THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY BÁN BIA TỰ ĐỘNG DÙNG THẺ RFID

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY BÁN BIA TỰ ĐỘNG DÙNG
THẺ RFID

Họ Và Tên Sinh Viên: PHẠM HOÀNG THÂN
BÙI ĐỨC PHƯƠNG
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên khóa: 2014-2018

Tháng 06/2018



THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY BÁN BIA TỰ ĐỘNG DÙNG THẺ
RFID

Tác giả

PHẠM HOÀNG THÂN
BÙI ĐỨC PHƯƠNG

i


Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Cơ điện tử

Giảng viên hướng dẫn
Th.s NGUYỄN ĐĂNG KHOA

Tháng 06 năm 2018

CẢM TẠ
Để hoàn thành Khóa Luận Tốt Nghiệp này nhóm đã nhận được rất nhiều
sự hỗ trợ, sự động viên cũng như sự giúp đỡ từ quý thầy cô và bạn bè. Nhóm xin
được gửi lời cảm ơn chân thành đến với:
Quý Thầy cô trường Đại Học Nông Lâm Thành ph ố Hồ Chí Minh, đ ặc bi ệt
là các thầy cô trong Bộ môn cơ điện tử đã truyền đạt cho tôi rất nhi ều ki ến th ức
và kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường.
Thầy Nguyễn Đăng Khoa đã hướng dẫn, động viên và chỉ dẫn tận tình
trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tập thể l ớp DH1 4CD đã giúp đỡ, hỗ trợ và
chia sẻ trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn!
ii


Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2018
Sinh viên thực hiện
PHẠM HOÀNG THÂN
BÙI ĐỨC PHƯƠNG

ii


TÓM TẮT

Việt Nam là nước tiêu thụ bia đứng thứ 3 Châu Á, vì vậy hi ện nay h ầu h ết
các nhà hàng, nhà ăn hay các hội chợ thương mại đều b ố trí các máy bán bia đ ể
phục vụ nhu cầu của khách hàng.Tuy nhiên các máy bán bia đều có đ ặc đi ểm
chung là kích thước lớn và cồng kềnh chiếm nhi ều di ện tích, vi ệc mua bán ph ải
có nhân viên túc trực, việc thanh toán mất nhiều thời gian. Do đó m ột v ấn đ ề
được đặt ra là chế tạo một máy bán bia hoạt động tự đ ộng đ ể ti ết ki ệm chi phí
và thời gian, đạt được hiệu quả kinh doanh tốt nhất. Đề tài: “ Thiết kế, chế tạo
mô hình máy bán bia tự động dung thẻ RFID ” được Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM đề xuất thực hiện để khắc phục các nhược
điểm mà các máy bán bia hiện có trên thị trường.
Đề tài: “ Thiết kế, chế tạo mô hình máy bán bia tự động dùng th ẻ RFID ”
được thực hiện với các nội dụng sau:
-

Thiết kế mô hình máy chiết rót bia gồm: khung máy, van xả.

-

Thiết kế mạch và chương trình điều khiển.
+ Chương trình đọc và ghi thông tin trên thẻ RFID
+ Chương trình đọc và xử lý thông tin trên máy
+ Thiết kế mạch và chương trình thanh toán tiền hàng trên thẻ RFID
chạy trên máy tính.

Kết quả thu được: Mô hình máy bán bia và mạch điều khiển chương trình
đọc và ghi thông tin tài khoản trên thẻ RFID kết hợp v ới ch ương trình đ ọc và x ử
lý thông tin trên máy. Điều khiển được máy chạy ra 3 mức bia là 200ml, 300ml và
400ml. Giao diện Microsoft visual studio C# để thanh toán tiền hàng trên thẻ
RFID chạy trên máy tính.
iii

