THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHA CAFÉ COFFE
KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, thuyết minh MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, quy trình sản xuất MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, bản vẽ nguyên lý MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, bản vẽ thiết kế MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, tập bản vẽ các chi tiết trong máy MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, Thiết kế kết cấu máy MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, Thiết kế động học MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG ...............

1. Nhiệm vụ :

Thiết kế và chế tạo máy pha café kiểu phin truyền thống theo các yêu cầu sau :      

-Máy thực hiện đúng chu trình pha café và đảm bảo về vệ sinh thực phẩm và hương vị café phin đặc trưng

-Ứng dụng màn hình cảm ứng tương tác , tạo sự gần gũi với người dùng

2.Nhiệm vụ cụ thể :

• Gia công phần cứng của mạch và các chi tiết của máy

• Gia công vỏ máy và các chi tiết của máy

• Lập trình cho hoạt động của máy

• Thiết kế các bộ phận chính trong máy

• Thiết kế và gia công các chi tiết của máy

• Nghiên cứu thị trường và định hướng phát triển của máy
• Lắp ráp các chi tiết của máy

1.2. Giới thiệu đề tài

Đề tài “ Đồ án Thiết Kế và Chế Tạo Máy Pha Café  dạng phin” của nhóm gồm hai phần chính :

1.2.1 Phần Cứng :

5. Khung sườn tổng quát của máy và các bộ phận bằng inox được chế tạo theo bản vẽ thiết kế có sẵn .
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận xoay phin café trong pha chế và đổ bã café sau pha chế
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận xoay và ép café trong pha chế
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận cấp café và cấp đường bằng trục vít .
6. Thiết kế và chế tạo bộ phận máng rửa café và 2 trục vít bằng phương pháp chế tạo mẫu nhanh SML
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận nấu nước  gồm điều kiển nhiệt độ , cảm biến mực nước bằng hồng ngoại
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận chứa café và giữ ấm .

1.2.2 Phần mềm :

5. Ứng dụng AVR 128 trong điều kiển hoạt động của các cơ cấu theo sơ đồ nguyên lý được thiết kế .        
5. Ứng dụng và thiết kế bộ giao tiếp cảm ứng trực quan với  người dùng . Các lệnh được nhập trực tiếp từ màn hình cảm ứng và giao tiếp với vi điều khiển AVR 128

Chương 1 : Dẫn Nhập................................................................................................................ 1

1.1Đặt Vấn Đề :...................................................................................................................... 1

1.2. Giới thiệu đề tài.............................................................................................................. 2

1.2.1 Phần Cứng :............................................................................................................... 2

1.2.2 Phần mềm :............................................................................................................... 2

Chương 2 : Nguyên lý hoạt động................................................................................................ 4

2.1 . Nguyên lý chung ............................................................................................................ 4

2.1.1.Quy Trình Pha Café :.................................................................................................. 5

2.1.2.Quy trình phục vụ café :............................................................................................. 5

2.2 Nguyên lý bộ cấp đường , café :........................................................................................ 6

2.3 Nguyên lý bộ xoay phin café :........................................................................................ 6

2.4 Nguyên lý bộ xoay ép café :.......................................................................................... 9

Chương 3 : Thiết kế phần cứng của máy................................................................................ 14

3.1.Thiết kế  bộ xoay phin :................................................................................................ 14

3.1.1 Thiết kế bộ truyền đai trong bộ xoay phin ............................................................ 14

3.2 Thiết kế bộ phận cấp café và đường ............................................................................ 19

3.2.1.Thiết kế bộ truyền xích trong bộ cấp café.............................................................. 19

3.2.2.Các chi tiết khác của bộ phận cấp café , đường..................................................... 22

3.2.3.Lắp ráp bộ phận pha café , đường :........................................................................... 23

3.3.Thiết kế bộ xoay ép café :............................................................................................... 24

3.3.1.Thiết kế bộ ép :........................................................................................................ 24

3.3.2Bản vẽ lắp bộ ép café :.............................................................................................. 26

Chương 4 : Chế tạo các chi tiết của máy café.......................................................................... 27

Chương 5 . Thiết kế , chế tạo và lập trình bộ giao tiếp cảm ứng và điều khiển giao tiếp ......... 28

5.1.Tổng Quan..................................................................................................................... 28

5.2.Cấu trúc bộ nhớ AVR 128................................................................................................ 30

5.3 Chuyển đổi dữ liệu tương tự ( Analog) sang dữ liệu số ( Digital):....................................... 37

5.4 Chuyển đổi ADC trên AVR............................................................................................... 39

5.4.1. Thanh ghi:............................................................................................................... 41

5.5 Cấu tạo GLCD KS01080................................................................................................. 45

