THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TỦ HUN KHÓI THỊT CÁ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TỦ HUN KHÓI THỊT CÁ

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN CHÍ CƯỜNG

Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên khóa: 2012-2016


Tháng 06 năm 2016


THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TỦ HUN KHÓI THỊT CÁ

TÁC GIẢ
NGUYỄN CHÍ CƯỜNG

Khóa luận tốt nghiệp được đệ trình đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành Cơ Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn:

Th.S ĐÀO DUY VINH
K.S NGUYỄN TRUNG TRỰC

Tháng 06 năm 2016

LỜI CẢM ƠN
Em xin trân trọng cảm ơn tất cả quý thầy cô ở trường đại học Nông Lâm TP. Hồ
Chí Minh và quý thầy cô trong khoa cơ khí công nghệ đã tận tình truyền đạt kiến thức
trong suốt quá trình em học tập ở trường. Với vốn kiến thức đã tiếp thu được trong quá
trình học không chỉ là nền tảng trong quá trình nghiên cứu khóa luận mà còn là hành
trang quý báo để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Cơ Điện Tử đã giúp đỡ
nhiệt tình trong thời gian thực hiện đề tài.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với thầy ThS. Đào Duy Vinh và
KS. Nguyễn Trung Trực đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn trong suốt quá trình làm
luận văn tốt nghiệp.
Em xin cám ơn quý thầy cô trong hội đồng đã dành thời gian nhận xét góp ý để
luận văn của em hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã động viên, ủng hộ và tạo
điều kiện thuận lợi trong quá trình hoàn thành luận văn.
TPHCM, tháng 06 năm 2016
Sinh viên thực hiện

NGUYỄN CHÍ CƯỜNG

TÓM TẮT
Hun khói là công đoạn tạo mùi và tăng thời gian bảo quản cho thịt cá. Xác định
điều chỉnh các thông số ảnh hưởng đến sự thành công của một quá trình tạo ra sản
phẩm hun khói. Trong luận văn này em sẽ tiến hành thiết kế chế tạo tủ hun khói thịt cá
có thể khống chế điều khiển linh động một vài thông số quan trọng như khống chế
nhiệt độ, tốc độ quạt.


Sơ lược nội dung chính của đề tài bao gồm:

Tính toán thiết kế phần cơ khí của thiết bị tủ hun khói thịt cá:
Tính toán, thiết kế, chế tạo bộ phận khung tủ.
Tính toán, thiết kế đường đi của khói.
Tính toán, thiết kế vị trí lắp đặt quạt hút khói.
Tính toán, thiết kế buồng đốt tạo khói.
Tính toán thiết kế phần điều khiển cho thiết bị tủ hun khói thịt cá:
Thiết kế mạch nguồn.
Thiết kế giải thuật điều khiển cho tủ hun khói thịt cá.
Thiết kế mạch hiển thị nhiệt độ sử dụng LED 7 đoạn.
Thiết kế mạch đọc nhiệt độ cho thiết bị tủ hun khói thịt cá.
Viết chương trình điều khiển cho vi điều khiển.
Khảo nghiệm sơ bộ thiết bị tủ hun khói thịt cá.

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...............................................................................................................ii
TÓM TẮT.................................................................................................................... iii
MỤC LỤC.................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH.........................................................................................vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG.......................................................................................vii
Chương 1 MỞ ĐẦU....................................................................................................1
1.1

Đặt vấn đề:...................................................................................1

1.2

Mục tiêu nghiên cứu đề tài...............................................................1

1.3

Ý nghĩa khoa học của đề tài..............................................................2

1.4

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài..............................................................2

Chương 2 TỔNG QUAN.............................................................................................3
2.1

Sơ lược về hun khói........................................................................3

2.2

Một số linh kiện thiết bị được sử dụng trong đề tài..................................5

2.2.1

Vi điều khiển (Arduino Uno)......................................................................5


2.2.2

LED 7 đoạn................................................................................................7

2.2.3

IC ổn áp nguồn 7805.................................................................................8

2.2.4

Thanh ghi dịch IC 74HC59........................................................................9

2.2.5 Cảm biến nhiệt độ DS18B20.........................................................10
2.2.6 Điện trở đốt nóng..............................................................................12
2.2.7