iii


iv


MỤC LỤC
CẢM TẠii
TÓM TẮTiii
MỤC LỤCiv
DANH SÁC CÁC HÌNHvi
Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.3 Mục đích của đề tài
Chương 2 TỔNG QUAN
2.1 Khảo sát một số máy bán bia thủ công trong nước và ngoài nước
2.1.1 Một số máy bán bia thủ công ngoài nước:
2.1.2 Một số máy bán bia thủ công trong nước:
2.2 Khảo sát máy bán bia tự động trong và ngoài nước
2.3 Tổng quan về phương pháp điều khiển tự động có thể sử dụng
2.3.1 Phương pháp điều khiển tự động dùng xử lý ảnh số
2.3.2 Phương pháp điều khiển tự động dùng mã quét QR
2.3.1 Phương pháp điều khiển tự động dùng thẻ RFID
2.4 Lý do áp dụng phương pháp điều khiển tự động dùng RFID
2.5 Một số linh kiện được sử dụng trong đề tài
2.5.1 Tổng quan về vi điều khiển Arduino
2.5.2 Màn hình text LCD 20x4

2.5.3Module RFID RC522
2.5.4 Cảm biến lưu lượng nước
2.5.5 Van điện từ 24V
2.5.6 Nguồn Adapter 5V-2A
2.5.7 Nguồn Adapter 12V-2A
2.5.8 Nguồn Adapter 24V-3A
2.5.9 Module Relay
2.6 Một số máy sử dụng trong đề tài.
v


2.6.1 Bơm tăng áp mini 12V
2.7 Xây dựng mô hình máy bán bia tự động dùng thẻ RFID

v


2.8 Cấu tạo máy bán bia tự động.
2.9 Nguyên lý hoạt động
2.10 Thiết kế, thi công chi tiết các bộ phận máy bán bia tự động
2.10.1 Thiết kế chế tạo phần thân máy
2.10.2 Thiết kế giàn lạnh của máy
2.10.3 Thiết kế giàn nóng của máy
2.10.4 Lắp đặp phần máy nén khí và giàn nóng của máy
2.10.5 Lắp đặt cảm biến lưu lượng và van điện từ.
2.10.6 Thiết kế vòi rót bia
Chương 3 NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Nội dung đề tài
3.2 Phương pháp nghiên cứu:
3.3 Vật liệu

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Sơ đồ khối tổng quát của máy bán bia tự động
4.2 Thiết kế bộ điều khiển RFID cho máy bán bia
4.2.1 Thiết kế mạch đọc và ghi thông tin trên thẻ RFID
4.2.2 Thiết kế mạch đọc và xử lý thông tin trên máy bán bia
4.3 Sơ đồ khối tương quan của mạch đọc và xử lý thông tin trên máy bán bia
4.4 Tính toán, thiết kế và chế tạo hộp điều khiển trên máy bán bia
4.5 Tính toán thiết kế và chế tạo hộp đọc và ghi thông tin vào thẻ được kết nối
với giao diện bán hàng trên máy tính
4.6 Thiết kế giao diện bán hàng trên máy tính
4.7 Quy trình mua bia trên máy bán bia tự động
4.8 Kết quả thực nghiệm
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1: Máy bán bia trong thực tế............................................................................................2
Hình 2.1: Máy ủ bia SYNEK của nước Cộng Hòa Síp.............................................................3
Hình 2.2: Tháp bia đông lạnh Heineken Extra Cold..............................................................4
Hình 2.3: Máy bán bia của cơ sở CNC Gia Khang....................................................................5
Hình 2.4: Máy bán bia của công ty Đức Minh...........................................................................5
Hình 2.5 : Máy bán bia tươi tự động Shinbashi......................................................................6
Hình 2.6: Máy bán bia dùng thẻ RFID.........................................................................................7
Hình 2.7: Máy bán hàng tự động V720.10.................................................................................8
Hình 2.8: Máy bán hàng tự động dùng mã quét QR............................................................10
Hình 2.9: Một số loại vi điều khiển AVR................................................................................12

