I. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu
Vật liệu Composite là sản phẩm được tạo ra từ sự kết hợp của hai hoặc nhiều vật liệu khác nhau, nhằm tạo ra một vật liệu mới với tính năng vượt trội hơn. Ngành khoa học về vật liệu Composite đã phát triển mạnh mẽ từ những năm 1950, đặc biệt trong công nghệ chế tạo tên lửa. Ngày nay, nhựa composite được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y tế, giao thông, và thể thao. Tính ưu việt của nhựa composite nằm ở khả năng chế tạo các sản phẩm với yêu cầu kỹ thuật đa dạng. Tuy nhiên, chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào quy trình trộn nhựa composite. Việc trộn không đồng đều có thể dẫn đến sản phẩm kém chất lượng, do đó, việc nghiên cứu và phát triển các loại máy trộn là rất cần thiết.
1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Nghiên cứu về máy trộn nhựa composite đã được thực hiện ở nhiều quốc gia. Tại Mỹ và Pháp, máy trộn dạng xoắn được ưa chuộng nhờ vào khả năng trộn tốt. Tuy nhiên, các máy này thường có cấu tạo phức tạp và tiêu thụ điện năng cao. Ở Việt Nam, các máy trộn chủ yếu được nhập khẩu hoặc chế tạo theo mẫu có sẵn, nhưng vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu của hộ gia đình và phòng thí nghiệm. Do đó, nghiên cứu này hướng đến việc thiết kế máy trộn nhựa composite quy mô nhỏ, giá thành hợp lý, phục vụ cho nhu cầu sửa chữa và sản xuất tại địa phương.
II. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài
Mục đích chính của nghiên cứu này là thiết kế và chế tạo bộ điều khiển PID số cho máy trộn nhựa composite sử dụng động cơ điện DC. Bộ điều khiển này không chỉ có công suất nhỏ mà còn có chi phí thiết kế và chế tạo thấp, phù hợp với quy mô ứng dụng nhỏ tại Đồng bằng sông Cửu Long. Hệ thống điều khiển sẽ cho phép người dùng tự tính toán vận tốc và thời gian trộn phù hợp với tỷ lệ nhựa composite. Điều này giúp tối ưu hóa quy trình trộn và nâng cao chất lượng sản phẩm.
2.1. Nhiệm vụ cụ thể của đề tài
Nhiệm vụ của nghiên cứu bao gồm thiết kế và chế tạo bộ điều khiển PID số, điều khiển tốc độ quay của động cơ điện DC. Hệ thống sẽ có khả năng tiếp nhận điều khiển từ máy tính và hiển thị thông số trên màn hình LCD. Ngoài ra, bộ điều khiển sẽ được khảo sát thực tế để thu thập dữ liệu về hiệu suất trộn, từ đó đưa ra các đề xuất cải tiến cho quy trình sản xuất nhựa composite.
III. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc tìm hiểu các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển, nguyên tắc hoạt động của bộ điều khiển PID, và các phương pháp ổn định tốc độ động cơ. Việc sử dụng vi điều khiển MCU-MSP430 sẽ giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển và nâng cao hiệu suất của máy trộn nhựa composite. Các thí nghiệm thực tế sẽ được thực hiện để đánh giá hiệu quả của hệ thống điều khiển, từ đó đưa ra các kết luận và khuyến nghị cho việc phát triển máy trộn trong tương lai.
3.1. Thiết kế hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển sẽ được thiết kế dựa trên nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển PID. Các thành phần như vi xử lý, khối hiển thị LCD, và khối công suất sẽ được tích hợp để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh. Việc thiết kế này không chỉ đảm bảo tính chính xác trong điều khiển mà còn giúp tiết kiệm năng lượng, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong các phòng thí nghiệm và hộ gia đình.