Quạt AC...................................................................................................13

2.2.8 Mạch ổn định nhiệt độ dùng cảm biến là điện trở nhiệt.....14
2.2.9

Bộ điều khiển nhiệt độ. ( EW-181h ).......................................................15

2.2.10 Relay bán dẫn (SSR).........................................................................17
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................18
3.1

Thực hiện đề tài...........................................................................18

3.2

Phương pháp nghiên cứu................................................................18

Chương 4
4.1

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.................................................................19

Tính toán thiết kết tủ hun khói thịt, cá...............................................20

4.1.1

Tính toán thiết kế cửa tủ hun khói...........................................................22

4.1.2

Tính toán thiết kế van xã khói..................................................................23

4.1.3

Tính toán thiết kế vị trí đặt quạt luân chuyển khói...................................23

4.1.4

Tính toán thiết kế buồng đốt tạo khói của tủ hun khói thịt cá..................25

4.1.5

Thiết kế nơi lắp đặt bộ điều khiển và chân đế tủ hun khói thịt cá............26

4.2 Tính toán, thiết kế mạch điều khiển thiết bị tủ hun khói thịt cá.
27
4.2.1 Sơ đồ khối điều khiển tủ hun khói thịt cá.................................27
4.2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển thiết bị tủ hun khói thịt
cá.
28
4.2.3 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn dùng IC 7805..............................29
4.2.4 Mạch nguyên lý điều khiển tốc độ quạt của tủ hun khói thịt
cá.
30

4.2.5

Mạch điều khiển khối hiển thị tủ hun khói thịt cá....................................31

4.2.6 Mạch nguyên lý điều khiển đo nhiệt độ của tủ hun khói thịt
cá.
32
4.4 Giải thuật điều khiển tủ hun khói thịt cá................................34


4.5

Lưu đồ giải thuật hiển thị nhiệt độ của tủ hun khói thịt cá... .35

4.6 Khảo nghiệm và đánh giá khả năng làm việc của tủ hun khói
thịt cá.............................................................................................37
4.6.1 Các thiết bị chuẩn bị cho việc khảo nghiệm cho tủ hun khói
thịt cá.................................................................................................................37
4.6.2 Chạy khảo nghiệm thiết bị tủ hun khói thịt cá.......................37
Chương 5

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ................................................................40

5.1 Kết luận..................................................................................40
5.2 Đề nghị...................................................................................40
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................41

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Boad Arduino Uno R3.........................................................6
Hình 2.2: LED 7 đoạn.........................................................................7

Hình 2.3: Cấu tạo IC ổn áp nguồn 7805............................................8
Hình 2.4: IC 74HC595........................................................................9
Hình 2.5: Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ DS18B20...................10
Hình 2.6: Điện trở đốt nóng.............................................................12
Hình 2.7: Quạt AC............................................................................13
Hình 2.8: Mạch điện đặt và ổn định nhiệt độ buồng đốt tạo khói.. .14
Hình 2.9: Bộ điều khiển nhiệt độ Ewelly EW-181h...........................15
Hình 2.10: Sơ đồ lắp mạch SSR – 40DA..........................................17
Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo thiết bị hun khói thịt cá.............................19
Hình 4.2: Tính toán thiết kế tủ hun khói thịt cá...............................20
Hình 4.3: Sơ đồ luân chuyển khói tủ hun thịt cá.............................21
Hình 4.4: Tính toán thiết kế cửa tủ hun khói thịt cá........................22
Hình 4.5: Tính toán thiết kế van xã khói.........................................23
Hình 4.6: Tính toán thiết kế vị trí đặt quạt luân chuyển khói..........23
Hình 4.7: Sơ đồ bố trí quạt của tủ hun khói thịt cá.........................24
Hình 4.8: Tính toán thiết kế buồng đốt tạo khói..............................25
Hình 4.9: Tủ hun khói được lắp ráp hoàn chỉnh...............................26
Hình 4.10: Sơ đồ khối của tủ hun khói thịt cá.................................27
Hình 4.11: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển của tủ hun khói thịt cá
..........................................................................................................28
Hình 4.12: Nguyên lý khối nguồn dùng IC 7805..............................30


