Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh (đồ án tốt nghiệp xây dựng dân dụng và công nghiệp)

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG
TRẠI GÀ THÔNG MINH

Người hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:

TS. TÀO QUANG BẢNG
NGUYỄN PHƯỚC HUY
NGUYỄN XUÂN THƯƠNG

Đà Nẵng, 2020


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TÓM TẮT
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

KHOA CƠ KHÍ
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh
1. Họ và tên SV: Nguyễn Phước Huy

Mã SV: 101150024

Lớp: 15C1A
Điện thoại: 0935096674

Email:

2. Họ và tên SV: Nguyễn Xuân Thương

Mã SV: 101150147

C
C

Lớp: 15C1C
Điện thoại: 0961628900

R
L
.
T

Email:

GV hướng dẫn: TS. Tào Quang Bảng.
GV duyệt: PGS.TS. Đinh Minh Diệm.
Nội dung tóm tắt ĐATN:

U

D

Hiện nay, vấn đề về khí hậu và môi trường xung quanh là yếu đồ ảnh hưởng lớn
nhất đến chất lượng chăn nuôi. Để khắc phục những hạn chế này cũng như góp phần
nâng cao năng suất, chất lượng chăn nuôi chúng em đưa ra ý tưởng là áp dụng kỹ thuật
để nuôi dưỡng, sinh hoạt, cân bằng môi trường xung quanh chuồng nuôi ở một điều
kiện tốt cho sinh lý gà, giúp chúng phát triển tốt hơn và giảm khả năng dịch bệnh. Cụ
thể, các chức năng chính của mô hình bao gồm: Cơ cấu cho ăn tự động, cơ cấu mái che
tự động, cơ cấu rèm cửa tự động. Và ứng dụng các cảm biến môi trường (vd: Cảm biến
mưa, Cảm biến nắng,…) để điều khiển các tính năng cân bằng nhiệt độ sinh hoạt như
quạt mát, phun sương tạo độ ẩm.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp: Thiết kế và chế mô hình trang trại gà
thông minh.

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang iii


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

Nội dung đề tài đã thực hiện :
Số trang thuyết minh:

74 trang.

Số bản vẽ:

7A0; 3A1

Mô hình:

1 máy.

Kết quả đã đạt được:
1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay.
2. Phân tích và lựa chọn các phương án thiết kế cho từng cơ cấu.
3. Thiết kế động học và sơ đồ nguyên lý của mô hình.
4. Tính toán các thông số kỹ thuật – Thiết kế động lực học cho từng cơ cấu.
5. Hệ thống điều khiển.
6. Chế tạo mô hình và đánh giá.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 6 năm 2020.

C
C

Sinh viên thực hiện

R
L
.
T

Nguyễn Phước Huy

Nguyễn Xuân Thương

U
D

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang iv


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TT

Họ tên sinh viên

Số thẻ SV

Lớp

Ngành

01

Nguyễn Phước Huy

101150024

15C1A

Công nghệ Chế tạo máy

02

Nguyễn Xuân Thương

101150147

15C1C

Công nghệ Chế tạo máy

1. Tên đề tài đồ án:
Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh.
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các dữ liệu ban đầu:
- Kích thước của mô hình đồ án: 1500 x 700 x 800 mm.

- Kích thước tính toán thực tế áp dụng: 15 x 7 x 4 m.
- Loại hình nuôi gà: Nuôi gà sinh sản và hứng trứng.
- Số lượng gà trên 1 đơn vị diện tích: 5-7 con /m2.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
a. Phần chung

C
C

TT

Họ tên sinh viên

01 Nguyễn Phước Huy

02 Nguyễn Xuân Thương

R
L
.
T

U
D

Nội dung

1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay.
2. Phân tích và lựa chọn các phương án thiết kế cho
từng cơ cấu.

3. Thiết kế động học và sơ đồ nguyên lý của mô hình.
4. Tính toán các thông số kỹ thuật – Thiết kế động lực
học cho từng cơ cấu.
5. Hệ thống điều khiển.

b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
01 Nguyễn Phước Huy
02

Nguyễn Xuân Thương

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

Nội dung
Không
Không

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang v


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

5. Các bản vẽ, đồ thị:
a. Phần chung:

TT
Họ tên sinh viên

01

Nguyễn Phước Huy

02

Nguyễn Xuân Thương

Nội dung
- Bản vẽ sơ đồ động học:
- Bản vẽ kết cấu khung giàn:
- Bản vẽ chi tiết xích tải treo:
- Bản vẽ lắp cơ cấu mái che:
- Bản vẽ lắp cơ cấu kéo rèm cửa:
- Bản vẽ lắp cụm xích tải treo và ray:
- Bản vẽ lắp hệ thống cấp thức ăn:
- Bản vẽ hệ thống điều khiển:

b. Phần riêng:
TT
Họ tên sinh viên
01
02

Nội dung

C

C

Nguyễn Phước Huy
Nguyễn Xuân Thương

R
L
.
T

6. Họ tên người hướng dẫn:
TS. Tào Quang Bảng
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
8. Ngày hoàn thành đồ án:

1A0
1A0
1A0
1A0
1A0
1A0
1A0
3A1

Không
Không

Phần/ Nội dung:

U

D

17/02/2020.
30/06/2020.

