Chương 1: Tổng quan về MRCB Chương 2: Cơ sở lý thuyết điều khiển mờ (Fuzzy logic) Chương 3: Thiết kế bộ điều khiển mờ cho MRCB thông minh & Mô phỏng bằng phần mềm Matlab. Chương 4: Chế tạo mô hình điều khiển mờ xác định các thông số làm việc của MRCB thông minh để kiểm chứng kết quả mô phỏng. Chương 5: Kết luận. 5 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY RỬA CHÉN BÁT 1.1 Máy rửa chén bát (MRCB) là gì ? 1.1 Bản chất của việc rửa chén bát: Bản chất của việc rửa chén bát là phá vỡ lực bám của thức ăn thừa trên bề mặt của chén bát, làm trôi các chất này nhờ vào một dung dịch gồm nước và chất tẩy rửa dưới tác động của lực ma sát cơ khí.2 Máy rửa chén bát (MRCB) MRCB là một thiết bị làm sạch chén bát sử dụng tác nhân rửa là những tia nước áp lực cao (0÷10 bar) bắn trực tiếp vào bề mặt của chén bát bẩn, vật dụng cần rửa, để phá vỡ lực bám của thức ăn thừa và cuốn trôi chúng.
Để tăng hiệu quả của việc làm sạch chén bát người ta có thể sử dụng chất tẩy rửa kết hợp với dòng nước áp lực cao hoặc sử dụng hỗn hợp tác nhân rửa ở nhiệt độ cao. Áp lực nước, thời gian phun nước và nhiệt độ nước rửa là các yếu tố chính quyết định đến hiệu quả của máy.2 Lịch sử phát triển MRCB Máy rửa chén cơ khí đầu tiên (chưa sử dụng điện) được phát minh bởi Joel Houghton người Mỹ, được cấp bằng sáng chế năm 1850, là một chiếc máy bằng gỗ. Khi quay, nước sẽ đi qua ống nước bằng gỗ và phun lên các đĩa. Thiết bị máy rửa chén bát này đã bị đánh giá là chậm và không có tính ứng dụng cao, thậm chí tiêu tốn sức lao động hơn cả việc rửa bằng tay.
Tuy nhiên, nó là nền tảng ban đầu để các nhà phát minh sau dựa vào đó để sáng chế ra các mẫu máy rửa chén hoàn hảo. Một bằng sáng chế được cấp cho LA Alexander vào năm 1865, tương tự như là người đầu tiên nhưng có thêm một hệ thống giá đỡ tay quay này. Mặc dù không có gì đổi mới so với bản mẫu ban đầu nhưng lực tác động của nó đã nhẹ hơn và tốn ít sức hơn khi vận hành nó. Năm 1886, bà Josephine Cochrane (1839 - 1913) ở Ashtabula, Ohio (Mỹ) tinh chỉnh sáng chế của Houghton và công bố tại Hội chợ Thế giới ở Chicago năm 1893.
Máy rửa bát này không phải sử dụng lực quay tay như thông thường mà sử dụng áp 6 lực dòng nước để rửa sạch. Tuy nhiên, máy rửa bát này vẫn chưa được gọi là giải pháp tối ưu và chưa thực sự được nhân rộng trên thực tế.1: Chiếc máy rửa chén bát thế hệ đầu tiên Năm 1924, ở nước Anh, William Howard livens phát minh ra một máy rửa chén bát nhỏ không dùng điện dùng cho gia đình. Đó là máy rửa chén bát hiện đại đầu tiên có các yếu tố thiết kế giống với những chiếc máy ngày nay. Máy rửa chén đầu tiên của Châu Âu với động cơ điện được phát minh và sản xuất bởi Miele năm 1929.2: MRCB sử dụn độn cơ đ ện đầu tiên 7 Đến năm 1940 những chiếc máy rửa chén được trang bị thêm chức năng sấy.