Hình 4.13: Mạch nguyên lý điều khiển quạt của tủ hun khói thịt cá
..........................................................................................................30
Hình 4.14: Mạch nguyên lý khối điều khiển tủ hun khói thịt cá......31
Hình 4.15: Mạch nguyên lý điều khiển đo nhiệt độ của tủ hun khói
thịt cá................................................................................................32
Hình 4.16: Sơ đồ điều khiển của tủ hun khói thịt cá.......................33
Hình 4.17: Giải thuật điều khiển tủ hun khói thịt cá.......................34

Hình 4.18: Lưu đồ giải thuật hiển thị 4 LED 7 đoạn........................36
Hình 4.19: Ảnh cá được đặt vào thiết bị để bắt đầu thực hiện quá
trình hun khói....................................................................................39
Hình 4.20: Ảnh của cá sau khi được hun khói.................................39

DANH SÁCH CÁC BẢN
Bảng 2.1: Mã 7 đoạn dịch bởi IC 74HC595 cho LED anot chung và
katot chung.........................................................................................9
Bảng 4.1: Kết quả khảo nghiệm sự chênh lệch nhiệt độ giữa các
khay trong quá trình hoạt động của thiết bị ở nhiệt độ được chọn là
40oC khi quạt bắt đầu quay...............................................................37
Bảng 4.2: Kết quả khảo nghiệm sự chênh lệch nhiệt độ giữa các
khay trong quá trình hoạt động của thiết bị ở nhiệt độ được chọn là
40oC khi quạt bắt đầu quay...............................................................38


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề:
Việt Nam là một nước nông nghiệp thuộc khu vực Đông Nam Á, có đường bờ
biển dài và hệ thống sông ngòi kênh rạch chằng chịt. Với điều kiện địa lí thuận lợi nên
việc đánh bắt nuôi trồng thủy hải sản ở nước ta đang rất phát triển trong những năm
gần đây. Cùng đó là những chính sách phát triển của nhà nước về chăn nuôi gia súc gia
cầm để phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Vì vậy, việc phát triển hệ thống
để sơ chế bảo quản sản phẩm là một vấn đề rất cần thiết.
Ngoài các phương pháp bảo quản thông thường như ướp muối, phơi khô, sấy,
bảo quản lạnh,…thì hun khói cũng là một hình thức để kéo dài thời gian bảo quản của
thịt-cá. Hiện nay cũng có rất nhiều các tài liệu, sách báo nói về phương pháp và các
sản phẩm của quá trình hun khói, nhưng trên thực tế nó vẫn còn chưa phổ biến và còn
hạn chế về các sản phẩm hun khói. Trên thế giới hiện nay cũng có rất nhiều sản phẩm

phục vụ quá trình hun khói bảo quản thịt-cá nhưng giá thành lại quá cao đối với những
cơ sở sản xuất nhỏ lẻ. Do đó việc nghiên cứu chế tạo một sản phẩm máy hun khói thịt
cá phù hợp với điều kiện kinh tế của nước ta là một việc cần thiết. Việc xác định các
yếu tố, thông số ảnh hưởng đến quá trình hun khói là rất quan trọng để có được một
sản phẩm hun khói thành công.
Trên cơ sở phân tích, được sự chấp thuận của Ban chủ nhiệm Khoa Cơ KhíCông Nghệ và sự hướng dẫn của thầy ThS. Đào Duy Vinh và KS. Nguyễn Trung Trực,
em xin tiến hành thực hiện đề tài “ Thiết kế, chế tạo tủ hun khói thịt cá ”.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Thiết kế, chế tạo tủ hun khói thịt cá nhằm giảm giá thành cho sản phẩm, chủ
động về công nghệ, thiết bị và giảm chi phí sửa chữa, bảo hành. Đóng góp vào sự phát
triển của nghành công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm.
Hoàn thành việc thế kế chế tạo, và điều khiển vận hành tủ hun khói thịt cá.
Thiết kế cơ cấu đơn giản phù hợp với khả năng chế tạo ở các xưởng cơ khí Việt
Nam.
1.3