5.6  Cấu trúc của màn hình cảm ứng điện trở:........................................................................ 46

Chương 6: Sơ đồ giải thuật và lập trình AVR.......................................................................... 51

6.1.Lưu đồ giải thuật :......................................................................................................... 51

Chương 7 : Lắp ráp , chạy thử  và đánh giá ứng dụng của máy.................................................... 53

7.1 Kết quả thi công và lắp ráp........................................................................................... 53

Chương 8 :Kết luận và phương hướng phát triển...................................................................... 56

8.1 Kết luận đề tài................................................................................................................ 56

8.2 Hướng phát triển:................................................................................................................................... 57

Chương 1 : Dẫn Nhập

1.1Đặt Vấn Đề :

Ngay từ thế kỉ thứ 9 sau khi được khám phá ra tại vùng cao nguyên Ethiopia , Café  nhanh chóng trở thành một thức uống phổ biến trên toàn cầu . Khác với các loại thức uống khác , chức năng chính của café không phải là giải khát , nhiều người uống nó với mục đích tạo cảm giác hưng phấn . Một ly café vào buổi sáng giúp tỉnh táo hơn trong công việc .

            Pha cà phê không phải là một việc khó. Chỉ cần bạn có một hỗn hợp bột cà phê mà bạn thích, một số thiết bị và vài phút rảnh rỗi. Có nhiều phương pháp pha cà phê khác nhau thỏa mãn thị hiếu khác nhau. Cà phê Espresso đẫm đầy tính cách, cà phê Thổ nhĩ kỳ (Turkish) nhiều hương thơm, cà phê kiểu Mỹ (Americano) nhẹ, nhiều nước . Tất cả các phương pháp này có một điểm chung, bột cà phê được xử lý trong nước nóng sau đó dung dịch cà phê được lọc ra đầy hương và vị. Tại Việt Nam , có hai kiểu pha café : pha luộc ( kinh tế , dễ làm) và pha phin ( khó , đòi hỏi độ tinh tế ) .

Cà phê phin ngon hơn, nhưng khó làm, bởi vì nhiều yếu tố. Trời lạnh, nước sôi rót vào phin nguội nhanh. Tráng phin trước là một cách, đổ nước vào làm 2-3 lần là một cách khác tăng độ nóng, nhưng đều chỉ tăng hiệu suất lên một chút thôi. Nếu nén cà phê chặt, nhỏ giọt lâu mới xong, cà phê hơi nhiều cafeine vì bị ngâm nước lâu, hơi nguội một chút khi uống. Nếu nén không chặt, cà phê chảy xuống có pha lẫn bột cà phê, hương thơm chiết ra chưa được hết. Phin pha cà phê nếu dùng loại bằng inox, lỗ phin khá nhỏ, có ren xoáy là hay nhất vì có thể chỉnh độ chặt, lỏng cho vừa. Nếu dùng phin nhôm, lỗ phin to lọt cả bột cà phê xuống, lại không thể nào chỉnh được độ chặt, thì e rằng cà phê khó ngon.

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều hãng chế tạo máy café cho nhiều phương pháp pha café khác nhau . Nhưng các loại máy pha café kể trên mang lại phương pháp pha không phù hợp với thị hiếu người Việt hiện nay . Sau khi thực hiện một số khảo sát và nhắm được thị hiếu của người Việt ,  Nhóm đã thực hiện : “Đồ án thiết kế và chế tạo máy pha café dạng phin” nhằm đáp ứng các yêu cầu tiện lợi và đảm bảo hương vị của café Việt truyền thống .

Ngày nay các lĩnh vực về kỹ thuật và tự động hóa đang đi sâu vào các ngành công nghệ thực phẩm cũng như dân dụng mang lại nhiều tiến bộ vượt bậc trong lĩnh vực sản xuất hàng điện tử tiêu dùng . Nhắm được xu thế và kỹ thuật thuật tiến tiến của vi xử lý và dưới sự trợ giúp của hệ thống máy CNC hiện đại mang lại nhiều hiệu quả về kinh tế và thời gian đã giúp nhóm hoàn thành đúng ý tưởng của nhóm đã đặt ra .

1.2. Giới thiệu đề tài

Đề tài “ Đồ án Thiết Kế và Chế Tạo Máy Pha Café  dạng phin” của nhóm gồm hai phần chính :

1.2.1 Phần Cứng :

5. Khung sườn tổng quát của máy và các bộ phận bằng inox được chế tạo theo bản vẽ thiết kế có sẵn .
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận xoay phin café trong pha chế và đổ bã café sau pha chế
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận xoay và ép café trong pha chế
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận cấp café và cấp đường bằng trục vít .
6. Thiết kế và chế tạo bộ phận máng rửa café và 2 trục vít bằng phương pháp chế tạo mẫu nhanh SML
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận nấu nước  gồm điều kiển nhiệt độ , cảm biến mực nước bằng hồng ngoại
5. Thiết kế và chế tạo bộ phận chứa café và giữ ấm .

