MỤC LỤC THIẾT KẾ CHẾ TẠO GIÀN TƯỚI TỰ ĐỘNG

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

(The Project Summary)

TÊN ĐỀ TÀI:  “ Thiết kế và chế tạo mô hình giàn tưới nước tự động cho vườn diện tích 9m²”

1. Nội dung: (Content of study)

Dựa trên các kiến thức đã học ở trường, cùng với sự phân công của bộ môn chúng em có cơ hội tìm hiểu về đề tài “Thiết kế và chế tạo mô hình giàn tưới nước tự động cho vườn diện tích 9m²”. Quá trình tìm hiểu, nghiên cứu và thực thi,đề tài được chúng em tóm tắtnhư sau:

-        Nghiên cứu nhu cầu thị trường về hệ thống giàn tưới nước tự động

-        Tìm hiểu trong và ngoài nước đã có hệ thống này hay chưa ?

-        Tìm ra nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển

-        Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, các định nghĩa, kiến thức chuyên ngành có liên quan.

-        Tính toán và thiết kế các bộ phận của máy.

-        Tiến hành lập trình mạch điện điều khiển tự động

-        Chế tạo mô hình và kiểm nghiệm kết quả.

II    Kết quả đạt được:

-        Tiếp thu, tổng hợp được một khối lượng lớn các kiến thức thực tiễn cũng như lý thuyết.

-        Tính toán thiết kế được cụm khung bố trí hệ thống ống nước

-        Chế tạo thành công mô hình máy , cụm khung

-        Lập trình được mạch điều khiển điện từ

-        Chạy thành công hệ thống giàn tưới nước tự động với 4 béc tưới

-        Nghiên cứu phát triển sản phẩm ra thị trường

MỤC LỤC

LỜI CAM KẾT.. ii

LỜI CẢM ƠN.. iii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN.. iv

MỤC LỤC.. v

DANH MỤC SƠ ĐỒ.. vii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.. 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài1

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài2

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài2

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 2

1.4.1        Đối tượng. 2

1.4.2        Phạm vi2

1.5 Phương pháp nghiên cứu. 2

1.5.1        Cơ sở phương pháp luận. 2

1.5.2        Các phương pháp nghiên cứu cụ thể. 2

1.6     Kết cấu của ĐATN.. 3

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI. 4

• 2.1 Các định nghĩa. 4
• 2.2 Giới thiệu về giàn tưới nước tự động. 4
• 2.3 Đặc điểm của hệ thống. 5
• 2.4 Các tồn tại cần giải quyết5

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 6

• 3.1 Lý thuyết chuyên ngành. 6
• 3.2 Lý thuyết bên ngoài thực tiễn. 6

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP.. 7

• 4.1 Đưa ý tưởng từ những chức năng:7

4.1.1 Kiểu phun nước:7

4.1.2 Bố trí đường ống dẫn nước:7

4.1.3 Bố trí đường ống dẫn nước:8

• 4.2 Kếp hợp chọn ý tưởng phù hợp:9

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ, ĐỘ BỀN GIÀN TƯỚI. 11

• 5.1Chọn động cơ. 11
• 5.2 Chọn loại vòi phun. 12
• 5.3 Van điện tử solenoid. 12
• 5.4 Bộ điều khiển 2 thiết bị qua điện thoại GSM Fukusei13
• 5.5 Relay kích điện 5v. 17
• 5.6 Arduino UNO R3. 17
• 5.7 Giàn khung. 20
• 5.8 Sơ đồ mạch điện. 24

Chương 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH.. 25

• 6.1  Chế tạo. 25
• 6.2  Đánh giá. 26

Chương 7:TÍNH GIÁ THÀNH.. 27

KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ. 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 29

DANH MỤC SƠ ĐỒ

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý chạy tự động4

Hình 4.1 Béc tưới trên cao. 7

Hình 4.2 Béc tưới dưới thấp. 7

Hình 4.3 Bố trí béc tưới7

Hình 4.4 Ống đi theo luống. 8

Hình 4.5 Kiểu lắp đặt béc tưới8

Hình 4.6 Hướng tưới từ trên xuống. 9

Hình 4.7 Hướng tưới từ dưới lên……………………………………………….10

Hình 5.1 Béc tưới12

Hình 5.2 Van từ. 12

Hình 5.3 Bộ điều khiển 2 thiết bị qua điện thoại GSM Fukusei13

Hình 5.4 Sơ đồ mắc dây qua thiết bị điều khiển 2 thiết bị qua điện thoại14

Hình 5.5 Module 1relay với opto cách ly kích điện 5V.. 18

Hình 5.6 Arduino UNO R3. 18

Hình 5.7 Sắt vuông. 21

Hình 5.8 Khung của hệ thống. 21

Hình 5.9 Sơ đồ mạch điện. 25

Hình 6.1 Hệ thống sau khi hoàn thiện. 27

Hình 6.2 Hệ thống sau khi hoàn thiện. 27

Hình 6.3 Ống nước bắt vào khung. 27

Hình 6.4 Góc trạng 3 của khung hệ thống. 27

Hình 6.5 Khớp nối 2 thanh. 28

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

-        Chúng ta đã bứớc sang thế kỷ XXI thế kỷ của khoa học kỹ thuật hiện đại . Các thành tựu của khoa học kỹ thuật được áp dụng vào mọi mặt của cuộc sống. Điều này cũng được phản ánh một cách rõ ràng trong lĩnh vực lao động sản xuất. Ngày trước khi khoa học kỹ thuật vẫn còn lạc hậu thì lao động chân tay của con người chiếm một vị trí chủ đạo. Qua thời gian khi xã hội ngày càng phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao không chỉ về số lượng mà còn cả chất lượng thì điều đó không còn thiết thực nữa. Lao động chân tay dần dần được thay thế bằng máy móc. Điều này có một ý nghĩa vô cùng quan trọng không chỉ giải phóng sức lao động mà còn nâng cáo năng suất cũng như chất lượng của các sản phẩm làm ra.Đặc biệt là trong các ngành công nghiệp nặng nhọc và độc hai.

