BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO LÒ SẤY NÔNG SẢN GVHD: TS. VŨ QUANG HUY SVTH: ĐẶNG MẬU TÚ DƯƠNG MSSV: 11146024 SVTH: NGÔ THÁI SƠN MSSV: 11146094 SKL 0 0 3 7 1 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2015 Luan van TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn CƠ ĐIỆN TỬ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: TS.
VŨ QUANG HUY Sinh viên thực hiện:Đặng Mậu Tú DƣơngMSSV: 11146024 Ngô Thái Sơn MSSV:11146094 1. Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO LÒ SẤY NÔNG SẢN 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: ……………. Nội dung chính của đồ án: …………….
Các sản phẩm dự kiến ……………. Ngày nộp đồ án: TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i Luan van LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo lò sấy nông sản - GVHD: TS. Vũ Quang Huy - Họ tên sinh viên: Đặng Mậu Tú Dƣơng MSSV: 11146024 Địa chỉ: Quận 9, Tp. HCM Email: tuduong8782@gmail.com SĐT: 0166 245 8782 - Họ tên sinh viên: Ngô Thái sơn MSSV: 11146094 Địa chỉ: Quận Thủ Đức, Tp.
HCM Email: Ngothaisonvn@gmail.com SĐT: 0164 360 4083 - Lớp: 111460B - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 27/07/2015 - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Hồ Chí Minh, ngày ….
Ký tên ii Luan van LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, chúng em xin chân thành g ửi lời cảm ơn đến toàn thể quý thầy cô Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, Bộ môn Cơ Điện Tử cũng nhƣ quý thầy, cô, bạn bè đã tạo điều kiện, hƣớng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án. Xin gửi lời cảm ơn đặc biệt đến thầy TS.Vũ Quang Huy, với những lời động viên cũng nhƣ chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu trong học tập , công việc , và những đóng góp chân thành, nhiệt tình của thầy giúp chúng em có thêm ý tƣởng và nghị lực để thực hiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài, khó tránh khỏi thiếu sót, kính mong quý thầy cô bạn bè thông cảm và nhiệt tình góp ý để chúng em hoàn thành công việc tốt hơn trong lần sau. Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn .HCM, ngày tháng năm 2015 iii Luan van TÓM TẮT ĐỒ ÁN Nghiên cứu nguyên lý hoạt động các loại lò sấy, phân tích ƣu nhƣợc điểm của từng loại để tìm ra các yêu cầu cần đạt đƣợc của lò sấy và đề xuất phƣơng án thiết kế tối ƣu.
Tiến hành thiết kế sơ bộ trên phầm mềm Solidworks các thành phần của lò sấy dựa trên các yêu cầu về tính năng nhƣ phƣơng pháp sấy, công suất sấy, các tính năng cách nhiệt, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và an toàn trong vận hành. Hoàn thành thiết kế và thi công phần cơ khí theo bản thiết kế, thi công các mạch điện điều khiển. Sau đó lắp ráp các thành phần cảu lò sấy lại với nhau: hệ thống ống dẫn, quạt hút, quạt thổi, cảm biến và bộ điều khiển. Hiệu chỉnh phần cứng đáp ứng yêu cầu thực tế: tăng đƣờng kính ống dẫn khí, thay đổi dạng quạt thổi.
Vận hành chạy thử lò sấy, ghi nhận các thông số để tiên hành tìm hàm truyền phục vụ cho quá trình lập trình điều khiển và vận hành lò. Tính toán tìm hàm truyền, lập trình mô hình lò sấy vào vi điều khiển. Sau đó hiệu chỉnh thông số điều khiển để lò hoạt động chính xác và điều khiển. Ngoài ra nhóm còn lập trình giao diện để phụ vụ cho việc thay đổi thông số và giám sát.
Vận hành thực nghiệm và nghiệm thu kết quả. Các vấn đề trên là những vấn đề chúng em đạt đƣợc và đƣợc trình bày kỹ trong đồ án. Kết quả của đồ án là "lò sấy trái cây mini". Lò sấy là kết quả của tất cả những kiến thức mà nhóm đã nghiên cứu về đồ án.
Sau quá trình thực nghiệm đã cho những kết quả khả quan và hƣớng phát triển tốt. iv Luan van ABSTRACT Research operation principles and the corresponding kiln type, to find advantages and disadvantages of each type from which find the required gain of kilns and proposed solutions to optimize designs. Conduct a preliminary design components of the kiln on SolidWorks software, based on the requirements for features such as drying, drying capacity, features, insulation, ensure food safety and safety in operation. Complete design and construct mechanical components according to the design and construct of the control circuit.
Then we assemble the component of the kiln together: piping, exhaust fans, blowers, sensors and controllers. Edit the hardware follow the practical requirements: increasing diameter gas pipeline, transfiguration blower. Commissioning kiln, recording operating parameters to find the transfer function first serve process control programmers and operators kiln. Calculator to find the transfer function, programmable kiln models on the microcontroller.
Then we adjust parameter controls for precise kiln operation and control. In addition the group also program interface for accessories for changing parameters and monitoring. Experimental operation and test the results. These are my group' s result that we archieved in this project.
After the experiment the results is good and can be develop in future. v Luan van MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. i LỜI CAM KẾT .ii LỜI CẢM ƠN. iv MỤC LỤC.
vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ. ix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU. xi Chƣơng 1: TỔNG QUAN. Mục tiêu đề tài.
Hiện trạng trái cây sấy. Giới thiệu lò sấy. Tính chất đặc trưng. Thành phần lò sấy.