1.2.2 Phần mềm :

5. Ứng dụng AVR 128 trong điều kiển hoạt động của các cơ cấu theo sơ đồ nguyên lý được thiết kế .        
5. Ứng dụng và thiết kế bộ giao tiếp cảm ứng trực quan với  người dùng . Các lệnh được nhập trực tiếp từ màn hình cảm ứng và giao tiếp với vi điều khiển AVR 128

Đề Tài được trình bày thành 8 chương với nội dung như sau :

Chương 1 : Dẫn nhập

Giới thiệu sơ lược về đề tài

Chương 2 : Nguyên lý Hoạt Động

Nguyên lý hoạt động của toàn máy , và các bộ phận xoay , ép , đổ bã café .

Chương 3 : Thiết kế phần cứng của máy 

Chi tiết về phần cứng và bản vẽ  của các bộ phận xoay , ép , đổ bã café và khung chính của máy

Chương 4 :  Chế tạo các chi tiết của máy

Chi tiết các bản vẽ chi tiết và gia công các chi tiết máy  

Chương 5 : Thiết kế , chế tạo và lập trình bộ giao tiếp cảm ứng và điều khiển giao tiếp .

Chi tiết về phần cứng của bộ điều khiển giao tiếp .

Chương 6 : Sơ đồ giải thuật và lập trình AVR

Chi tiết về phương pháp lập trình AVR

Chương 7 : Lắp ráp , chạy thử  và đánh giá ứng dụng của máy

Sơ đồ lắp ráp , bảng đánh giá chạy thử và đánh giá các tính năng của máy

Chương 8 : Kết luận và Hướng phát triển

Tóm tắt kết quả đặt được so với yêu cầu đề ra và hướng phát triển của đề tài .

Phụ Lục A : Danh sách các bản vẽ chi tiết và Phươn

Phụ Lục B : Sơ đồ kết nối điện và điện tử

Phụ Lục C : Sơ Đồ Nguyên Lý

Phụ Lục D : Giải thuật lập trình .

Chương 2 : Nguyên lý hoạt động

2.1 . Nguyên lý chung .

 

Hình 2.1 : Các bộ phận chính của máy

Chú thích :

            1 . Bộ Cấp Đường                 2.Bộ Cấp Café           3.Bộ ép xoay            

            4. Bộ xoay phin                    5. Bộ đun nước         6. Ấm Chứa Café

            7. Thùng nước Thải              8. Bơm Định Lượng 9. Thùng Chứa Nước

Nguyên lý chung .

Nguyên tắc của máy là trong ấm chứa café lúc nào cũng có một lượng café nhất định để sẵn sàng phục vụ khách hàng .

Preference của máy :  Phin café tại vị trí A , Bộ Xoay tại Vị Trí C . Mỗi lần khởi động máy hay pha xong café , máy sẽ tự động đưa về Preference

2.1.1.Quy Trình Pha Café : ( khi cảm biến tại ấm café báo thiếu café )

1. Cấp café vào phin :  Phin café từ vị trí A xoay sang vị trí B . Bộ cấp café cấp café cho phin một lượng vừa đủ .
2. Cấp Nước vào phin : Bộ xoay ép từ vị trí C xoay sang vị trí B , đồng thời đưa vòi nước sát phin . Tiến hành cấp nước nóng
3. Bơm café sang ấm chứa café : Sau một thời gian đợi café nở ra để được chất lượng café mong muốn . Bơm tại phin hoạt động với sự hỗ trợ của bộ ép sẽ bơm café sang ấm chứa café .
4. Đổ bã và rửa phin : Sau khi bơm xong , bộ ép thu về , xoay sang vị trí C . Phin xoay sang vị trí A được bộ phun rửa tiến hành rửa phun và đợi ráo nước tại A .

Thực hiện xong qui trình pha café .

2.1.2.Quy trình phục vụ café : ( cung cấp lượng café , đường sữa mà người dùng yêu cầu )

1. Người dùng tương tác với màn hình cảm ứng chọn loại café muốn thưởng thức .
2. Dựa trên loại café mà người dùng chọn , hệ thống điều kiển sẽ phân phối hợp lý lượng café , sữa và đường mà người dùng đã lựa chọn .
3. Café và sữa được bơm ra ly nhờ bơm định lượng 1 và 2 . Đường được cấp thẳng ra ly nhờ hệ thống cấp đường bằng vítme .