-        Trong thời buổi kinh tế thị trường như hiện nay thì việc tự động hoá quá trình sản xuất trở thành một yếu tố sống còn của các doanh nghiệp. Sự thành công hay thất bại của một doanh nghiệp phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó chất lượng sản phẩm và giá thành là hai yếu tố cơ bản nhất. Mà hai yếu tố này lại được quyết định trực tiếp bởi yếu tố công nghệ và khả năng tự động hoá của doanh nghiệp. Một khi sản phẩm được sản xuất một cách tự động hoá thì tính ổn định và chất lượng cũng như năng suất của sản phẩm sẽ tăng từ đó sẽ giảm được giá thành nâng cao khả năng cạnh tranh.

-        Ngày nay, ở bất cứ nơi đâu không chỉ trong các nhà máy xí nghiệp mà trong cả đời sống sinh hoạt chúng ta có thể thấy sự hiện hữu của máy móc khắp nơi. Tuy nhiên nhu cầu của con người là vô hạn và nó phát sinh trong những hoàn cảnh nhất định. Do đó máy móc chỉ có thể đáp ứng được nhu cầu của con người trong một giai đoạn nhất định nào đó. Nhưng không vì vậy mà con người bớt đi sự tìm tòi sáng tạo. Mà ngược lại việc này còn được hưởng ứng một cách rộng rãi không phân biệt giai cấp. Có thể là trí thức, học sinh- sinh viên và thậm chí là người lao động.

-        Do đặc trưng của ngành nghề học tập cũng như yêu cầu của xã hội thì đồ án tốt nghiệp của sinh viên ngành chế tạo máy có quan hệ mật thiết với những điều nêu trên. Với đề tài “Thiết kế giàn tưới nước tự động” chúng tôi hi vọng sẽ đóng góp được một phần nào sự phát triển chung của quá trình lao động sản xuất.

-        Hiện trên thị trường chưa có loại máy này, vì vậy việc bắt tay vào nghiên cứu nó xem như là một cơ hội cũng như thách thức cho bản thân, đồng thời chúng tôi hy vọng sẽ tạo ta một tiền đề cho các nghiên cứu sau này.

1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

-        Như đã nói ở trên thì công trình nghiên cứu này thật sự mang tính cấp thiết cao, nếu thành công như mong đợi thì đó không những giải quyết được công việc tay chân của những công nhân, nông dân  thường làm khi tưới nước bằng tay chân mà còn mang lại một một vốn hiểu biết rộng cho người nghiên cứu.

-        Tạo điều kiện, tiền đề cho người nghiên cứu có thể phát triển các kỹ năng, kiến thức của mình và ứng dụng chúng vào thực tiễn.

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

-        Củng cố kiến thức đã học, thu thập các kiến thức thực tiễn trong quá trình làm.

-        Tìm ra được nguyên lý hoạt động của mạch điện

-        Tính toán được các thông số, yêu cầu kỹ thuật của cụm khung và hệ thống ống nước

-        Chế tạo được mô hình, cụm khung bố trí béc, hệ thống ống và các van solenoid

-        Có được định hướng phát triển đưa sản phẩm ra thực tiễn sản xuất.

1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tượng

-        Các loại cây trồng rau củ quả được tưới tự động bằng hệ thống điều khiển được lập trình sẵn.

-        Hệ thống máy tưới nước tự động.

1.4.2 Phạm vi

-        Do thời gian nghiên cứu ít, kiến thức của chúng em có hạn, nên đề tài xin phép được giới hạn trong Tìm hiểu thiết kế hệ thống giàn tưới nước tự động.

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1  Cơ sở phương pháp luận

-        Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học nhằm đạt đến chân lý khách quan dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Theo định nghĩa này cần phải có những nguyên tắc cụ thể và dựa theo đó các vấn đề được giải quyết.

-        Nghiên cứu quy trình công nghệ và hệ thống cụm khung lớn nhỏ  từ đó đưa ra các phương pháp, nguyên lý phù hợp với nhu cầu của từng hộ dân từng khách hàng thông qua số diện tích đất trồng cần tưới .

1.5.2  Các phương pháp nghiên cứu cụ thể

-        Phương pháp khảo sát thực tế: tìm hiểu thực tếvềcông việc tưới  thủcông vànhu cầu về một loại máy tưới nước tự động . Tìm hiểu thị trường loại máy này đã có mặt trên thị trường hay chưa .Và hệ thống điều khiển tự động thông qua điện thoại đã được sử dụng hay chưa ?.

-        Phương pháp thu nhập dữ liệu: lấy sốliệu về năng suất làm việc của hệ thống tưới so với việc tưới thủ công . Số khối nước , diện tích đất được tưới , thời gian tưới ,… so với việc tưới thủ công đạt hiểu quả thiết thực ra sao thông qua số liệu chuẩn xác.

-        Phương pháp phân tích đánh giá: dựa vào dữliệu đã thu thập được, tham khảo ýkiến của công nhân, và các chuyên gia để phân tích và đánh giá nhu cầu trong việc chế tạo một loại máy có khả năng thay thế được sức lao động của người công nhân nhưng vẫn đảm bảo năng suất cần thiết.Phân tích tìm ra các giải pháp công nghệ trong chế tạo, từ đó đưa ra quy trình để hoàn thiện đồ án một cách hiệu quả nhất.