Ý nghĩa khoa học của đề tài.
1


Với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật hiện nay, việc ứng dụng
thiết bị tủ hun khói thịt cá vào ngành công nghiệp chế biến thực phẩm là hết sức cần
thiết:
Tạo ra sản phẩm thịt cá có mùi vị đặc trưng.
Giúp cho việc bảo quản thịt cá được lâu hơn.
Tạo ra một xu hướng mới cho ngành công nghiệp chế biến thịt cá.
1.4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Thiết kế được một thiết bị có khả năng chế tạo với công nghệ trong nước với giá
thành thấp.
Giúp giảm giá thành sản phẩm tủ hun khói thịt cá trên thị trường.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Sơ lược về hun khói.
Hun khói: là phương pháp bảo quản bằng cách sử dụng các tác động đó là giá trị
bảo quản của khói, sấy không do nhiệt lượng của lửa tạo ra bởi quá trình đun.
Khói sinh ra khi chúng ta đun củi có chứa một số chất bảo quản như . Các chất
bảo quản này có thể diệt vi khuẩn. Dưới tác động của khói nóng sẽ diệt vi khuẩn và
chấm dứt hoạt động của các ezyme (ezyme là các protein xúc tác các phản ứng hóa
học) làm ươn cá. Ngoài tính sát trùng khói còn có một tính chất khác vô cùng quan
trọng đó là tính chất chống oxy hóa (do hydroquinone, hắc ín…)
Tác động bảo quản của khói để sấy khô và đun nhiều hơn hoạt động của các chất
bảo quản trong khói.
Khói củi là hỗn hợp của khí, hơi nước và những giọt nước nhỏ. Tất cả đều tập
trung vào bề mặt của cá sấy làm tăng vị và mùi đặc trưng của cá. Khảo sát thấy rằng
cá chủ yếu hấp thu hơi nước trong quá trình hun khói. Vì vậy củi dùng hun khói phải
được chọn lọc. Không được dùng các loại củi sinh ra khí độc. Nên dùng mùn cưa của
những loại gỗ không độc để lửa cháy âm ỉ. Không dùng các loại gỗ mùn cưa của các
loại cây có nhựa như thông, tùng vì trong khói sẽ có nhiều bồ hóng sẽ làm cho sản
phẩm có màu nhựa sẫm và vị đắng.
Nguyên lí chung của các phương pháp hun khói.
Tác động làm khô bề mặt tạo ra một bức tường vật lí ngăn cách không cho vi
sinh vật xâm nhập vào bên trong thịt - cá, đồng thời tạo môi trường yếm khí ngăn ngừa
sự phát triển của các vi sinh vật hiếu khí.
Sự hấp thụ và tích trữ các hợp chất chống oxi hóa có nguồn gốc phenol của khói
giúp làm chậm quá trình oxi hóa của thịt-cá. Hấp thu và tích trữ các hợp chất chống vi
sinh vật như phenol, formaldehyde, nitrite… giúp ức chế sự phát triển của vi sinh vật.

3


Một số phương pháp hun khói phổ biến.
Hun khói nóng: phương pháp này thực phẩm được xông sử dụng hơi nóng của
khói và nhiệt khi đốt củi. Sau khi hun khói thịt cá sẽ có thể được sử dụng trực tiếp mà
không cần qua chế biến.
Hun khói lạnh: nhiệt độ được duy trì khoảng 30 oC, người ta dùng nhiệt độ thấp
để giữ lại nhiều nhất hương vị tự nhiên của cá. Sản phẩm chưa thật sự chín nên người
ta thường nấu lại trước khi sử dụng.
Hun khói kết hợp nóng lạnh: cá thịt sẽ được hun ở 30 oC trong khoảng vài giờ, và
rồi giai đoạn sau sẽ hun khói nóng bằng cách nâng nhiệt độ lên.
Hun khói lỏng: khói được chiết xuất và hóa lỏng, sau đó cô đặc ở nồng độ thích
hợp khi sử dụng người ta pha loảng theo nồng độ yêu cầu rồi nhúng thịt-cá vào sau đó
nguyên liệu được sấy khô.
Hun khói tĩnh điện: khói được đưa vào một môi trường mang điện tích dương
còn cá thịt sẽ được nhiễm điện tích âm, nhờ lực tĩnh điện mà khói sẽ được bám vào thịt
cá một cách nhanh chóng và bền chặt.
Máy hun khói thịt cá với công nghệ hun khói nóng, khói được cấp trực tiếp vào
buồng và tác động trực tiếp vào vật liệu cần hun khói. Dưới sự tác động của khói và
nhiệt do quá trình hun khói tạo ra thịt-cá được làm chín. Sản phẩm tạo ra có mùi vị đặc
trưng và bảo quản được lâu hơn.
Trên thế giới cũng đã có rất nhiều nước đã chế tạo và sử dụng máy hun khói vào
quá trình chế biến và bảo quản thịt-cá như Đức, Tây Ban Nha, Pháp…
Ở Việt Nam các sản phẩm từ thịt-cá xông khói tuy mới được bày bán trong các
siêu thị, nhưng lại được người tiêu dùng rất ưa chuộng vì đó là một món ăn ngon, lạ,
hấp dẫn và tiện dụng.
Mô hình máy xông khói thịt-cá được tạo ra với ưu điểm vừa phải, dễ dàng trong
vận chuyển giá thành rẻ hơn so với các sản phẩm máy hun khói được bán trên thị