Thực hiện xong quy trình phục vụ café

2.2 Nguyên lý bộ cấp đường , café :

 

Hình 2.2 : Nguyên Lý Bộ cấp café

Khi nhận được tín hiệu điều kiển , động cơ DC 1 quay theo chiều nhất định , thông qua bộ truyền xích X dẫn động trục vít me V1 xoay . Café (Đường) được trục vít me cuốn đi theo chiều xoắn và được đẩy xuống ống dẫn .

2.3 Nguyên lý bộ xoay phin café :

 

Hình 2.3 : Nguyên lý Bộ xoay phin café

- Động cơ 1 chiều 24v có khả năng đảo chiều động cơ được lắp cứng với bánh dẫn

- Bánh bị dẫn lắp cứng với tay quay của phin.

- Bánh dẫn và bánh bị dẫn được nối với nhau bằng dây sin đường kính 4mm.

-  Bánh căng đai với mục đích tăng góc ôm và độ căng của dây sin.

Ngoài ra trên khung còn được lắp 2 công tắc hành trình đảm bảo hành trình của làm việc của phin.

Mô tả trạng trái:

Trạng thái 1: phin ở vị trí úp

Đây là trạng thái phin úp ngược hoàn toàn xuống phễu hứng, ở trạng thái này, phin sẽ đổ bã cà phê đã pha xong và được rửa sạch, bã cà phê rơi xuống hộc chứa bên dưới.

Ngoài đây, đây cũng được lập trình là trạng thái chuẩn ( reference) khi mới bắt đầu chạy hoặc reset khi máy bị sự cố trong quá trình làm việc.

 

Hình 2.4 : Trạng thái phin úp của bộ xoay phin café

Trạng thái 2: phin ở vị trí lật

Đây là vị trí ngược lại 180^o so với trạng thái 1, phin sẽ được đưa về vị trí này để khi có tín hiệu pha cà phê từ bộ điều khiển trung tâm.

 

Hình 2.5 : Trạng thái phin lật của bộ xoay café

Nguyên lý hoạt động:

Ban đầu, phin ở trạng thái 1 ( T.H.1) khi có tín hiệu pha cà phê từ bộ điều khiển trung tâm, động cơ B lắp cứng với bánh dẫn A quay theo chiều kim đồng hồ. Bánh dẫn ma sát với dây sin C theo nguyên lý bộ truyền đai, dẫn động bánh bị dẫn E quay theo chiều kim đồng hồ mang theo phin.

Động cơ B quay cho đến khi chạm công tác hành trình thì dừng lại, lúc này phin đã ở trạng thái 2.

Sau khi đã hoàn thành công đoạn pha cà phê, bộ điều khiển truyền tín hiệu điều khiển động cơ B quay đảo chiều thông qua mạch cầu H ( xem thêm trang….). Bánh dẫn A quay ngược chiều kim đồng hồ, kéo theo bánh bị dẫn E quay.

Động cơ B quay cho đến khi chạm công tác hành trình thứ 2 thì dừng lại, lúc này phin đã trở về trạng thái 1 và được rửa sạch bằng vòi phun áp lực ( xem thêm trang…)

Chu trình được lặp lại mỗi khi có tín hiệu pha cà phê, còn nếu không thì phin sẽ luôn ở trạng thái 1.

2.4 Nguyên lý bộ xoay ép café :

Hình 2.6 : Sơ đồ chung bộ ép café

Mô tả các chi tiết :

Hình 2.7 : Các chi tiết trong bộ ép café

Nhiệm vụ các bộ phận:

5. Bộ ép : ( xem bản vẽ lắp ghép ở trang…)

• Trục ép: Dịch chuyển theo phương thẳng đứng nhờ con lăn đặt bên trong gắn với động cơ A ( Đ.C A), chuyển chuyển động quay đều thành chuyển động tịnh tiến. Trục ép có nhiệm vụ đưa bánh ép tới vị trí làm việc
• Khối dẫn hướng: được lắp cứng với 2 Thanh đỡ, có nhiệm vụ dẫn hướng cho trục ép hoạt động.
• Bánh ép: được lắp cứng với trục ép, bánh ép sẽ theo chuyển động trục ép mà đi vào hoặc đi ra khỏi phin. Bánh ép có nhiệm vụ ép bã cà phê ra hết nước.
• Trên bánh ép còn được gắn 1 ống dẫn nước từ Bình đun.