-        Phương pháp tổng hợp:sau khi đã có đầy đủthông tin, sốliệu cần thiết và nhữnggì được chứng kiến trong thực tế kết hợp với kiến thức chuyên ngành của chúng em, chúng em đã đưa ra những nhận xét, đánh giá khách quan để từ đó đề xuất quy trình hợp lí để phân phối hợp lí lượng nước tưới cho từng loại rau củ quả , và chế tạo thành công mô hình với nguyên lý tưới tự động một cách hợp lí và hiệu quả nhất .

-        Phương pháp mô hình hóa: là mục tiêu chính của đềtài, tạo cho chúng em có cơhội để ôn lại kiến thức đã học và học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong thực tiễn. việc chế tạo mô hình giúp kiểm nghiệm được lý thiết, và sữa chữa những chỗ sai mà phương pháp lý thuyết không thể thấy được.

1.6     Kết cấu của ĐATN

ĐATN bao gồm 6 chương:

-        Chương 1:  Giới thiệu về đề tài và một số phương pháp, cách thức thực hiện  đề tài.

-        Chương 2: Trình bày tổng quan nghiên cứu của đề tài, bao gồm giới thiệu về máy kết cấu của máy, các nghiên cứu liên quan.

-        Chương 3: Trình bày về cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài.

-        Chương 4: Đưa ra phương hướng và các giải pháp để giải quyết vấn đề, bao gồm các nguyên lý hoạt động của hệ thống tưới và quy trình thực hiện tưới nước.

-        Chương 5: Tính toán chi tiết công suất động cơ, các bộ phận của mô hình, điều kiện bền …

-        Chương 6: Trình bày về việc chế tạo mô hình và kiểm nghiệm tính toán, điều chỉnh thông số cho phù hợp.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

• 2.1 Các định nghĩa

^-             Máy tự động là máy tự động hoàn toàn từ khâu cấp phôi, thao tác trên sản phẩm đến lấy sản phẩm ra. Chính vì thế con người không phải tốn công sức trong quá trình hoàn thiện sản phẩm.

^-             Vai trò và ý nghĩa của tự động hóa quá trình sản xuất:

-        Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép giảm giá thành và nâng cao năng suất lao động. Trong mọi thời đại, các quá trình sản xuất luôn được điều khiển theo các quy luật kinh tế. Có thể nói chi phí và hiệu quả sản xuất là một trong những yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa.

-        Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép cải thiện điều kiện sản xuất. Các quá trình sản xuất sử dụng quá nhiều lao động sống thường không đảm bảo tính ổn định về giờ giấc, chất lượng gia công và năng xuất lao động, gây khó khăn trong việc điều hành và quản lý giờ giấc. Các quá trình sản xuất tự động cho phép loại bỏ các nhược điểm trên.

-        Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép đáp ứng cường độ sản xuất hiện đại.

-        Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép chuyên môn hóa và hoán đổi sản xuất . Chỉ một số ít các sản phẩm phức tạp là được chế tạo từ một nhà sản xuất.

-        Tự động hóa quá trình sản xuất cho phép thực hiện cạnh tranh và đáp ứng điều kiện sản xuất.

• 2.2 Giới thiệu về giàn tưới nước tự động:

• 2.3 Đặc điểm của hệ thống

-        Hệ thống có mặt trên thị trường nhưng đã được cải tiến. nâng cấp về phần                       tự động hơn.

-        Khung hệ thống có kích thước 2m x1m x2m.

-        Có cả tự động và bán tự động.

-        Có thể thay thế phụ kiện khá dễ dàng.

-        Dễ dàng thay đổi phần chương trình đã viết.

• 2.4 Các tồn tại cần giải quyết

-        Sử dụng béc tưới được cung cấp độc quyền.

-        Không quản lý được hết tất cả các thông số khi tưới nếu không ở nhà.

-        Đây là mô hình áp dụng vào thực tế cần giải quyết vấn đề nếu nguồn nước cung cấp không đủ áp.

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

• 3.1 Lý thuyết chuyên ngành

-        Vận dụng kiến thức chuyên ngành Cơ Khí Chế Tạo Máy để tính toán thiết kế máy. Bao gồm các loại sách như: Thiết kế máy, Tính toán hệ dẫn động cơ khí, Dung sai kỹ thuật đo, Công Nghệ chế tạo máy… (đã được trình bày ở phần tài liệu tham khảo).

-        Ngoài ra còn sử dụng các công thức thuộc dung sai để tính dung sai cho bản vẽ, các công thức sức bền để tính bền cho các chi tiết máy, tài liệu tham khảo trường ĐH Nông Lâm TPHCM, nguồn internet…

• 3.2 Lý thuyết bên ngoài thực tiễn

-        Vận dung cơ sở lý thuyết về kinh tế, nghiên cứu thị trường trong và ngoài nước về hệ thống tưới nước tự động.

-        Tính toán giá thành sản xuất và hoạch định được chi phí chế tạo.

CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ GIẢI PHÁP

• 4.1 Đưa ý tưởng từ những chức năng:

4.1.1 Kiểu phun nước:

Bao gồm: vòi phun

Là một cơ cấu quan trọng, nó quyết định đến hiệu quả cho cây trồng và đảm bảo lượng nước tưới cho cây.

Dạng phun sương từ trên xuống:

-        Ưu điểm:

+  tưới đều cho cây, duy trì độ ấm, tạo điều kiện thuận lợi cho cây phát triển.

+ Có thiết kế không bị nhỏ giọt sau khi tưới.

-       

Hình 4.1: Béc tưới trên cao

Nhược điểm: Vòi phun khá hạn chế  trên thị trường Việt Nam.

Dạng phun sương từ dưới lên:

-        Ưu điểm: giá thành thấp, áp dụng cho các loại cây phù hợp.

-        Nhược điểm: không phù hợp với cây trồng theo tầng, áp suất tưới cao.

4.1.2 Bố trí đường ống dẫn nước:

Bao gồm các ống dẫn nước được bố trí phù hợp.

Các dạng bố trí:

-        Ống nước đưa lên cặp theo khung tưới.