trường do nước ngoài sản xuất. Thiết bị phù hợp với các cơ sở sản xuất nhỏ hay hộ gia
đình.
Tuy nhiên do kích thước nhỏ gọn nên công suất của máy kém hơn so với những
thiết bị đang được bán trên thị trường.
Nguyên liệu dùng để tạo khói.
4


Một số nguyên liệu tạo khói thường có thể tìm thấy trên thị trường. Các tính năng
cơ bản của từng loại khói sẽ khác nhau.
Một số loại gỗ cứng như gỗ cây sồi, anh đào, óc chó, hạt dẻ… và gỗ từ các loại
thân cây cam quýt đều là những nguyên liệu tốt dành cho công đoạn hun khói. Không
chỉ đơn giản là khởi nguồn các đám khói, chúng còn góp phần vào việc tạo nên mùi vị
khói đặc trưng cho sản phẩm. Những loại gỗ thân mềm khác như gỗ thông, khi đốt sẽ
tỏa nhiệt lớn và cháy nhanh, để lại mùi hắc khó chịu từ nhựa cây khiến chúng không
bao giờ trở thành sự lựa chọn ưu tiên cho nguyên liệu hun khói. Ngoài các loại gỗ
cứng ra, một số nguyên liệu dễ cháy cũng được người ta thêm vào trong suốt quá trình
hun khói như các loại trà, thảo mộc, gia vị, nhánh thân cây nho, vỏ ngô, vỏ trái cây
(tiêu biểu là vỏ cam hoặc táo), võ đậu phộng với mục đích kết hợp với mùi khói để
đem lại vị đặc trưng hấp dẫn cho món ăn.
Gỗ sử dụng cho việc hun khói có thể được chặt ra từng khúc hoặc bào mỏng
thành từng lát.
Cần cẩn thận trong việc chon lựa nguyên liệu tạo khói, phải đảm bảo gỗ không bị
nhiễm các vật thể lạ như dầu hay các chất hóa học khác nhau, khói sinh ra từ các
nguyên liệu này sẽ có tạp chất và không đảm bảo an toàn khi sử dụng.
2.2

Một số linh kiện thiết bị được sử dụng trong đề tài.
2.2.1 Vi điều khiển (Arduino Uno).

(a)

(b)

a: Mạch nguyên lý IC Atmega 328
b: Board Aruino Uno R3
Hình 2.1: Boad Arduino Uno R3
5


Các thông số kỹ thuật của Aruino Uno R3:
Điện áp hoạt động:
Số chân vào/ra (I/O) dạng digital:
Số chân vào dạng tương tự:
Dòng điện mỗi chân I/O:
Bộ nhớ trong:
SRAM:
EEPROM:
Xung nhịp:

5V – 12V
14 (6 chân là đầu ra PWM)
6
30 mA
32 KB
2 KB
1 KB
20 MHz

Các chân Digital và chân Analog:

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Có 2 mức điện
áp là 0V và 5V với dòng vào và ra 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.
Một 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.
Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM (giá trị 0 – 255
tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite().
Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) ngoài các chức năng
thông thường ra còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị
khác.
LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn LED màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút
(Reset) sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13. Khi chân
này được sử dụng, LED sẽ sáng.
Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V →
5V. Ngoài ra, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.