5. Ống dẫn cà phê: lắp cứng với trục xoay, có nhiệm vụ dẫn cà phê từ phễu cấp xuống phin.
5. Thanh đỡ: lắp cứng với trục xoay và khối dẫn hướng, có nhiệm vụ giúp khối dẫn hướng chuyển động xoay khi trục xoay hoạt động
5. Trục xoay: Gắn với bạc đạn trong gối đỡ, tạo chuyễn động quay cho Bộ ép.
5. Khối truyền động: Lắp cứng với 1 đầu trục xoay, trên khối có gắn thêm 1 trục  và bạc đạn, bạc đạn này sẽ chạy trên rãnh trượt của thanh trượt.
6. Thanh trượt: Gắn với động cơ B ( Đ.C B), khi động cơ xoay, thanh trượt chuyển động quay tròn, nhưng chuyển động tương đối giữa rãnh trượt và bạc đan gắn trên khối truyền động lại là chuyển động tịnh tiến.

Như vậy, thanh trượt và khối truyền động có nhiệm vụ tạo chuyển động quay của Đ.C B thành chuyển động tịnh tiến, rối từ chuyển động tinh tiến lại chuyển về chuyển động quay ở 1 vị trí khác ( trục xoay).

Ngoài ra trên khối truyền động còn gắn thêm 2 công tắc hành trình, đảm bảo góc quay là 90^o.

Mô tả các trạng thái :

Trạng thái 1:

 

Hình 2.8 : Trạng thái cấp café của bộ xoay

Đây là trạng thái ống dẫn cà phê nằm ngay phễu cấp, tại trạng thái này, Trục ép được kéo lên cao.

Khi có tín hiệu pha cà phê từ bộ điều khiển trung tâm, vit me cấp cà phê sẽ hoạt động nhờ vào bộ truyền xích nối vào động cơ ( xem thêm trang…), cà phê sẽ rớt từ phễu cấp, theo vít- me vào ống dẫn cà phê rồi rớt vào phin.

Đây còn là trạng thái chuẩn ( reference), bộ ép cà phê sẽ trở về trạng thái 1 khi có tín hiệu reset hoặc chạy lần đầu khi cấp nguồn.

Hình 2.9 : Vị trí tương đối bạc đạn và thanh trượt ở trạng thái 1

                                                                                                                         

Nhìn từ phía dưới, ta có thể thấy vị trí tương đối giữa bạc đạn khối dẫn hướng với thanh trượt.

Trạng thái 2:

 

Hình 2.10 : Trạng thái chờ ép của bộ xoay

Đây là trạng thái sau khi đã cấp cà phê xong, Đ.C B hoạt động đưa toàn bộ khối ép xoay 1 góc 90^o nhờ vào công tắc hành trình, bánh ép nằm ngay trên miệng phin sẵn sàng chờ hoạt động.

 

Hình 2.11 : Vị trí tương đối bạc đạn và thanh trượt ở trạng thái 2

Nhìn từ dưới lên, ta có thể bạc đạn trượt trên rãnh trượt.

Bơm nước hoạt động hút nước từ bình chứa nước sôi theo ống dẫn gắn trên bánh ép rót vào phin.

Đợi 1 khoảng thời gian vừa đủ cho hạt cà phê nở, 1 bơm nước khác dưới phin sẽ rút nước cà phê ra, lúc này bộ ép chuyển sang trạng thái 3.

Trạng thái 3:

 

Hình 2.12 : Trạng thái ép café của bộ xoay

            Ở trạng thái này, Đ.C A hoạt động, nhờ vào con lăn, trục ép đi xuống đưa bánh ép sát gần đáy phin với mục đích ép cho hỗn hợp hạt cà phê+ nước ra hết chất.Sau đó nhờ vào mạch cầu H, Đ.C A quay ngược chiều đưa trục ép đi lên. Đ.C B quay ngược chiều đưa toàn bộ khối ép quay cho đến khi chạm công tác hành trình trở về trạng thái ban đầu ( trạng thái 1).

 

Hình 2.13 : Xoay chuyển trạng thái 2 sang 1

Chương 3 : Thiết kế phần cứng của máy

Chương này trình bày vấn đề  thiết kế của các bộ phận chính trong máy pha café gồm các phần :

3.1.Thiết kế  bộ xoay phin :

Bộ xoay phin bao gồm các bộ phận như hình 3.1

Hình 3.1 : Các chi tiết bộ xoay phin

3.1.1 Thiết kế bộ truyền đai trong bộ xoay phin .

a.Sơ lược bộ truyền đai :

Bộ truyền đai thường dùng để truyền chuyển động giữa hai trục song song và quay cùng chiều ( Hình 3.2) , trong một số trường hợp có thể truyền chuyển động giữa hai trục chéo nhau – truyền động đai nửa chéo (Hình 3.3).