Ưu điểm: vận chuyển nước linh hoạt, không gây khó khăn trong quá trình làm đất hay trồng rau

+      Nhược điểm: Ống bố trí chuyên dụng.

-        Ống nước được bố trí âm đất cặp theo luống rau( cây).

+      Ưu điểm: vận chuyển nước tốt. không tạo áp khi lên cao.

+      Nhược điểm: trong quá trình làm vườn gây khó khăn.

4.1.3 Bố trí đường ống dẫn nước:

-        Theo TCVN 9170-2012 về yêu cầu kỹ thuật tưới bằng phương pháp phun mưa, tùy thuộc vào điều kiện thực tế người dùng có thể lắp hệ thống tưới tự động bằng béc tưới theo 4 mô hình:

+      Sơ đồ bố trí kiểu hình tam giác

+      Mô hình bố trí kiểu hình vuông

+      Sơ đồ bố trí kiểu hình chữ nhật

+      Sơ đồ bố trí kiểu hình bình hành

-        Trên thực tế, phổ biến nhất là mô hình hình tam giác và hình vuông. Khi lắp đặt theo mô hình này, thường sẽ cho độ đồng đều cao, đồng thời cũng dễ lắp đặt và phù hợp với hầu hết các mô hình trồng cây hiện nay.

-        Về khoảng cách giữa các béc tưới.

-        Khoảng cách cũng được xác định theo mô hình, và thường được hiểu theo hai cách cơ bản là tưới chạm đầu và tưới phủ chân.

-        Tưới chạm đầu: phạm vi tưới của béc này vừa chạm tới phạm vi tưới của béc kia (xem hình trên).

-        Theo phương pháp này, giả sử khoảng cách giữa các béc là D, bán kính là R.

-        Theo mô hình tam giác: D = 1.73xR

-        Theo mô hình hình vuông: D = √2xR = 1.4xR

-        Theo phương pháp này chi phí đầu tư sẽ thấp, vì khoảng cách giữa các béc được đặt xa ở mức tối đa. Giả sử 1 béc Nelson R33 có bán kính 15m, vậy nếu lắp theo mô hình tam giác, khoảng cách giữa các béc liền kề là D = 1.73 x 15m = 25m.

-        Ngược lại, trong trường hợp có gió, công suất máy bơm yếu, không đủ áp suất… rất dễ xảy ra tình trạng tưới bị lỏi, nhiều chỗ giao nhau sẽ không có nước.

-        Bên cạnh đó, nhiều loại béc thường rất ít nước, hoặc thậm chí không có nước ở vị trí chân béc, nên tưới sẽ không đồng đều.

-        Nên ta có thể áp dụng theo cách tưới phủ chân.

-        Tưới phủ chân: phạm vi tưới (bán kính tưới) của béc này phủ tới chân của béc khác, D = R.

-        Với phương pháp này, độ đồng đều rất cao. Thường khoảng 83 – 90%.

• 4.2 Kếp hợp chọn ý tưởng phù hợp:

Hình 4.6: Hướng tưới phun sương từ trên cao

PHƯƠNG ÁN 1( ÁP DỤNG CHO DIỆN TÍCH LỚN VÀ NHỎ ĐỀU ĐƯỢC)

Hình 4.7: Hướng tưới từ dưới lên

PHƯƠNG ÁN 2( TƯỚI CHO RAU DẠNG TỪ DƯỚI LÊN)

• Kết luận: từ những ưu nhược điểm trên ta chọn ra được phương án 1 là hợp lý, phù hợp với yêu cầu của nhu cầu tiêu dùng cho diện tích nhỏ. Có thể tháo lắp nhanh.

 

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ, ĐỘ BỀN GIÀN TƯỚI

• 5.1Chọn động cơ

-        Việc lựa chon công suất máy bơm là yếu tố hết sức quan trọng, nó đảm bảo cung cấp cho hệ thống tưới đủ lưu lượng, đủ áp suất và tiết kiệm chi phí trong quá trình vận hành.

-        Để chọn máy bơm, thường chúng ta phải căn cứ vào một số yếu tố chính sau đây:

-        Lưu lượng cần tưới: giả sử chúng tưới rau sản xuất nhỏ diện tích 9m² bằng béc phun SpinNet, khoảng các béc 1.5mx1m.  Theo tính toán lưu lượng tưới cho 9m² trên 1 giờ là 70- 200 l/h.

-        Áp suất nước: Mọi thiết bị tưới đều cần một mức áp suất nhất định để có thể hoạt động. Giả sử béc phun SpinNet nói trên cần cung cấp mức áp suất 2.5bar để hoạt động tối ưu. Đồng thời tổn thất áp suất^(*) trên hệ thống đường ống là 0,25bar. Vậy máy bơm cần tạo ra áp suất: 2.5bar + 0.25bar = 2.75 bar.

-        Từ 2 phân tích trên, chúng ta cần chọn máy bơm có công suất đủ lớn để bơm tạo áp suất 2.75 bar tại lưu lượng hoạt động70- 200 l/h.

-        Giả thuyết thêm rằng, máy bơm hoạt động ở mức 75% công suất thiết kế.

-        Theo tính toán sơ bộ ta chọn động cơ là 2HP.

-        Tuy nhiên phân tích ở trên là chưa đủ bởi còn phụ thuộc vào các yếu tố dưới đây:

-        Nguồn điện: Nếu là nguồn điện 1 pha (nguồn điện ta sử dụng cho sinh hoạt hàng ngày) thì có thể chỉ chạy được máy bơm tối đa 3HP. Nhưng tận dụng máy bơm tại nhà không sử dụng là loại 2HP.