Nội dung nghiên cứu. Phƣơng pháp và công cụ nghiên cứu. Phương pháp. Phương tiện nghiên cứu .3 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ SẤY.
Công nghệ sấy. Quan hệ giữa nhiệt và truyền ẩm. Các giai đoạn sấy. Thời gian sấy.
Vận tốc sấy. Phƣơng pháp và chế độ sấy. Phơi sấy bằng năng lượng mặt trời. Sấy bức xạ.
Sấy thăng hoa. Sấy bằng điện trường dòng cao tần. Kỹ thuật sấy các loại trái cây. Ảnh hưởng của quá trình sấy đến chất lượng sản phẩm.
Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả sấy. Sơ đồ công nghệ sấy trái cây .17 vi Luan van 2. Xác định chất lƣợng sản phẩm đầu ra .17 Chƣơng 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH LÒ SẤY. Tổng quan thiết kế.
Đối tượng sấy. Mục tiêu thiết kế. Lựa chọn phƣơng pháp thiết kế. Cơ sơ cho việc chọn lựa phương pháp sấy.
Mô hình được chọn theo phương pháp sấy đối lưu. Phƣơng pháp tạo dựng hệ thống sấy. Tính toán thiết bị sấy. Yêu cầu tính toán.
Nội dung tính toán. Kết quả thiết kế. Bản vẽ thiết kế. Mô phỏng động học .26 Chƣơng 4: TÍNH TOÁN, THI CÔNG PHẦN CỨNG.
Các phần của lò sấy. Kích thước cơ bản của lò sấy. Hệ thống Điện – Điện tử. Các thành phần Điện – Điện tử của hệ thống.
Sơ đồ khối hệ thống. Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại cho cảm biến PT100. Lắp ráp và hoàn thành phần cứng. Tổng hợp thiết bị.
Thông số kỹ thuật của lò sấy .42 Chƣơng 5: THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN. Thiết kế giao diện. Giao diện truyền nhận và giám sát. Giao diện lưu trữ dữ liệu và cài đặt thời gian.
Lập trình điều khiển. Mô tả toán học của lò sấy. Chọn phương pháp và giải thuật điều khiển. Bộ số PID.
Thuật toán điều khiển .54 Chƣơng 6: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH. 56 vii Luan van 6. Tìm bộ số khâu điều khiển. Kết quả thực nghiệm với bộ số PI tìm được.
Thực nghiệm với 3 loại trái cây .60 Chƣơng 7: KẾT LUẬN. Kết quả đạt đƣợc. Ƣu nhƣợc điểm của sản phẩm. Những khó khăn khi thực hiện.
Hƣớng phát triển trong tƣơng lai .66 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 67 PHỤ LUC 1: CHƢƠNG TRÌNH THIẾT KẾ GIAO DIỆN. I PHỤ LỤC 2: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN. VII PHỤ LỤC 3: BẢN VẼ THIẾT KẾ.
XVIII viii Luan van DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 2. 1:Biểu đồ tăng nhiệt độ của quá trình sấy. 2: Mô hình sấy bằng năng lƣợng mặt trời. 3: Máy sấy hạt cà phê bằng năng lƣợng mặt trời.
4: Mô hình cơ bản sấy đối lƣu không tuần hoàn. 5: Lò sấy đối lƣu KingSun cỡ vừa. 6: Lƣu thông khí trong lò sấy đối lƣu. 7: Mô hình sấy bức xạ-đối lƣu.
8: Máy sấy trà Lài 200 vỉ. 9: Mô hình sấy thăng hoa cơ bản. 10: Sơ đồ 3 pha của nƣớc. 11: Hệ thống sấy thăng hoa trong công nghiệp.
12: Nguyên lý làm nóng bằng điện trƣờng dòng cao tần. 13: Mô hình thiết bị sấy điện trƣờng cao tần. 14: Xoài tƣơi và xoài sấy. 1: Hình mô tả đơn giản những hợp chất tiêu biểu trong một loại trái cây.
2: Mô hình 3D lò sấy. 3: Mô hình 3D nhìn bên trong của lò sấy. 4: Mô phỏng động học của lò sấy. 1: Quá trình lƣu thông khí trong lò sấy.
2: Đồ thị đặc tính. 3: Pt100 thực tế. 6: Dây trở nhiệt. 7: Quạt thổi MB480-D.
8: Quạt hút tản nhiệt. 9: Mạch nguyên lý nguồn ±12V. 10: Mạch thực tế nguồn ±12V. 13: Module Realtime Clock.
14: Nguyên lý giao tiếp I2C. 15: Nguyên lý truyền theo phƣơng thức Master/Slave. 16: Mạch Arduino Mega 2560. 19: Kết nối LCD 128x64 KS0108.
20: Relay Omron 24VDC MY4N. 21: Sơ đồ khối hệ thống. 22: Mạch khuếch đại thuật toán. 23: Mạch nguyên lý mạch khuếch đại.
24: Mô hình lò sấy thực nghiệm.42 ix Luan van Hình 5. 1: Giao diện kết nối, đọc và hiển thị giá trị cảm biến. 2: Giao diện lƣu và hiển thị thời gian. 3: Đặc tính chính xác của hệ thống quán tính bậc 1 có trễ.
4: Đặc tính gần đúng của hệ thống quán tính bậc 1 có trễ. 5: Sơ đồ khối điều khiển hồi tiếp. 6: Sơ đồ khối điều khiển thẳng. 7: Sơ đồ khối điều khiển hồi tiếp PID.
8: Đồ thị đặc tính khâu tỉ lệ. 9: sơ đồ khối điều khiển hệ thống bằng khâu tỉ lệ .