 

Hình 3.2 : Bộ truyền đai thông thường

 

Hình 3.3 : Bộ truyền đai chéo và nửa chéo

            Bộ truyền đai thông thường gồm 3 bộ phận chính :

• Bánh đai dẫn số 1 , có đường kính d , được lắp trên trục dẫn I , quay với số vòng quay n₁ , công suất truyền động P₁ , mô mem xoắn trên trục T₁.
• Bánh đai bị dẫn số 2, có đường kính d₂, được lắp trên trục dẫn II , quay với số vòng quay n₂, công suất truyền động P₂, mô men xoắn trên trục T₂.
• Dây đai 3 , mắc vòng qua hai bánh đai
• Bộ phận căng đai, tạo lực căng ban đầu 2F₀ , có thể dùng bánh đai căng .

Nguyên lý làm việc của bộ truyền đai : dây đai  mắc căng trên hai bánh đai , trên bề mặt tiếp xúc của dây đai và bánh đai có áp suất, có lực ma sát F_ms . Lực ma sát cản trở chuyển động trượt tương đối giữa dây đai và bánh đai. Do đó khi bánh dẫn quay sẽ kéo dây đai chuyển động và dây đai lại kéo  bánh bị dẫn quay . Như vậy chuyển động đã được chuyển từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ lực ma sát giữa dây đai và các bánh đai .

b)Lực tác động trong bộ truyền đai :

            - Khi chưa làm việc, dây đai được kéo căng bởi lực bang đầu F₀,

- Khi chịu tải trong T₁ trên trục I và T₂ trên trục II , xuất hiện lực vòng T_t , làm một nhánh đai căng thêm , gọi là nhánh căng, và một bánh đai bớt căng đi .

Lúc này lực căng trên nhánh căng : F_c = F₀ + F_t /2

Lực trên nhánh không căng : F_kc = F₀ - F_t/2

• Khi các bánh đai quay , dây đai bị ly tâm tách xa khỏi bánh đai , trên các nhánh đai chịu thêm lực căng F_v = q_m.v² , với q_m là khối lượng 1 mét đai . Lực F­_v có tác hại làm giảm lực ma sát giữ dây đai và các bánh đai .

Lúc này trên nhánh đai căng có lực : F_c = F₀ + F_t /2 +F_v

Trên nhánh đai không căng có lực : F_kc = F₀ - F_t/2 + F_v

Lực tác dụng lên trục và ổ mang bộ truyền đai là lực hướng tâm F_r , có phương vuông góc với đường trục bánh đai, có chiều kéo hai bánh đai lại gần nhau .  H

Hình 3.4 : Lực trong bộ truyền đai

c. Sự trượt trong bộ truyền đai :

 

Hình 3.5 : Sự trượt trên bộ truyền đai

Thực hiện thí nghiệm trượt của đai như trên Hình 3.5 :

Trọng lượng G của hai vật nặng tương ứng với lực căng ban đầu của F₀ .

Dây đai dãn đều và tiếp xúc với bánh đai trên cung AB, giữ bánh đai cố định

Đánh dấu vị trí tương đối giữa dây đai và bánh đai, bằng vạch màu .

Treo thêm vật nặng G₁  vào nhánh trái của dây đai,  nhánh trái sẽ bị dãn dài thêm 1 đoạn . Các vạch màu giữa dây đai và bánh đai trên cung AC bị lệch nhau . Dây đai đã trượt trên bánh đai .

Hiện tượng trượt này do dây đai biến đạng đàn hồi gây  nên . Dây đai càng mềm, dãn nhiều trượt càng lớn . Được gọi là hiện tượng trượt đàn hồi của dây đai trên bánh đai . Cung AC được gọi là cung trượt, cung  CB không có hiện tượng trượt gọi là cung tĩnh . Lực F_ms  trên cung AC vừa đủ cân bằng với trọng lượng G­₁ của vật nặng .

Ta tăng dần giá trị của G₁ lên thì điểm C tiến dần đến điểm B. Khi điển C trùng điểm B, lúc đó F_{ms ­} trên cung AB = G₁, đây là trạng thái tới hạn của dây đai, G₁  gọi là tải trọng giới hạn .

Tiếp túc tăng G₁ , dây đai sẽ chuyển động về phía trái, trượt trên bánh đai . Đây là hiện tượng trượt trơn . Lúc này lực ma sát F_ms  trên bề mặt tiếp xúc giữa dây đai và bánh đai không đủ lớn để giữ dây đai . F_ms < G₁ .