-        Loại máy bơm: Hiện có nhiều loại bơm như bơm Hỏa tiễn, bơm ngang, bơm trục đứng… căn cứ vào yêu cầu về lưu lượng, cột áp (áp suất) ở mục 1). và  2). sau đó tra biểu đồ hoạt động của máy bơm để từ đó chọn công suất máy bơm phù hợp.

-        Ngược lại, trường hợp máy bơm dầu, hoặc máy bơm không có chỉ số kỹ thuật (có thể máy tự cuốn, máy cuốn lại…):  có thể dò ngược bằng cách sử dụng kết hợp đồng hồ đo lưu lượng và đồng hồ đo áp suất. Cách dò:

-        Đằng sau đồng hồ đo lưu lượng lắp một van xả nước để điều chỉnh mức xả khác nhau. Trước đồng hồ lưu lượng đặt đồng hồ đo áp suất.

-        Trong quá trình điều chỉnh van xả nước, bà con quan sát kim đồng hồ đo áp suất. Khi đồng hồ đo áp chỉ vạch 2.75bar thì dừng lại, sau đó quan sát đồng hồ đo lưu lượng và xác định xem 1 giờ bơm được bao nhiêu m³, từ đó xác định được máy bơm sẽ chạy được bao nhiêu béc, bao nhiêu diện tích.

• 5.2 Chọn loại vòi phun

-        Vòi phun tia SpinNet SD được sử dụng trong nhà kính, vườn ươm, nhà lưới.

-        Vòi phun tia SpinNet SD có thiết kế không cầu nhỏ giọt.

-        Có thể thay đổi những chi tiết của vòi phun được tháo lắp bằng tay nên vòi phun cần giữ sạch không có dụng cụ theo yêu cầu.

Hình 5.1: Béc tưới

Được cấu tạo bằng vật liệu chống axit, do đó cho phép hóa chất đi qua. Có thể làm sạch bằng cách xử lý axit thích hợp.

-        Được thiết kế đặc biệt tưới ướt hoàn toàn cho diện tích                                             hình chữ nhật với sự phân bố tối ưu của nước.

-        Đặc điểm kỹ thuật:

+      Lưu lượng nước: 70- 200l/h

+      Áp lực hoạt động: 2-3 bars

• 5.3 Van điện tử solenoid

-        Van nước điện tử solenoid là là thiết bị đóng ngắt nước tự động. Được ứng dụng trong nhiều hệ thống tưới tự động, thiết bị vệ sinh, chiết rót tự động,…

-        Van là dạng thường đóng , khi chưa có điện vào cuộc dây thì van khóa, khi có điện thì mở.

+       Chất liệu: PP + kim loại

+       Điện áp: DC12V

+       Công suất định mức: khoảng 5W

Hình 5.2: Van từ

Mô hình hoạt động: bình thường đóng (N/C)

+       Áp suất: 0.02-0.8Mpa

+       Kích thước cổng: khoảng G3/4 "

+       Nhiệt độ chất lỏng: khoảng 0-100 độ C

+       Cách sử dụng: nước và độ nhớt thấp chất lỏng

+       Dòng chảy characterastics:

+       Khoảng 0.02Mpa > 2L/min;

+       Khoảng 0.10Mpa > 10L/min;

+       Khoảng 0.30Mpa > 16L/min;

+       Khoảng 0.80Mpa > 28L/phút

 

• 5.4 Bộ điều khiển 2 thiết bị qua điện thoại GSM Fukusei

 

-        Được sử dụng qua để điều khiển bật tắt 2 thiết bị qua điện thoại sử dụng                 sóng GSM, mạch có 2 chế độ bật tắt qua tin nhắn SMS hay lệnh nhá máy.

-        Bật tắt thiết bị thông qua mạng di động GSM bằng cách nhắn, khả năng báo           hiệu thiết bị vừa mới khởi động lại qua ba số cài đặt trước, tái khởi động lại           trạng thái cuối cùng của tiếp điểm( khi thiết bị mất nguồn và có nguồn lại ),

 kiểm tra trạng thái tiếp điểm, báo lệnh đã được thực thi , kiểm tra tiền trong             tài khoản.

         Ứng dụng :

+      Kiểm soát các thiết bị nhà bếp như nồi cơm điện, nồi hấp điện… thíchhợp cho những người bận rộn làmviệc.

+      Điều khiển điều hòa nhiệt độ, bình nóng lạnh: bật điều hòa không khí, bình nóng lạnh trước khi từ cơ quan về nhà, có thể tận hưởng không khí mátmẻ và trong lành ngay khi về tới nhà, về tới nhà có sẵn nước nóng để tắm không phải chờđợi.

+      (Lưu ý: Để điều khiển được những thiết bị công suất lớn cần phải sử dụng kết hợp với một công tắc từ (rơ le) ngoài công suất lớn)

+      Kiểm soát ánh sáng: Bật đèn trước khi vềnhà.

+      Bật máy bơm nước tưới cây, cho cá ăn… khi ởxa.

+      Và có thể điều khiển bật tắt rất nhiều thiết bị điện khác khi không có mặt ở nhà.

+      Bật /tắt máy bơm nước từ xa khi đang tưới cây trong vườn hay cánh đồng rộnglớn.

+      Bật /tắt hệ thống chống trộm, camera an ninh, đèn chiếu sáng, âm thanh,… từ xa và còn rất nhiều ứng dụng điều khiển khác tùy vào óc sáng tạo của bạn.

+      Chức năng nhá máy ( 3 số định trước theo ANUM1,ANUM2,ANUM3 ) để đóng ngắt tiếp điểm relay1 ( khi thiết bị nhận lệnh sẽ tự động ngắt máy – sẽ báo tin nhắn Bật hoặc Tắt về số máy nhá qua đường tin nhắn nếu thiết lập RESEND=1 trước đó).

