kim loại và bọc cách nhiệt amiăng chống cháy.
    • Nhiễu ADC do tải cảm: Bố trí tụ lọc gốm 100nF mắc song song chân nguồn $V_{DD} - V_{SS}$, tụ Tantalum 10$\mu$F tại chân tham chiếu $V_{REF}$, phân tách đường mass công suất (Power GND) và mass tín hiệu (Analog GND).

Implementation và kết quả

Quy trình phát triển phần cứng và thuật toán

1. Thuật toán xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ LM35

Cảm biến nhiệt độ LM35 xuất ra điện áp tuyến tính $10\text{ mV}/^\circ\text{C}$. Tín hiệu từ chân Vout của LM35 được đưa vào kênh tương tự AN0 (chân RA0) của PIC16F877A. Bộ ADC 10-bit biến đổi mức điện áp sang giá trị số nguyên ($0 \div 1023$).

Công thức quy đổi giá trị nhiệt độ: $$Temp = \frac{ADC_{val} \times V_{REF}}{2^{10} - 1} \times \frac{1^\circ\text{C}}{10\text{ mV}} = \frac{ADC_{val} \times 5000\text{ mV}}{1023 \times 10\text{ mV}} = \frac{ADC_{val} \times 500}{1023}$$

// Đoạn mã C xử lý đọc ADC và chuyển đổi nhiệt độ (PIC-C / CCS C Compiler)
#include <16F877A.h>
#device ADC=10
#use delay(crystal=20000000)

float read_temperature_lm35() {
    uint16_t adc_raw = 0;
    float temperature = 0.0;
    
    set_adc_channel(0);              // Chọn kênh AN0
    delay_us(20);                    // Thời gian nạp tụ lấy mẫu (Tacq)
    adc_raw = read_adc();            // Đọc giá trị 10-bit ADC
    
    // Tính toán nhiệt độ theo hệ số 10mV/độ C, Vref = 5.0V
    temperature = ((float)adc_raw * 500.0) / 1023.0;
    return temperature;
}

2. Cấu hình cổng xuất nhập bằng hợp ngữ (MPASM)

Đoạn code khởi tạo thanh ghi điều hướng I/O cho vi điều khiển PIC16F877A, định cấu hình PORTB làm ngõ ra điều khiển mạch công suất:

; ==========================================================
; PORTBTEST.ASM - Cấu hình I/O cho PIC16F877A
; Tác giả: Hoàng Văn Nghĩa - ĐH Đông Á
; ==========================================================
    processor   16f877a
    include     <p16f877a.inc>
    
    __CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _BODEN_OFF & _PWRTE_ON & _XT_OSC & _WRT_OFF & _LVP_OFF & _CPD_OFF

    ORG     0x0000          ; Reset Vector
    GOTO    START

START:
    BCF     STATUS, RP1
    BSF     STATUS, RP0     ; Chuyển sang Bank 1
    MOVLW   0x00            ; Đặt giá trị 00h vào thanh ghi W
    MOVWF   TRISB           ; Cấu hình toàn bộ PORTB là OUTPUT
    BCF     STATUS, RP0     ; Quay trở lại Bank 0
    
MAIN_LOOP:
    MOVLW   0x8F            ; Kích hoạt chân RB7, RB3, RB2, RB1, RB0
    MOVWF   PORTB           ; Xuất tín hiệu ra mạch điều khiển rơ-le
    GOTO    MAIN_LOOP

    END

3. Tính toán thời gian trễ thực thi (Delay Timing)

Thời gian trễ được tính toán chính xác dựa trên số chu kỳ lệnh thực thi của vòng lặp: $$t_d \approx 3 \times (1 + tv) \times t_i$$ Trong đó:

  • $tv$: Giá trị nạp vào thanh ghi đếm delay_reg.
  • $t_i$: Thời gian một chu kỳ lệnh ($0.2\mu\text{s}$ với thạch anh 20 MHz).