Trong phạm vi thiết kế của bộ truyền xoay ta chọn bộ truyền đai : là muốn lợi dụng hiện tượng trượt trơn của bộ truyền để giảm hư hại cho bộ hộp số bánh răng truyền động của động cơ khi truyền chuyển động cho phin , khi phin quay sang vị trí cần đến , đập phải thanh cản giữ phin . Đến đây  xảy ra hiện tượng trượt , dây đai trượt trên bánh đai giúp bảo vệ cho hộp số động cơ .

d) Thiết kế bộ truyền đai cho bộ xoay phin .

Thiết kế bộ truyền đai cho bộ xoay phin với khoảng cách hai trục là 125 mm , sử dụng dây sin ( dây cao su) . Giả sử dây sin là đai dẹt

5. Chọn vật liệu đai : Dây sin ( cao su )
5. Đường kính bánh dẫn :

Chọn đường kính theo dãy số tiêu chuẩn , ta chọn đường kính d­₁ = 55 mm cho phù hợp với không gian thiết kế của máy .

            Vận tốc  =  = 0,1444 (m/s)

V₁ < V_max (20 – 30 m/s) (Thỏa mãn yêu cầu )

5. Đường kính bánh bị dẫn :

Chọn tỷ số truyền u = 1

Ta suy ra đường kính d₂  =  d₁  = 55 mm

5. Tính toán chiều dài dây đai L :

Khoảng cách giữa 2 tâm truc bánh dẫn và bánh bị dẫn là a = 125 mm

 Ta tính được chiều dài dây đai L theo công thức :

 

Với a = 125 mm , d₂ = d₁ = 55 mm

Suy ra chiều dài dây đai là : L = 595 m

5. Góc ôm  và   :

Để tăng lực ma sát khi truyền động , bắt dây đai chéo nhau như hình 3.5

Hình 3.6 : Góc ôm trong bộ truyền đai chéo

Góc ôm  =  = 360 -50 = 310⁰ ( Thỏa mãn điều kiện > 150⁰ )

1. Tiết diện đai :

Dây sin có tiết diện b = 5 mm

2. Chiều rộng của bánh đai : B = 1,1 b +  7.5 = 13 mm

 

Qua Tính toán ta được bộ truyền đai với dây sin có các thông số như sau :

5. Đường kính bánh đai : d₁ = d₂  = 55 mm
5. Chiều rộng bánh đai : B = 13 mm
5. Chiều dài dây sin  L = 595 mm
5. Bản vẽ thiết kế bánh đai [Phụ Lục A , Mã số Bản vẽ A0001 . A0002]

3.2 Thiết kế bộ phận cấp café và đường .

Bộ phận cấp café và đường gồm các chi tiết sau :

 

Hình 3.8 : Các bộ phận chính trong bộ cấp café

3.2.1.Thiết kế bộ truyền xích trong bộ cấp café

            a.Giới thiệu bộ truyền xích .

Bộ truyền xích thường dùng truyển chuyển động giữa hai trục song song với nhau và xa nhau , hoặc truyền chuyển động từ một trục dẫn đến nhiều trục dẫn .

 

Hình 3.9 : Bộ truyền xích

Bộ truyền xích có 3 bộ phận chính :

• Đĩa xích dẫn  1 , có đường kính tính toán là d₁ , lắp trên trục I , quay với số vòng quay n₁ , công suất truyền động P₁, mô mem xoắn trên trục T₁ . Đĩa xích có răng tương tự như  bánh răng . Trong quá trình truyền động, răng đĩa xích ăn khớp các mắt xích, tương tự như bánh răng ăn khớp với thanh răng.
• Đĩa xích bị dẫn 2 , có đường kính d₂ , được lắp trên trục bị dẫn II , quay với số vòng quay n₂, công suất truyền động P₂, mô mem xoắn trên trục T₂ .
• Dây xích 3 là khâu trung gian , mắc vòng qua hai đĩa xích. Dây xích gồm nhiều mắt xích được nối với nhau . Các mắt xích xoay quanh khớp bản lề, khi vào ăn khớp với răng đĩa xích .

Nguyên lý làm việc của bộ truyền xích : Dây xích ăn khớp với răng đĩa xích gần giống như thanh răng ăn khớp với bánh răng . Đĩa xích dẫn quay, răng của đĩa xích đẩy các mắt xích chuyển động theo. Dây xích chuyển động, các mắt xích đẩy răng của đĩa xích bị dẫn chuyển động, đĩa xích 2 quay .

Như vậy chuyển động đã được truyền từ bánh dẫn sang bánh bị dẫn nhờ sự ăn khớp của răng đĩa xích với các mắt xích . Truyền động bằng ăn khớp , nên trong bộ truyền xích hầu như không có hiện tượng trượt . Vận tốc trung bình của bánh bị dẫn và tỷ số truyền trung bình của bộ truyền xích không thay đổi.

            b.Thiết kế bộ truyền xích cho bộ cấp café

1. Chọn loại xích : Chọn loại xích ống con lăn 

............................................................................................................................................