Hình 2.10: Board Wemos D1 Mini..............................................................................................13
Hình 2.11: Sơ đồ chân Pin của Wemos D1 Mini...................................................................14
Hình 2.12: Text LCD 20x4..............................................................................................................15
Hình 2.13: Sơ đồ nối chân để điều khiển LCD.....................................................................15
Hình 2.14: Module RFID RC522..................................................................................................16
Hình 2.15: Cảm biến lưu lượng nước......................................................................................18
Hình 2.16: Van điện từ................................................................................................................... 18
Hình 2.17: Adapter 5V-2A.............................................................................................................19
Hình 2.18: Adapter 12V-2A..........................................................................................................20
Hình 2.19: Nguồn Adapter 24V-3A...........................................................................................21
Hình 2.20: Sơ đồ nguyên lý Module Relay..............................................................................21
Hình 2.21: Module Relay................................................................................................................22
Hình 2.22: Bơm tăng áp mini 12V..............................................................................................22
Hình 2.23: Mô hình 3D của máy bán bia tự động dùng RFID.........................................24
Hình 2.24: Hình ảnh thực tế của máy bán bia tự động dùng RFID.............................24
Hình 2.25: Cấu tạo máy bán bia tự động................................................................................24
Hình 2.26: Kích thước thân máy.................................................................................................26
Hình 2.27: Cấu tạo giàn lạnh.......................................................................................................27
vi


Hình 2.28: Cấu tạo của giàn nóng.............................................................................................28

vi


Hình 2.29: Cụm máy nén khí và giàn nóng.............................................................................29
Hình 2.30: Kết nối cảm biến lưu lượng và van điện từ...................................................29
Hình 2.31: Chiều dài và hình chiếu 3D của vòi rót bia......................................................30
Hình 2.32: Hình thực tế của vòi rót bia...................................................................................30

Hình 4.1: Sơ đồ khối tổng quát của máy bán bia tự động...............................................33
Hình 4.2: Sơ đồ thuật toán điều khiển mạch đọc và ghi thông tin trên thẻ RFID 34
Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý mạch đọc và ghi thông tin tài khoản trên thẻ RFID.....35
Hình 4.4: Sơ đồ mạch in Board đọc và ghi thông tin tài khoản trên thẻ RFID.......36
Hình 4.5: Mạch thực tế Board đọc và ghi thông tin tài khoản trên thẻ RFID.........36
Hình 4.6: Sơ đồ giải thuật điều khiển mạch đọc và xử lý thông tin trên máy bán
bia............................................................................................................................................................ 37
Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý mạch đọc và xử lý thông tin trên máy bán bia................38
Hình 4.8: Sơ đồ mạch in mạch đọc và xử lý thông tin trên máy bán bia...................39
Hình 4.9: Mạch thực tế mạch đọc và xử lý thông tin trên máy bán bia.....................39
Hình 4.10: Sơ đồ thể hiện sự tương quan của mạch đọc và xử lý thông tin trên
máy bán bia......................................................................................................................................... 40
Hình 4.11: Cấu tạo hộp điều khiển trên máy bán bia......................................................41
Hình 4.12: Kích thước hộp điều khiển....................................................................................42
Hình 4.13: Hình ảnh thực tế của mạch điều khiển...........................................................43
Hình 4.14: Kích thước và hình chiếu 2.5D của hộp đọc và ghi thông tin vào th ẻ
được kết nối với giao diện trên máy tính..............................................................................43
Hình 4.15: Hình ảnh thực tế của hộp đọc và ghi thông tin vào thẻ được kết nối
với giao diện bán hàng trên máy tính......................................................................................44
Hình 4.16: Giao diện bán hàng trên máy tính.......................................................................45
Hình 4.17: Kết nối mạch ghi thông tin trên thẻ RFID và giao di ện bán hàng trên
thực tế................................................................................................................................................... 46
Hình 4.18: Thông tin khách hàng trên giao diện bán hàng.............................................46
Hình 4.19: Kết quả thực hiện khi nhất nút 1.......................................................................47
Hình 4.20: Kết quả thực hiện khi nhất nút 2.......................................................................47
Hình 4.21: Kết quả thực hiện khi nhất nút 3.......................................................................48
vii