Việc thương mại máy rửa chén chỉ thực sự bùng nổ từ những năm 1950, mặc dù chỉ những người giàu có mới có khả năng sở hữu nó. Ban đầu, máy rửa bát đã được bán như các thiết bị độc lập hoặc di động, nhưng với sự phát triển của nhu cầu gia đình và công nghiệp, máy rửa bát bắt đầu được bán trên thị trường với kích thước và hình dạng tiêu chuẩn. Vào những năm 1970, máy rửa chén bát đã trở thành phổ biến trong nhà ở Anh, ở Bắc Mỹ và Tây Âu Đến năm 2012, hơn 75% hộ gia đình ở Mỹ và Đức đã có máy rửa chén bát. Ngày nay thì máy rửa chén bát là một thiết bị nhà bếp không thể thiếu trong gia đình ở các nước phát triển.3: Máy rửa chén bát hiện đại ngày nay 1.3 Nguyên lý làm việc Dòng nước áp lực cao có thể kết hợp với chất tẩy rửa được gia nhiệt đến một nhiệt độ thích hợp có thể lên đến 80 được phun vào bề mặt của các vật dụng cần rửa nhằm phá vỡ lực bám của các chất bẩn trên bề mặt vật dụng.
Công nghệ cấp nước và hệ thống phun, thời gian rửa,. đóng vai trò chính trong việc làm tăng hiệu quả rửa, giúp máy rửa chén bát loại bỏ thực phẩm bám trên bát đĩa nhanh hơn và sạch hơn. 8 Có 2 nguyên lý được áp dụng trên các máy rửa chén bát hiện nay: Vật dụng cần rửa nằm trên giá đỡ xoay, còn vị trí các tia nước không đổi và Phương pháp còn lại là vật dụng cần rửa đứng yên, các tia nước chuyển động xoay.1 Phương pháp vật dụng cần rửa nằm trên giá đỡ xoay, còn vị trí các tia nước không đổi Vật dụng cần rửa được sắp xếp cố định trên giá đựng, khi máy hoạt động, nhờ lực tác động từ các tia nước bắn vào vật cần rửa làm trục giá đỡ xoay. Tăng khả năng tiếp xúc giữa tia nước và các bề mặt của vật cần rửa.4: Cấu tạo kiểu MRCB có á đỡ chén bát xoay Ƣu điểm: - Cấu tạo đơn giản.
Nhƣợc điểm: - Giá đỡ chén bát quay sẽ làm tiêu tốn năng lượng nhiều hơn. - Trục xoay, gối đỡ sẽ bị mài mòn theo thời gian. - Kết cấu lớn, cồng kềnh. Phương pháp này không hiệu quả đối với máy rửa chén gia đình.
Phù hợp nếu áp dụng cho máy rửa chén công nghiệp (dạng băng chuyền).2 Phương pháp vật dụng cần rửa đứng yên, các tia nước chuyển động xoay Vật dụng cần rửa được sắp xếp cố định lên giá đựng, khi máy hoạt động các tia nước sẽ bắn vào vật cần rửa và liên tục thay đổi góc tiếp xúc nhờ chuyển động quay của hệ thống tay phun nước. Nhằm đạt được hiệu quả cao nhất.5: Cấu tạo kiểu MRCB có t a n ớc xoay Ƣu điểm: - Kết cấu nhỏ gọn, thẩm mỹ - Hoạt động ổn định. - Chỉ có cánh tay phun nước quay nên năng lượng tiêu tốn ít hơn so với cả khối lượng chén bát xoay. Nhƣợc điểm: - Cấu tạo phức tạp.
Phương pháp này được ứng dụng trong dòng máy sử dụng cho hộ gia đình hiện nay.6: Sơ đồ nguyên lý MRCB sử dụng cho hộ a đình 1.4 Phân loại máy rửa chén 1.1 Máy rửa chén công nghiệp Máy rửa chén bát công nghiệp có khích thước tương đối lớn. năng suất rửa cao. Phù hợp với các nhà hàng, quán ăn lớn.7: Máy rửa chén bát công nghiệp 11 1.2 Máy rửa chén sử dụng cho hộ gia đình Máy rửa chén cho hộ gia đình về cơ bản có cùng một nguyên lý làm việc. Nhưng dựa trên yêu cầu sử dụng là khối lượng chén bát cần rửa và vị trí đặt máy mà nhà sản xuất chia thành 3 loại: - Máy rửa bát độc lập: là dòng máy rửa bát lắp độc lập bên ngoài hoặc có thể tháo lắp để lắp âm trong tủ bếp.