6


2.2.2

LED 7 đoạn

LED 7 đoạn là một linh kiện rất phổ dụng, được dùng như là một công cụ hiển
thị đơn giản nhất.
Trong LED 7 thanh bao gồm ít nhất là 7 con LED mắc lại với nhau, vì vậy mà có
tên là LED 7 đoạn là vậy, 7 LED đơn được mắc sao cho nó có thể hiển thị được các số
từ 0 - 9, và 1 vài chữ cái thông dụng, để phân cách thì người ta còn dùng thêm 1 LED

đơn để hiển thị dấu chấm.
Cấu tạo của LED 7đoạn:
Cathode chung

Anode chung

Hình 2.2: LED 7 đoạn.
LED 7 đoạn có 2 loại: Anode chung và cathode chung
Loại cathode chung: Chân chung được nối Mass, để kích sáng các thanh LED
phải kích các chân còn lại với mức điện áp 1.
Loại anode chung: Chân chung được nối vào nguồn 5V, để kích sáng các thanh
LED phải kích các chân còn lại với mức 0.
Ứng dụng LED 7 đoạn dùng để hiển thị giao tiếp với người sử dụng nhằm giám
sát, theo dõi quá trình nhất định ví dụ: thời gian, số lượng…
Bằng cách phối hợp sự sáng tắt LED ở các đoạn tạo thành con số, thường là thể
hiện ở dạng số hệ thập phân.

7


2.2.3 IC ổn áp nguồn 7805
Các thông số cơ bản:
Dòng cực đại có thể duy trì 1A.
Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt 2W.
Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn 15W.
Điện áp vào lớn nhất 40V.
Điện áp vào nhỏ nhất 7V.
Nhiệt độ hoạt động lớn nhất 150oC.
Nhiệt độ hoạt động nhỏ nhất -65oC.
Dòng ra 1,5A.

Điện áp ổn định 5V.

Nguồn vào

Nguồn ra

Mass

Chân 1(input): Nguồn đầu vào.
Chân 2(ground): Nối mass.
Chân 3(output): Nguồn đầu ra.
Hình 2.3: Cấu tạo IC ổn áp nguồn 7805.

8


2.2.4 Thanh ghi dịch IC 74HC59

Hình 2.4: IC 74HC595
74HC595 là IC ghi dịch 8 bit kết hợp chốt dữ liệu, thường được dùng trong các
mạch quét LED 7 đoạn, LED ma trận… nhằm tiết kiệm số chân vi điều khiển, có thể
mở rộng số chân vi điều khiển bằng cách mắc nối tiếp đầu vào thu dữ liệu của các IC
với nhau.
74HC595 đầu ra có 2 mức là 0 và 1 dòng khoảng 35mA, điện áp hoạt động ≤ 7V.
Công suất trung bình 500mW.
Bảng 2.1: Mã 7 đoạn dịch bởi IC 74HC595 cho LED anot chung và
katot chung.
Số thập phân
0
1

2
3
4
5
6
7
8
9

Mã 7 đoạn
Anot chung
11000000
11111001
10100100
10110000
10011001
10010010
10000011
11111000
10000000
10010000

9

Katot chung
00111111
00000110
01011011
01001111
01100110

01101101
01111100
00000111
01111111
01101111


2.2.5 Cảm biến nhiệt độ DS18B20
Đặc điểm và các thông số:
Sử dụng giao diện 1 dây nên chỉ cần có một chân ra để truyền thông.
Giải đo nhiệt: -55oC đến +125oC (sai số 0.5oC khi nhiệt độ từ -10oC đến 85oC)
Độ phân giải khi đo nhiệt độ từ 9 đến 12 bit
Nguồn cấp từ 3.0V đến 5.5V và có thể cấp qua đường dữ liệu.
Mỗi vi mạch DS18B20 có mã nhận diện lên đến 64 bit chứa trong bộ nhớ ROM
trên chip, giá trị nhị phân được khắc bằng tia laze, nên nhiều vi mạch DS18B20 có thể
kết nối vào một bus 1 dây mà không có sự nhầm lẫn.
Thời gian chuyển đổi tối đa là 750ms cho mã hóa 12 bit.