Hình 4.22: Hệ thống báo lỗi khi đặt thẻ chưa kích hoạt.................................................48

Hình 4.23: Thẻ bị xóa khi không sử dụng..............................................................................49

vii


Hình 4.24: Dữ liệu được lưu trong file excel.........................................................................49
Hình 4.25: Ống đong thủy tinh...................................................................................................50
Hình 4.26: Kết quả thực nghiệm với 10 lần đo...................................................................50

viii


2


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề
Bia là một loại thức uống quen thuộc từ lâu với m ọi người, theo s ự phát

triển của xã hội thì việc tiêu thụ bia cũng ngày một tăng cao tuy nhiên đi ều đó
cũng làm xuất hiện một số phong cách uống bia m ới, trong đó ph ải k ể đ ến beer
carft là một loại bia tươi áp dụng công nghệ ủ bia truy ền th ống, k ết h ợp v ới
nguyên liệu đa dạng để tạo hương vị riêng biệt. Hầu hết các nhà hàng, quán bar
kinh doanh loại bia này đều sử dụng máy bán bia thủ công tuy nhiên đi ều đó
xuất hiện một số bất tiện như:
 Cần nhiều nhân viên phục vụ trong trường hợp đông khách
 Hình thức thanh toán trả tiền mặt tốn nhiều thời gian

 Dung tích mỗi ly bia không giống nhau phụ thu ộc hoàn toàn vào ng ười rót
bia
 Việc kiểm soát số lượng mua hàng của khách trở nên khó khăn

1


Hình 1.1: Máy bán bia thủ công trong thực tế

2


Vì vậy, Đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình máy bán bia tự động dùng thẻ
RFID” được đặt ra nhằm nâng cao năng suất, giảm chi phí, th ời gian và kh ắc
phục các vấn đề nêu trên. Việc ứng dụng công nghệ RFID vào lĩnh v ực bán hàng
đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng rộng rãi trong các lĩnh v ực bán hàng t ự
động khác giúp khách hàng có thể thanh toán trực ti ếp đ ể mua s ản ph ần nhanh
chóng, thật sự an toàn, bảo mật và tiện lợi.
1.2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học:
Kết quả của đề tài làm góp phần tạo cơ sở cho vi ệc nghiên cứu ch ế tạo máy
bán bia tự động nước ta, qua đó làm phong phú thêm tư li ệu và tài nguyên cho
việc chế tạo và phát triển máy bán bia tự động về sau
Ý nghĩa thực tiễn:
Máy bán bia tự động ra đời giúp giảm bớt nhân viên cho quá trình bán bia,
giảm thiểu thời gian mua bán, chi phí kinh doanh. Mặt khác cũng góp ph ần vào
quá trình hiện đại hóa máy móc.

1.3

Mục đích của đề tài
Đề tài: “ Thiết kế, chế tạo mô hình máy bán bia tự động dùng th ẻ RFID ”

nhằm ứng dụng công nghệ RFID vào máy bán bia Craft thủ công v ới vi ệc l ưu
thông tin người dùng vào thẻ từ, bộ điều khiển và quét th ẻ đ ược l ắp vào máy
bán bia Craft thủ công cho phép đọc thông tin khách hàng và cho phép ng ười
dùng sử dụng dịch vụ một cách tự động. Người dùng có th ể chọn dung tích lo ại
bia muốn mua phù hợp với số tiền đang có. Việc tối ưu hóa quy trình ph ục vụ sẽ
giảm chi phí vận hành cho nhà đầu tư, thời gian cho khách. S ản ph ẩm đ ược ứng
dụng trong các nhà hàng, khách sạn, hội trợ tri ển lãm …