Kết quả đo kiểm và thử nghiệm

Hệ thống được đưa vào vận hành thử nghiệm 100 chu trình pha chế liên tục nhằm đánh giá độ tin cậy của phần cứng và thuật toán điều khiển:

[Nhiệt độ nước sôi]   | ████████████████████ (98.4°C / 100°C) -> 98.4% Đạt chuẩn
[Định lượng sữa đặc]  | ██████████████████   (± 0.5 ml sai số) -> 97.2% Chuẩn xác
[Định lượng nước sôi] | ███████████████████  (± 1.2 ml sai số) -> 98.8% Ổn định
[Hành trình cơ khí]   | ████████████████████ (0 lỗi kẹt switch) -> 100% Khả dụng
Hạng mục kiểm thử Giá trị thiết kế Kết quả thực nghiệm Đánh giá
Nhiệt độ kích mở van $95^\circ\text{C} - 100^\circ\text{C}$ $96.5^\circ\text{C} \pm 0.8^\circ\text{C}$ Đạt tiêu chuẩn chiết xuất
Sai số cảm biến LM35 $\le \pm 0.75^\circ\text{C}$ $\pm 0.35^\circ\text{C}$ Tốt hơn yêu cầu lý thuyết
Thời gian đun sôi (150ml) $< 90\text{ giây}$ $72\text{ giây}$ Tốc độ gia nhiệt nhanh
Độ tin cậy mạch đảo chiều 100 chu kỳ liên tục $100/100$ chu kỳ thành công Không xuất hiện hiện tượng ngắn mạch H-Bridge
Mức độ hài lòng người dùng $> 85%$ điểm đánh giá $91.4%$ (khảo sát 50 người) Hương vị đậm đà, giữ trọn vị phin

Đổi mới và đóng góp

  1. Chuẩn hóa quy trình ủ và nén cà phê tự động: Khác với máy pha nhỏ giọt (Drip) của phương Tây chỉ xối nước qua màng lọc, hệ thống thực hiện đúng 2 giai đoạn: Giai đoạn ủ (Bloom) làm nở bột cà phê trong 20 giây với lượng nước sôi định mức, sau đó mới tiến hành xả nước chiết xuất hoàn toàn.
  2. Kiến trúc mạch điều khiển lai (Hybrid Controller): Kết hợp rơ-le công suất cao và MOSFET kênh N cùng tầng cách ly quang kép, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng sụt áp và nhiễu Reset ngẫu nhiên trên vi điều khiển khi đóng ngắt bình đun 220VAC/1500W.
  3. Tiết kiệm 65% thời gian thao tác: Rút ngắn thời gian từ lúc chuẩn bị đến khi có thành phẩm từ 8 phút xuống còn dưới 2 phút/ly, giảm thiểu 100% rủi ro bỏng nước sôi cho nhân viên pha chế.
  4. Giải pháp cơ điện tử chi phí thấp: Toàn bộ linh kiện phần cứng (PIC16F877A, LM35, Opto PC817, IRF540) có mức giá thành linh kiện dưới 1.500.000 VNĐ, mở ra tiềm năng thương mại hóa rộng rãi cho các mô hình quán cà phê vừa và nhỏ tại Việt Nam.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản vận hành thực tế

  • Trường hợp 1: Pha cà phê sữa đá truyền thống:
    1. Người dùng đặt ly tại vị trí chiết xuất, bấm nút "Sữa" 2 lần (chế độ uống nhiều sữa).
    2. Động cơ DC định lượng sữa đặc quay đẩy piston xả chính xác 25ml sữa vào đáy ly.
    3. Bình đun gia nhiệt đạt $98^\circ\text{C}$, cảm biến LM35 báo về MCU kích rơ-le mở van điện từ xả 30ml nước ủ bột cà phê trong phin.
    4. Sau 20 giây, van mở tiếp đợt 2 xả 50ml nước sôi chiết xuất hoàn toàn.
    5. Động cơ khuấy hạ xuống đánh tan sữa và cà phê trong 5 giây. Chu trình kết thúc, còi buzzer phát âm báo.
  • Trường hợp 2: Dừng khẩn cấp khi hết nước/kẹt cơ: Người dùng nhấn nút E-Stop, vi điều khiển ngắt tức thì toàn bộ ngõ ra của PORTB và rơ-le bình đun, đảm bảo an toàn tuyệt đối.
       QUY TRÌNH PHA CHẾ TỰ ĐỘNG THEO THỜI GIAN
Thời gian: 0s      15s     20s           40s           90s      95s
           |-------|-------|-------------|-------------|--------|
Công đoạn: [Nạp   ][Ủ Nước][Chờ Chiết    ][Xả Nước Lần ][Khuấy  ][Hoàn
           Phụ Liệu]  Đầu   Xuất Ban Đầu  2 Hoàn Tất    Đều     Thành]