Hình 2.5: Sơ đồ chân của cảm biến nhiệt độ DS18B20
Đầu đo nhiệt độ DS18B20 đưa ra số liệu để biểu thị nhiệt độ đo được dưới dạng
mã nhị phân từ 9 đến 12 bit.
Phương thức giao tiếp của cảm biến DS18B20 và vi điều khiển:
Việc trao đổi dữ liệu giữa vi điều khiển và DS18B20 thông qua 3
bước:
Bước 1: Khởi tạo xung reset và nhận tín hiệu từ DS18B20.
Quá trình khởi tạo gồm 1 xung reset do vi điều khiển gửi đến
DS18B20, sau đó xung presence từ DS18B20 gửi đến vi điều khiển,
để báo hiệu cho vi điều khiển biết sự hiện diện của DS18B20, và quá
trình trao đổi dữ liệu có thể bắt đầu.
10

11


Bước 2: Lệnh điều khiển Rom
Các lệnh này làm việc với mã 64bit trong Rom, lệnh này được
phát ra sau quá trình khởi tạo. Lệnh cho phép vi điều khiển biết có
bao nhiêu thiết bị và thiết bị loại gì trên bus.
Bước 3: Lệnh chức năng DS18B20
Sau khi vi điều khiển xác định được địa chỉ của thiết bị cần giao
tiếp thông qua các lệnh Rom, vi điều khiển sẽ gửi các lệnh điều khiển
hoạt động của DS18B20. Những lệnh này cho phép vi điều khiển ghi
và đọc dữ liệu từ bộ nhớ Scratchpad của DS18B20, bắt đầu quá trình
chuyển đổi nhiệt độ và xác định chế độ cấp nguồn.
Cách đọc nhiệt độ của DS18B20:
Bên trong DS18B20 có bộ chuyển đổi giá trị nhiệt độ sang giá trị
số và được lưu trong các thanh ghi ở bộ nhớ scratchpad. Độ phân
giải nhiệt độ có thể được cấu hình ở chế độ 9bits, 10bits, 11bits,
12bits. Ở chế độ mặc định DS18B20 hoạt động ở độ phân giải 12bits.
Để bắt đầu đọc nhiệt độ, và chuyển đổi từ giá trị tương tự sang
giá trị số thì vi điều khiển gửi lệnh convert T [ 44h]. Sau khi chuyển
đổi xong thì giá trị nhiệt độ sẽ được ghi trong hai thanh ghi nhiệt độ
ở bộ nhớ scratchpad và IC về trạng thái nghỉ.
Nhiệt độ được lưu bên trong DS18B20 được tính ở nhiệt độ
celcius, nếu tính ở nhiệt độ Fahrenheit cần phải xây dựng thêm bảng
chuyển đổi nhiệt độ. Giá trị nhiệt độ lưu trong bộ nhớ 2bytes –
16bits, số âm sẽ được lưu dưới dạng bù 2.
Bit cao nhất là bit dấu S nếu S = 0 thì giá trị nhiệt độ dương và S
=1 thì giá trị nhiệt độ âm.

Nếu cấu hình độ phân giải là 12 bits thì tất cả các bit đều được
sử dụng. Nếu độ phân giải là 11 bits thì bit 0 không được sử dụng.
Tương tự nếu độ phân giải là 10 thì bit 1, 0 không được sử dụng.
Nhiệt độ sau khi lưu vào hai thanh ghi bộ nhớ sẽ được so sánh
với hai thanh ghi ngưỡng nhiệt độ TH và TL. Các giá trị ngưỡng được
12


người dùng quy định và nó sẽ không thay đổi khi bị mất điện. (TH và
TL là hai thanh ghi vào bộ nhớ nháp của DS18B20 ).

13


2.2.6

Điện trở đốt nóng.