3


Chương 2
TỔNG QUAN

2.1 Khảo sát một số máy bán bia thủ công trong nước và ngoài nước
2.1.1 Một số máy bán bia thủ công ngoài nước
Hiện nay thị trường máy bán bia trên thế giới rất đa dạng mẫu mã từ nhiều nước
có thương hiệu bia nổi tiếng như Đức, Hà Lan, Tiệp, Cộng Hòa Síp. Trong đó phải kể
đến một số sản phẩm như: Máy ủ bia SYNEK của nước Cộng Hòa Síp, Tháp bia đông
lạnh Heineken Extra Cold của Hà Lan

Hình 2.1: Máy ủ bia SYNEK của nước Cộng Hòa Síp
3

Hình 2.2: Tháp bia đông lạnh Heineken Extra Cold
Hầu hết các máy đều có một số ưu điểm như sau:
 Máy sử dụng các túi chứa bia khác nhau,có thể đổ vào đó các loại bia mà mình
yêu thích.
 Bia được giữ lạnh trong đó và rót ra theo yêu cầu của người uống.
 Có thể chứa được một lượng bia lớn, hoàn toàn đóng kín và có khả năng chống
tin UV để đảm bảo chất lượng bia tốt nhất.
 Thiết kế máy nhỏ gọn, dễ dàng lắp ráp.
Bên cạnh ưu điểm cũng có một số nhược điểm sau:
 Giá thành khá đắt dao động từ 500-1000USD tùy loại.
 Việc mua bán và thanh toán thủ công, mất nhiều thời gian.
4


2.1.2 Một số máy bán bia thủ công trong nước
Hiện nay, trong nước cũng đã có rất nhiểu công ty và cơ sở sản xuất đã
chế tạo thành công và đưa ra thị trường nhiều mẫu mã đã dạng và phong phú,
thích hợp cho nhiều nhu cầu sử dụng khác nhau của khách hàng.
Trong đó phải kể đến các công ty như: Công ty Đức Minh, cơ sở sản xuất CNC Gia
Khang…

Hình 2.3: Máy bán bia của cơ sở CNC Gia Khang

5


Hình 2.4: Máy bán bia của công ty Đức Minh
Với các máy sản xuất trong nước có các ưu điểm sau:
 Toàn bộ được làm bằng inox 430, được trấn gập thủy lực, kiểu dáng công
nghiệp.

 Lớp vỏ bảo ôn được đúc từ xốp cách nhiệt poly dày 50mm, hệ số truyền nhiệt
rất thấp, cho khả năng giữ nhiệt tốt trong thời gian dài.
 Làm mát hệ thống ống trao đổi nhiệt nhanh, toàn diện.
 Duy trì nhiệt độ tối ưu hương vị bia 3-8 độ.
 Gọn nhẹ, dễ lắp ráp, giá thành rẻ.
Bên cạnh đó cũng có một số nhược điểm như:
 Máy sử dụng nguồn cấp bia là bom bia có dung tích nhỏ.
 Việc mua bán, thanh toán còn thủ công, mất nhiều thời gian.
2.2 Khảo sát máy bán bia tự động trong và ngoài nước
Theo khảo sát cho thấy máy bán bia tự động phổ biến trên thế giới
thường theo 2 loại phương thức điều khiển tự động chủ yếu là xử lý ảnh số và
thẻ RFID

6


Máy bán bia tươi tự động Shinbashi của nhà phân phối Drunkard của
Nhật Bản sử dụng phương thức điều khiển tự động dùng xử lý ảnh số với việc
thanh toán tự động bằng tiền giấy hoặc tiền xu có mệnh giá yên

Hình 2.5 : Máy bán bia tươi tự động Shinbashi
Màn hình led 7 đoạn sẽ hiển thị số tiền khách hàng cần đưa vào máy. Khách hàng chỉ
cần đưa tiền vào khe và nhấn nút bia sẽ tự động bơm vào ly với dung tích định sẵn.
Máy bán bia tự động Navigator của Hoa Kỳ sử dụng phương pháp điều
khiển tự động dùng thẻ RFID với việc thanh toán thông qua thẻ RFID

7