Khi ta cấp nguồn cho thiết bị : Xin đợi đèn tín hiệu nhấp nháy theo chu kỳ 1 giây bật 1 giây tắt khi đó thiết bị mới hoàn tất quá trình thiết lập ( thời gian thiết lập có thể kéo dài 1 phút tùy theo điều kiện nhà mạng ) . Mọi tin nhắn / gọi tới thiết bị sẽ không được thực thi .

Cú pháp tin nhắn:

Cú pháp	Biến RESEND=1 Thiết bị trả về tin nhắn	Ý nghĩa
SW1=1	SW1=1	Đóng tiếp điểm 1
SW1=0	SW1=0	Ngắt tiếp điểm 1
SW2=1	SW2=1	Đóng tiếp điểm 2
SW2=0	SW2=0	Ngắt tiếp điểm 2
SWA=1	SWA=1	Đóng cả hai tiếp điểm 1 và 2
SWA=0	SWA=0	Ngắt cả hai tiếp điểm 1 và 2
RESEND=1	Gởi về các thông số thiết bị	Cho phép thiết bị gởi trả về tin nhắn khi đã đóng hoặc ngắt qua các tập lệnh liên quan tới đóng ngắt tiếp điểm
RESEND=0	Gởi về các thông số thiết bị	Không cho phép thiết bị gởi trả về tin nhắn khi đã đóng hoặc ngắt qua các tập lệnh liên quan tới đóng ngắt tiếp điểm
STATUS	Gởi về các thông số thiết bị	Gởi về trạng thái đóng ngắt các tiếp điểm , thông số của thiết bị
ANUM1	Gởi về các thông số thiết bị	Thêm vào số nhắn tin khi thiết bị bị khởiđộng lại ( vị trí 1 ) – số nhắn tin chính là nhắn tin tới thiết bị bằng lệnhnày
ANUM2	Gởi về các thông số thiết bị	Thêm vào số nhắn tin khi thiết bị bị khởiđộng lại ( vị trí 2 ) – số nhắn tin chính là nhắn tin tới thiết bị bằng lệnhnày
ANUM3	Gởi về các thông số thiết bị	Thêm vào số nhắn tin khi thiết bị bị khởiđộng lại ( vị trí 3 ) – số nhắn tin chính là nhắn tin tới thiết bị bằng lệnhnày
CNUM1	Gởi về các thông số thiết bị	Xóa số nhắn tin khi thiết bị bị khởi động lại ( vị trí 1 ) – và không cần biết nhắn tới từ bất kỳ số nào .
CNUM2	Gởi về các thông số thiết bị	Xóa số nhắn tin khi thiết bị bị khởi động lại ( vị trí 2 ) – và không cần biết nhắn tới từ bất kỳ số nào .
CNUM3	Gởi về các thông số thiết bị	Xóa số nhắn tin khi thiết bị bị khởi động lại ( vị trí 3 ) – và không cần biết nhắn tới từ bất kỳ số nào .
MONEY	Gởi về thông tin tài khoản sim ( tương đương lệnh *101#)	Kiểm tra tài khoản SIM
MONE2	Gởi về thông tin tài khoản sim ( tương đương lệnh *102#)	Kiểm tra tài khoản SIM ( tài khoản khuyến mãi )
BOOT=1	Gởi về các thông số thiết bị	Cho phép nhắn tin báo hiệu thiết bị đã khởi động lại .
BOOT=0	Gởi về các thông số thiết bị	Không cho phép nhắn tin báo hiệu thiết bị đã khởi động lại .
SAVE=1	SAVE=1	Cho phép khôi phục lại tiếp điểm như trước khi mất điện
SAVE=0	SAVE=0	Sau khi thiết bị cấp điện các tiếp điểm mặc định là ngắt .
DTMF=1	Gởi về các thông số thiết bị	Cho phép thiết bị hoạt động ở chế độ DTMF ( khi đó chế độ nhá máy sẽ bị vô hiệu hóa )
DTMF=0	Gởi về các thông số thiết bị	Cho phép thiết bị hoạt động ở chế độ nhá máy ( khi đó chế độ DTMF sẽ bị vô hiệu hóa )

 

-        Với chức năng nhá máy để bặt hoặc tất tiếp điểm relay 1 : Chỉ duy nhất 3 số cài đặt trước đó thông qua lệnh ANUM1,ANUM2,ANUM3 mới có thể thực thi được lệnh gọi lần 1 tắt gọi lần 2 bật , ngoài 3 số nêu trên mọi số khác gọi vào thiếtbị đều ngắt cuộc gọi nhưng không thực hiện lệnh đóng/ngắt tiếp điểm relay 1.

-        Với lệnh nhá máy nếu ta để thông số “RESEND=1” .Với 3 số cài đặt trước đó gọi và thiết bị sẽ trả về tin nhắn sau khi thực thiện lệnh “SW1=1”nếu thiết bị đã bật ( trước đó tắt ) , “SW1=0” nếu thiết bị đã tắt ( trước đó bật ).

-        Với chế độ điều khiển DTMF : khi ta gọi vào từ 3 số đặt trước thiết sẽ nhận dạng nếu đúng sẽ bắt máy và ta bật tắt cá tiếp điểm theo lệnh như sau:

Phím số	Chức năng
1	Đóng tiếp điểm relay1
2	Nhả tiếp điểm relay 1
3	Đóng tiếp điểm relay2
4	Nhả tiếp điểm relay 2

 

• 5.5 Relay kích điện 5v

-        Modul 1 Relay với opto cách ly nhỏ gọn, có opto và transistor cách ly giúp cho việc sử dụng trở nên an toàn với board mạch chính, mạch sử dụng để đóng ngắt nguồn công suất cao AC hoặc DC, có thể chọn đóng khi kích mức cao hoặc mức thấp bằng Jumber.