Yêu cầu triển khai và lắp đặt

  • Nguồn cấp: Điện áp lưới $220\text{V AC} \pm 10%, 50\text{ Hz}$; công suất đỉnh $1600\text{W}$ (khi đun nước); công suất duy trì chế độ chờ $< 5\text{W}$.
  • Kích thước cơ khí: $350\text{ mm} \times 280\text{ mm} \times 450\text{ mm}$ (Dài $\times$ Rộng $\times$ Cao), vật liệu vỏ inox 304 và khung thép gia công CNC chịu nhiệt, đạt chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.
  • Hiệu quả kinh tế (ROI): Với chi phí sản xuất thương mại ước tính 3.500.000 VNĐ/máy, một quầy cà phê take-away có thể thu hồi vốn đầu tư chỉ trong vòng 1,5 - 2 tháng nhờ tiết kiệm chi phí nhân công và tăng tốc độ phục vụ lên gấp 3 lần.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Cơ chế cấp cà phê bột: Hiện tại người dùng vẫn phải tự nạp bột cà phê vào phin trước mỗi chu trình pha, chưa có module cấp và nén bột tự động hoàn toàn từ hạt.
  • Giao tiếp ngoại vi: Chưa tích hợp module IoT (ESP32/ESP8266) để quản lý số lượng ly tiêu thụ trong ngày và cảnh báo nguyên liệu qua ứng dụng di động.
  • Cảm biến nhiệt độ LM35: Cần được bọc vỏ chống nước chuyên dụng bằng đồng hoặc thép không gỉ để đảm bảo độ bền khi tiếp xúc lâu dài với môi trường nước nóng áp suất.

Hướng nâng cấp đề xuất

  1. Tích hợp cối xay hạt hình nón (Conical Burr Grinder): Điều khiển định lượng bột cà phê theo thời gian hoặc cảm biến lực Loadcell (sai số $\le \pm 0.1\text{g}$).
  2. Nâng cấp thuật toán điều khiển nhiệt độ PID: Thay thế thuật toán On/Off đơn giản bằng bộ điều khiển PID điều chế độ rộng xung (PWM) qua linh kiện Triac/SSR, duy trì nhiệt độ nước sôi ở độ chính xác $\pm 0.2^\circ\text{C}$.
  3. Mở rộng chuẩn truyền thông RS-485 Modbus RTU: Kết nối mạng lưới nhiều máy pha cà phê trong chuỗi cửa hàng về bộ điều khiển trung tâm PLC/SCADA để quản trị tồn kho nguyên liệu từ xa.

Đối tượng hưởng lợi

+-------------------------------------------------------------------------+
|                         ĐỐI TƯỢNG HƯỞNG LỢI                             |
+-------------------------------------------------------------------------+
| [SINH VIÊN]       Tài liệu tham khảo toàn diện về phối hợp Cơ - Điện    |
|                   Mẫu code Assembly/C PIC16F877A và giải thuật ADC LM35 |
+-------------------------------------------------------------------------+
| [KỸ SƯ NHÚNG]     Thiết kế mạch công suất cách ly quang chống nhiễu EMF |
|                   Kỹ thuật điều khiển động cơ DC dùng BJT - MOSFET      |
+-------------------------------------------------------------------------+
| [CHỦ QUÁN F&B]    Tăng 300% năng suất phục vụ giờ cao điểm              |
|                   Đảm bảo 100% độ đồng đều chất lượng ly cà phê         |
+-------------------------------------------------------------------------+
| [NHÀ NGHIÊN CỨU]  Dữ liệu thực nghiệm về đường cong nhiệt độ chiết xuất |
|                   Cơ sở phát triển máy tự động hóa nông sản Việt Nam    |
+-------------------------------------------------------------------------+

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Yêu cầu kỹ thuật phần cứng tối thiểu để triển khai hệ thống là gì?

Hệ thống yêu cầu nguồn điện lưới 220V AC/10A có nối đất, bộ nguồn chuyển đổi nội 24VDC/3A và 5VDC/2A, vi điều khiển PIC16F877A nạp firmware chuẩn qua mạch nạp PICKit2/3 hoặc mạch nạp ICSP, cảm biến LM35 gắn kèm mạch khuếch đại chống nhiễu, cùng bộ khung vỏ chịu nhiệt bằng vật liệu an toàn thực phẩm.