Chương 8 :Kết luận và phương hướng phát triển

8.1 Kết luận đề tài

Sau hơn 3 tháng thực hiện, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Huỳnh Nguyễn Hoàng và các thầy phòng chuyên gia, nhóm đồ án đã hoàn thành mô hình “ Máy pha cà phê tự động” đúng yêu cầu và thời gian qui định. Cụ thể gồm những công việc sau:

• Phần cứng:

• Cơ khí:

• Hoàn chỉnh bộ khung, vỏ ngoài
• Các thiết bị như bơm nước, bình nấu nước, động cơ đều đã được liên kết với bộ điều khiển và hoạt động đúng như yêu cầu của nhóm đặt ra.

• Điện- Điện tử:

• Sử dụng nguồn cung cấp nguồn xoay chiều một pha 220V/ 50Hz, thiết kế chỉnh lưu, biến áp, cung cấp điện một chiều 24V, 5V.
• Thiết kế giao tiếp mạch điều khiển ATMG 128 điều khiển các thiết bị phân cứng và hiển thị màn hình LCD.
• Thiết kế hoàn chỉnh bộ giao tiếp cảm ứng trên màn hình LCD 128x 64.

• Phần mềm :

            Ứng dụng ngôn ngữ lập trình C để viết code, chương trình được thiết kế lưu vào bộ nhớ 128 KB, điều khiển, xử lý các tín hiệu từ màn hình LCD điều khiển và các công tắc hành trình, từ đó đưa ra các tín hiệu xử lý phù hợp.

• Tính kinh tế:

Mô hình đáp ứng khá đầy đủ nhu cầu của thực khách về một ly cà phê phin.

Chi phí đầu vào như : máy, phụ tùng đi kèm, vật liệu ( cà phê bột, sữa) cũng như chi phí hoạt động, bảo trì đều hợp lý, có thể chấp nhận được ở hầu hết các văn phòng công ty hiện nay.

Kích thước và mẫu mã của mô hình khá bắt mắt, có khả năng thu hút thị hiếu của người sử dụng.

8.2 Hướng phát triển:

Vì thời gian thực hiện đồ án và chi phí đầu vào có hạn nên nhóm thiết kế  không thể phát triển đề tài hơn nữa.Do đó, nhóm thiết kế xin đề cập những hướng phát triển mới để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn, nhiều chức năng hơn.

• Cơ khí:

• Mua những thiết bị chuyên dùng thay thế những thiết bị được làm thủ công như bộ phận nấu nước, hâm nóng cà phê.
• Các công tắc hành trình được thay thế bằng công tắc hành trình công nghiệp, có tính ổn định cao hơn, thời gian sử dụng dài hơn.
• Nếu đề tài được ứng dụng rộng rãi, vỏ ngoài sẽ được chế tạo bằng nhựa.
• Nếu đề tài được đặt cố định, sẽ thiết kế đường nước vào trực tiếp mà không cần qua bồn chứa hoặc có thể thay đổi linh động phù hợp với yêu cầu sử dụng.

• Điện- Điện tử:

• Thay thế các cảm biến mực nước tự thiết kế bằng cảm biến chuyên dùng.
• Thêm cảm biến mực nước ở bồn chứa nước, bồn nước thải. Cảm biến ở hai phễu cấp cà phê, đường và sữa.
• Thêm thiết bị nhận diện vân tay khi mô hình được sử dụng ở văn phòng.
• Thêm thiết bị tính tiền xu khi mô hình được sử dụng ở nơi công cộng.

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHA CAFÉ COFFE
KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, thuyết minh MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, quy trình sản xuất MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, bản vẽ nguyên lý MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, bản vẽ thiết kế MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, tập bản vẽ các chi tiết trong máy MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, Thiết kế kết cấu máy MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG, Thiết kế động học MÁY PHA CAFÉ KIỂU PHIN TRUYỀN THỐNG ...............

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 

[1]  PGS. TS. Trịnh Chất – TS. Lê Văn Uyển . Tính Toán Thiết Kế Hệ Dẫn Động Cơ Khí(Tập 1) , Nhà Xuất Bản Giáo Dục .

[2] PGS. TS. Nguyễn Văn Yến , Giáo Trình Chi Tiết Máy , Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải .

[3] Neil Sclater – Nicholas  P.Chironis – Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook, Fourth Edition

 [4] Lê Trung Thắng , Vi Điều Khiển AVR  ATmega128 , ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP HCM.

[5] Bộ Môn Máy và Robot Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự , Hướng Dẫn Sử Dụng Pro/ENGINEER 2001