-        Tiếp điểm đóng ngắt gồm 3 tiếp điểm NC (thường đóng), NO (thường mở), COM (chân chung) được cách ly hoàn toàn với board mạch chính, ở trạng thái bình thường chưa kịch điện NC sẽ nối với COM, khi có trạng thái kích Com sẽ chuyển sang nối với NO và mất kết nối với NC.

-        Thông số kỹ thuật:

+      Sử dụng điện áp nuôi DC 5V

+      Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA.

+      Có đèn báo đóng  ngắt trên mỗi relay

+     

Hình 5.5: Module 1relay với opto cách ly kích điện 5V

Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V-10A, DC30V-10A

 

• 5.6 Arduino UNO R3

-        Là Board mạch rất phổ biến trong các dòng Arduino hiện nay.

-        Chỉ cần kết nối với máy tính (PC) hoặc Laptop bằng cáp USB để nạp code cho Board mạch một cách dễ dàng.

-        Ứng dụng rất mạnh mẽ từ đơn giản đến phức tạp.

-        Thông số kỹ thuật:

-       

Hình 5.6: Arduino UNO R3

Chíp điều khiển chính: Atmega328.

-        Nguồn nuôi mạch:

+       5V DC từ cổng USB.

+      7-9V DC từ giắc cắm ngoài.

-        Số chân digital: 14( hỗ trợ 6 chân PWM).

-        Số chân Analog:6.

-        Dòng ra trên chân digital : tối đa 40mA.

-        Dòng ra trên chân 3.3V: 50mA.

-        Dung lượng bộ nhớ Flash: 32KB.

-        Tốc độ: 16MHz.

-        Các cổng của Arduino Uno R3:

+      GND(Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho ArduinoUno.

+      5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.

+      3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.

+      Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn điện với chân GND.

+      IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này. Nó có thể luôn là 5V. Chú ý không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải cấp nguồn.

+      RESET: khi nhấn nút reset trên Board để rết vi điều khiển tương đương với việc chân Reset được nối với GND qua 1 điện trở 10K .

-        Các chân vào ra của Arduino UNO R3

+      Arduino UNO R3 có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng ra/vào tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328( mặc định thì các điện trở này không được kết nối)

+      Số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

+      2 chân Serial 0(RX) và 1(TX): dùng để gửi (Transmit- TX) và nhận (Receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với các thiết bị khác thông qua 2 chân này. Kết nối Blutooth có thể nói là kết nối Serial không dây. Nếu không cần giao tiếp Serial không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết.

+      Chân PWM(-): 3,5,6,9,10 và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ phân giải 8 bit bằng hàm analogWrite. Có thể hiểu là điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì cố định ở mức 0V hay 5V như những chân khác.

+      Chân giao tiếp SPI: 10(SS), 11(MOSI), 12(MISO), 13(SCK). Ngoài chức năng thông thường, 4 chân này còn để truyền dữ liệu bằng giao thúc SPI với các thiết bị khác.

+      Arduino Uno R3 có 6 chân analog(A0-A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V đến 5V. với chân AREF trên Board, có thể đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng chân analog để đo điện áp trong khoảng 0V đến 2.5V với độ phận giải vẫn là 10bit.

+      Đậc biệt: ArduinoUNO có 2 chân A4(SDA) và A5(SCJ) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.

-        Lập trình cho Arduino

+      Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngôn ngữ riêng. Ngôn ngữ này dựa trên ngôn ngữ Wiring được viết cho phần cứng . Và Wiring lại là một biến thể của C/C++.

+      Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, ta lập trình trên môi trường được gọi là Arduino IDE( Intergrated Development Environment)

Sau đây là mã code đã được viết cho mô hình:

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(4,OUTPUT);

  pinMode(5,OUTPUT);  

  pinMode(6,OUTPUT);

    pinMode(8,INPUT_PULLUP);

     pinMode(9,INPUT_PULLUP);

    pinMode(10,INPUT_PULLUP);

     pinMode(11,INPUT_PULLUP);

void loop() {

 

      if ((digitalRead(8)==LOW)|(digitalRead(10)==LOW))

     {

 

    digitalWrite(4,HIGH);

    delay (5000);

    digitalWrite(6,HIGH);

    delay(10);

     }

    else

    {

     digitalWrite(4,LOW);

     delay (10);

     }

     if ((digitalRead(9)==LOW)|(digitalRead(11)==LOW))

     {

 

      digitalWrite(5,HIGH);

      delay(5000);

      digitalWrite(6,HIGH);

      delay (10);

     }

    else

    {

     digitalWrite(5,LOW);

     delay (10);

     }

 

     if ((digitalRead(8)==HIGH)&&(digitalRead(9)==HIGH)&&(digitalRead(11)==HIGH)&&(digitalRead(10)==HIGH))

     {

      digitalWrite(6,LOW);

      delay(10);

     }

 

 }

• 5.7 Giàn khung

 

-        Vì máy có khối lượng không quá lớn, khoảng 20kg và rung động cũng không quá lớn. Nên ta chọn thép làm khung là thép hình dạng □20 và □25 với các bề dày lần lượt là 1.2mm và 1.4mm, các mối ghép chủ yếu là hàn và bulong.

-        Vì điều kiện làm việc, cũng như khối lượng của máy nhỏ, mặc khác loại thép mà ta chọn khả năng chịu tải tốt. Nên xem như khung máy đã đủ bền. bỏ qua phần tính toán bền cho khung máy.

-        Khung máy được thiết kế có hình dạng:

 

 Tính toán khoan lỗ gia công khung

 

Bước 1: Khoanlỗ Ø5mm.

Chọn dao: Mũi khoan thép gió 5mm, L=86mm, l=52mm.

Chọn chiều sâu cắt: t =  =2.5 mm.

Chọn bước tiến: khoan thép

Tra bảng 8-3 trang 88 chế độ cắt gia công cơ khí (CĐCGCCK)

-        = 2-4 mm, thép có

Ta có: S₀ = 0.08-0.10 (mm/vòng). Ta  chọn S₀ = 0.08mm/vòng.