Thiết bị làm việc theo phương pháp điện trở dựa trên nguyên lí:

Q= I2Rt
Trong đó Q là nhiệt lượng tỏa ra khi có dòng điện I chạy qua dây
đốt có điện trở R trong thời gian t.
Về đơn vị : I (A), R(Ω), t(s), Q(J)
1J= 1Ws= 0,24 cal
Phương pháp điện trở được chia thành:
Phương pháp điện trở gián tiếp: trong đó khi có dòng điện qua
điện trở sẽ tỏa ra hiệt năng, nhiệt năng đó dùng để nung nóng vật.
Phương pháp điện trở trực tiếp: Trong đó dòng điện trực tiếp đi
qua vật nung, nhờ có điện trở của vật mà vật được nung nóng.

1. Phần tử nung nóng được quấn lò xo; 2. Lớp ngăn cách dẫn nhiệt,
cách điện;
3. Vỏ kim loại bọc ngoài; 4. Đầu dẫn ra; 5. Lớp đệm kín; 6. Êcu; 7.
Đầu nối điện.
Hình 2.6: Điện trở đốt nóng
Dây đốt trong phương pháp điện trở:
Trong nung nóng gián tiếp dây đốt là bộ phận biến năng lượng
điện thành nhiệt, là nơi làm việc có nhiệt độ cao nhất.

14


Dây đốt kín là loại có phần tử nung nóng đặt kín trong vỏ bọc
bằng kim loại. Phần tử nung nóng được đặt định vị trong chất cách
điện dẫn nhiệt như cát, thạch anh, bột MgO.
Dây đốt kín có vỏ kim loại bảo vệ nên có ưu điểm là thời gian sử
dụng cao, an toàn, đảm bảo chất lượng tốt hơn so với dây đốt hở

trong công nghiệp thực phẩm.
2.2.7

Quạt AC
Hình 2.7: Quạt AC

Quạt là một thiết bị cơ khí đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với
nhiều, kiểu dạng khác nhau, nhằm vận chuyển không khí từ nơi này đến nơi khác, đáp
ứng các yêu cầu trong sinh hoạt thường ngày, các quá trình chế biến trong nông nghiệp
– công nghiệp, trong cá hệ thống nung nóng và làm mát, và trong các nhà máy nhiệt
điện.

Cấu tạo:
Stato: Phần cố định cấu tạo bởi các lá sắt từ ghép lại với nhau tạo thành mạch từ
có các rãnh thẳng. Trên stato có cuộn chạy và cuộn đề đặt lệch nhau một góc 90 o, tức
là cuộn dây của cuộn đề đặt giữ hai cuộn dây kế cận cuộn chạy và cuộn đề mắc nối
tiếp với tụ điện.
15


Roto: Là phần quay.
Nguyên lý hoạt động:
Khi cho dòng điện vào quạt thì từ trường tạo bởi hai cuộn, cuộn chạy và cuộn đề
hợp thành từ trường quay nhờ sự lệch pha giữa hai dòng điện trong hai cuộn. Từ
trường quay này tác động lên roto làm phát sinh dòng điện ứng chạy trong roto.
Dòng điện ứng dưới tác dụng của từ trường quay tạo ra momen quay làm quay
roto theo chiều từ trường quay.
Tốc độ quay của quạt được xác định:

N= 60*f/p
Trong đó:
f: Tần số dòng điện của nguồn điện.
p: Số cặp cực từ.

2.2.8 Mạch ổn định nhiệt độ dùng cảm biến là điện trở
nhiệt.
Hình 2.8: Mạch điện đặt và ổn định nhiệt độ buồng đốt tạo khói.

16


Mạch đặt và ổn định nhiệt độ (Hình 2.8) dùng điện trở Rn và T1,

T2 (T1, T2 có chung vỏ và chung cực phát) làm phần tử cảm biến,
T3, T4 tạo thành mạch trigơ chuyển trạng thái, do đó mạch khá nhạy
và ổn định tương đối chính xác vùng nhiệt độ đặt của lò. Để đặt nhiệt
độ cho lò, ta xoay núm điều chỉnh của điện trở R3, R4 là điện trở tinh
chỉnh đã được hiệu chỉnh trước đó nên khi đặt nhiệt độ không nên
điều chỉnh điện trở này. Lò được đóng và cắt điện thông qua hai tiếp
điểm K nối song song nhằm giảm dòng điện đi qua mỗi tiếp điểm.

17