Loại máy độc lập này có 2 hoặc 3 khoang rửa, dùng rửa cho 12 ÷14 bộ bát đĩa. - Máy rửa bát âm tủ: là dòng máy rửa bát lắp âm trong tủ bếp. Dòng sản phẩm này cũng được thiết kế với hệ thống 2 hoặc 3 khoang rửa. - Máy rửa bát đặt bàn: là dòng máy với kích thước nhỏ gọn được lắp đặt trên bàn.8: Máy rửa chén bát sử dụng cho hộ a đình, k ểu độc lập Chu trình làm việc của máy rửa chén bát cho hộ gia đình Hình 1.9: Chu trình làm việc của MRCB 12 Một chu trình làm việc của máy rửa chén bao gồm những công đoạn sau: Xả nước vào Làm nóng nước đến nhiệt độ thích hợp 40÷80 Tự động mở hộp đựng chất tẩy rửa vào thời điểm thích hợp Phun nước thông qua hệ thống phun áp lực cao để làm sạch vết đồ ăn trên bát đĩa Xả nước bẩn, tùy thuộc vào loại máy rửa chén, nước thải sẽ đi trực tiếp xuống ống dẫn dưới bồn rửa chén, hoặc đi qua ống dẫn trong bồn của máy.
Xịt thêm nước để tráng sạch bát đĩa Xả nước bẩn một lần nữa Bước cuối cùng trong chu trình rửa là sấy chén bát. Bộ phận nhiệt dưới đáy của máy sẽ làm nóng luồng không khí bên trong giúp sấy khô bát đĩa. Để tiết kiệm điện năng một số người không dùng đến chu trình này. Ngoài ra, máy rửa bát hiện đại còn có thể tự giám sát để chắc chắn mọi quá trình đang hoạt động có chuẩn không.
Bộ tính thời gian quy định thời lượng cho mỗi chu trình. Một bộ cảm biến để nhận biết nhiệt độ của nước và không khí trong máy để ngăn nhiệt độ nước trong máy quá nóng sẽ làm hư hại bát đĩa. Một bộ cảm biến khác có thể nhận biết được mực nước quá cao và lập tức kích hoạt chức năng thoát nước để nước không bị tràn ra. Thậm chí ở một số máy rửa bát còn có những bộ cảm biến cho phép phát hiện nước vẫn còn bẩn.
Khi nước đủ sạch, máy cũng sẽ nhận biết là bát đĩa đã sạch. Nhưng những chức năng trên góp phần đẩy giá thành máy lên rất cao.1 Thùng máy Thùng máy được chế tạo 2 lớp, cách nhiệt, cách điện. Lớp ngoài bằng thép sơn tĩnh điện hoặc bằng nhựa, lớp trong bằng inox, nắp máy bằng nhựa.2 Giá đựng chén bát Làm bằng inox 304, ko rỉ sét, đảm bảo yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm. Giá có nhiều ngăn với kích thước khác nhau để đựng nhiều loại chén, bát, đĩa,… 1.3 Hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển được đặt bên trong cánh cửa máy ngay phía dưới bảng 13 điều khiển.
Rất nhiều loại máy rửa chén bát dùng hệ thống điều khiển đơn giản như: bộ xác định thời gian một chu trình kéo dài bao lâu và kích hoạt các chức năng như xả nước tẩy rửa, phun rửa, xả nước. ở thời điểm thích hợp. Các loại máy đắt tiền có hệ thống điều khiển bằng máy tính.4 Hệ thống cấp nước Gồm van nạp: Van này được dùng để điều chỉnh lượng nước cung cấp cho máy. Bơm của van nạp không bơm nước vào chậu máy mà khi van nạp mở, áp lực nước đẩy nước vào bên trong máy.
Ngoài ra còn có thùng chứa nước và các đường ống.5 Hệ thống cung cấp chất tẩy rửa Chứa chất tẩy rửa và cung cấp đúng thời điểm khi máy hoạt động.6 Hệ thống phun nước Bao gồm: ống dẫn nước chịu được nhiệt độ cao, các đầu phun, van an toàn,… 1.