2. Giới hạn mở rộng quy mô sản xuất công nghiệp và giải pháp khắc phục?

Trong môi trường công nghiệp, việc dùng vi điều khiển 8-bit PIC16F877A có thể gặp hạn chế về số chân I/O và dung lượng bộ nhớ khi tích hợp thêm màn hình cảm ứng TFT hay thanh toán không tiền mặt. Giải pháp là nâng cấp lên vi điều khiển 32-bit (như STM32F4 hoặc ESP32) hoặc sử dụng bus truyền thông công nghiệp RS-485 kết nối vi điều khiển hiện tại với bo mạch mở rộng.

3. Hệ thống có khả năng tích hợp vào dây chuyền bán hàng tự động sẵn có không?

Có. Nhờ thiết kế phân tầng module độc lập, mạch tổng điều khiển có thể nhận tín hiệu kích hoạt kích mức logic (Dry Contact / Pulse Input) từ đầu đọc tiền mặt, máy POS quẹt thẻ hoặc bộ điều khiển máy bán hàng tự động Vending Machine thông qua các cổng I/O dự phòng trên PORTC và PORTE.

4. Quy trình bảo dưỡng định kỳ và xử lý sự cố như thế nào?

  • Hàng ngày: Vệ sinh phin lọc, đầu cánh khuấy và vòi xả phụ liệu bằng nước nóng.
  • Hàng tháng: Tẩy cặn canxi trong bình đun bằng dung dịch acid citric loãng; kiểm tra độ nhạy tiếp điểm của các công tắc hành trình và độ rơ của động cơ giảm tốc.
  • Xử lý sự cố nhiệt: Nếu màn hình báo lỗi nhiệt độ không tăng sau 3 phút đun, kiểm tra tiếp điểm rơ-le cấp nguồn 220V và dây mayso của bình đun.

5. Chi tiết bảng dự toán chi phí và thời gian hoàn vốn (ROI)?

Hạng mục linh kiện Đơn giá ước tính (VNĐ) Số lượng Thành tiền (VNĐ)
Vi điều khiển PIC16F877A + Đế cắm 75.000 01 75.000
Cảm biến nhiệt độ LM35 Precision 35.000 01 35.000
Mạch in PCB 2 lớp gia công + Linh kiện rời 250.000 01 250.000
Động cơ giảm tốc DC 24V + Cánh khuấy 180.000 02 360.000
Van điện từ chịu nhiệt 220VAC 150.000 01 150.000
Khung vỏ inox & Cơ cấu chuyển động phin 850.000 01 850.000
Rơ-le, Opto PC817, MOSFET IRF540, Nguồn xung 380.000 01 380.000
Tổng chi phí chế tạo mẫu (Prototype) 2.100.000 VNĐ

Với năng suất bán 80 ly/ngày, mức tiết kiệm chi phí nhân lực và tối ưu hóa nguyên liệu giúp điểm hòa vốn đạt được sau 45 - 60 ngày vận hành liên tục.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo máy pha cà phê dạng phin tự động" của sinh viên Hoàng Văn Nghĩa dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Tuấn tại Đại học Đông Á đã hiện thực hóa thành công giải pháp tự động hóa quy trình pha chế cà phê phin truyền thống của Việt Nam. Dự án giải quyết trọn vẹn bài toán kỹ thuật từ khâu thu thập tín hiệu nhiệt độ chính xác bằng cảm biến LM35, xử lý logic thời gian thực qua vi điều khiển PIC16F877A, đến thiết kế mạch công suất cách ly quang an toàn điều khiển cơ cấu chấp hành cơ khí.

Sản phẩm không chỉ khẳng định tính khả thi cao trong việc ứng dụng kỹ thuật vi xử lý vào công nghệ thực phẩm dân dụng mà còn mở ra hướng đi đầy tiềm năng cho việc thương mại hóa các thiết bị F&B "Make in Vietnam". Độc giả, sinh viên và các kỹ sư quan tâm có thể tiếp tục phát triển đề tài bằng cách tích hợp module điều khiển nhiệt độ PID và kết nối vạn vật (IoT) để nâng tầm sản phẩm thành một giải pháp Smart Vending hoàn chỉnh.