. Vậy 3.Chọn K₁= 0,9

ðS₀ =0.08 . 0.9= 0.072mm/vòng.

Tính V:

V =. (m/phút).

o   Tra bảng 3-3/trang 84 : P18, S < 0,3(mm/vòng)

0,2

-        Tra bảng 4-3/trang 85. T =15’

-        Tra bảng 5-3/trang 86. = 1.

-        Tra bảng 6-3/trang 86. = 0,85.

-        Tra bảng 7-1/trang 17. = 1.

-        Tra bảng 8-1/trang 17. = 1.

 =  = 0.85.

-        V =.  =.1 = 49(m/phút)
Số vòng quay trục chính: n =  =  = 3119,4 (vòng/phút)
Tra thuyết minh máy chọn n = 1360(vòng/phút)
Þ V =  =  = 21,36 (m/phút).

Thời gian chạy máy .
=  = .4= 0,31(phút)
Trong đó :  =  = 1.4mm
            = 2 mm

Bước 2: Khoan lỗ Ø10.4mm.

Chọn dao: Mũi khoan thép gió 10.4mm, L=182mm, l=91mm.

Chọn chiều sâu cắt: t =  =2.7 mm.

Chọn bước tiến: khoan thép

Tra bảng 8-3 trang 88 chế độ cắt gia công cơ khí (CĐCGCCK)

-        D= 10 - 13 mm, thép có

Ta có: S₀ = 0,25 – 0,31 (mm/vòng). Ta chọn S₀ =0,25mm/vòng.

. VậyChọn K₁= 1

ðS₀ = 0,25.1= 0.25mm/vòng.

Tính V:

V =. (m/phút).

o   Tra bảng 3-3/trang 84 : P18, S < 0,3(mm/vòng)

0,2

-        Tra bảng 4-3/trang 85. T =25’

-        Tra bảng 5-3/trang 86. = 1.

-        Tra bảng 6-3/trang 86. = 0,85.

-        Tra bảng 7-1/trang 17. = 1.

-        Tra bảng 8-1/trang 17. = 1.

 =  = 0.85.

-        V =.  =.1 = 24,76(m/phút)
Số vòng quay trục chính: n =  =  = 757,8 (vòng/phút)
Tra thuyết minh máy chọn n = 960(vòng/phút)
Þ V =  =  = 31,3 (m/phút).

Thời gian chạy máy.
=  = .4= 0,175(phút)
Trong đó : =  = 3mm
            = 2 mm

 

• 5.8 Sơ đồ mạch điện

 

 

Hình 5.9: Sơ đồ mạch điện

Với mạch điện được mắc như trên thì ta có thể kích hoạt cho mạch hoạt động như sau:

Kích điện bằng thiết bị GSM Fukusei để mở van từ, sau đó 3s khởi động động cơ chạy

nếu như ta không có ở nhà hay không ở gần mạch điều khiển .

Kích điện bằng nút nhấn K1, K2 để mở van từ sau đó 3s khởi động động cơ chạy.

CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH

• 6.1     Chế tạo

Chế tạo mô hình  để chạy thử cùng nguyên lý. Do kinh phí có hạn nê chỉ chế tạo mô

hình hình chạy thử nguyên lý tưới, đóng mở van từ, kích điện bằng tự động và bán

tự động.

 6.2     Đánh giá

-        Nhìn chung nguyên lý đưa ra khá hợp lý, van từ đóng mở theo ý muốn, kích hoạt mạch chạy bằng điện thoại ổn định.

-        Kinh phí chế tạo cũng không quá cao.

-        Mô hình có tính cơ động .

-        Tuy nhiên vẫn còn tồn tại một số tồn đọng:

+      Bộ kich nguồn sim có thể bị mất sóng.

+      Chương trình lập trình bị delay 3s nếu nguồn không ổn định.

+      Có thể cháy mạch nếu bị ngắt nguồn liên tục.

Chương 7:TÍNH GIÁ THÀNH

Giá thành của mô hình được tính theo bảng sau:

STT	Tên chi tiết	SL	Giá(ngàn/chi tiết)	Thành tiền
1	Relay 5v	3	30	90
2	Arduino UNO R3	1	160	160
3	GSM Fukusei	1	550	550
4	Béc tưới	4	40	160
5	Ống chuyên dụng	8m	100	100
6	Van từ solenoid	2	135	135
7	Khóa nước 21	2	10	20
8	Khóa nước 34	1	15	15
9	Co 21	2	5	10
10	T 21	2	5	10
11	T giảm 34/21	4	20	80
12	Đầu nối	2	20	40
13	Khớp nối ren 21	6	5	30
14	Máy bơm	1	1500	1500
15	Contacter	2	560	560
	Tổng cộng			3460

KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ

Thông qua quá trình làm đồ án. Chúng em đã đạt được những kết quả sau:

-        Hoàn thành thuyết minh tính toán và chế tạo được mô hình kiểm nghiệm một bộ phận của máy.

-        Tích luỹ được nhưng kinh nghiệm quý báu trong quá trình làm.

-        Khả năng tính toán và hoạch định được kinh phí làm đồ án.

-        Vì đây là loại máy chưa có trên thị trường Việt Nam nên có thể đây là tiền đề cho chúng em phát triển sản phẩm sau này.

Kiến nghị:

-        Quá trình làm đồ án chúng em thật sự gặp rất nhiều khó khăn trong việc chế tạo, thiếu nhiều dụng cụ máy móc cũng như địa điểm để làm đồ án. Vì thế chúng em kính mong Khoa mình sẽ có nhiều hơn nữa sự giúp đỡ cho sinh viên làm đồ án. Đặc biệt là tạo điều kiện máy móc, cơ sở vật chất cho quá trình làm đồ án.