Trưởng Bộ môn ……………………..

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

Toàn phần

Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 2020.
Người hướng dẫn

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang vi


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghệ chế tạo máy là ngành kĩ thuật vô cùng quan trọng trong sản xuất
cơ khí, có nhiệm vụ đáp ứng nhu cầu thực tế nhờ thiết kế, chế tạo ra các chi tiết máy,
các loại thiết bị máy móc để đáp ứng nhu cầu của mọi ngành sản xuất. Góp phần phát
triển kinh tế trong nhiều lĩnh vực, tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng, giá trị vượt

trội. Sớm nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp này, các nước phát
triển như Đức, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc,... đã rất chú trọng phát triển ngành cơ khí
chế tạo máy để phục vụ quá trình công nghiệp hóa, không chỉ đáp ứng nhu cầu trong
nước mà còn xuất khẩu sang các nước khác.
Hiện nay, Việt Nam chúng ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa – hiện đại hóa
đất nước. Một trong những chủ trương của Nhà nước ta hiện nay là công nghiệp hóa
trong nông nghiệp, đưa máy móc thiết bị vào phục vụ các hoạt động trong sản xuất
nông nghiệp nhằm nâng cao năng suất và giảm nhẹ sức lao động của con người.

C
C

Chính vì thế, là sinh viên chuyên ngành cơ khí chế tạo máy, chúng em mong muốn
vận dụng những kiến thức đã học từ ghế nhà trường vào thực tế cuộc sống để góp phần
vào công cuộc xây dựng và phát triển đất nước.

R
L
.
T

Sau khi tìm hiểu và bàn luận trao đổi các ý tưởng, chúng em đi đến quyết định
chọn đề tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh”. Qua đây giúp
chúng ta có cái nhìn rõ nét hơn về việc áp dụng máy móc và tự động hóa trong lao
động sản xuất nói chung và sản xuất nông nghiệp nói riêng.

U
D

Trong quá trình thực hiện Đồ án, ngoài sự nổ lực của bản thân là sự giúp đỡ vô

cùng nhiệt thành của thầy Tào Quang Bảng cũng như các thầy xưởng cơ như thầy Vũ
Duy Thuần, thầy Trần Văn Tiến, thầy Nguyễn Tấn Minh để chúng em hoàn thành tốt
đồ án này. Tuy nhiên do kiến thức và khả năng còn có hạn nên khó tránh khỏi những
thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của các
thầy và các bạn sinh viên để Đồ án của chúng em được hoàn chỉnh hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 06 năm 2020.
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Phước Huy

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Nguyễn Xuân Thương

Trang vii


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

LỜI CAM ĐOAN
Nhóm chúng em gồm Nguyễn Phước Huy và Nguyễn Xuân Thương thực hiện đề
tài: “Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh” trên cơ sở các loại máy
có chức năng tương tự hiện có trên thị trường và tìm hiểu qua các tài liệu trên internet,
để thiết kế máy phù hợp với mục đích, quy mô sử dụng.
Trong đề tài tốt nghiệp này của nhóm chúng em, chúng em cam đoan tự thực hiện
dưới sự góp ý, giúp đỡ trực tiếp từ thầy Tào Quang Bảng - khoa cơ khí. Với đề tài

“Thiết kế và chế tạo mô hình trang trại gà thông minh” chúng em cam đoan tự thiết
kế, tự chế tạo mô hình, nếu có sự tranh chấp chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Đà Nẵng, ngày 30 tháng 06 năm 2020.
Sinh viên thực hiện

C
C

Nguyễn Phước Huy

Nguyễn Xuân Thương

R
L
.
T

U
D

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang viii


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

MỤC LỤC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.......................................................... I
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN............................................................ II
TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................III
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ........................................................................... V
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ VII
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... VIII
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ ................................................................... XIII
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY. .....1
1.1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY:............................ 1
1.1.1. Đặt vấn đề: ............................................................................................................1
1.1.2. Mục tiêu đề tài, ý nghĩa thực tiễn: .........................................................................3

C
C

1.2. TỔNG QUAN MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH: .............................. 3
1.2.1. Phương án giải quyết: ........................................................................................... 3

R
L
.
T

1.2.2. Các bộ phận của mô hình:.....................................................................................3
1.2.3. Các thiết bị điện tử được sử dụng: ........................................................................4

U
D

a. Cảm biến nhiệt độ LM35: ............................................................................................ 4
b. Cảm biến độ ẩm không khí:......................................................................................... 4
c. Cảm biến mưa: .............................................................................................................5
d. Bơm phun sương: ........................................................................................................5
e. Bộ điều khiển từ xa RF: ............................................................................................... 6
1.2.4. Nguyên lý hoạt động:............................................................................................. 6
1.3. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG: ......................................................... 7
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ...............8
2.1 YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI VÀ THÔNG SỐ THIẾT KẾ: ............................................8
2.1.1 Yêu cầu của đề tài: .................................................................................................8
2.1.2 Thông số thiết kế .....................................................................................................8
2.2 CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN: ................................................8
2.2.1 Phương án đóng mở mái che: ................................................................................8
a. Mái che dạng bạt xếp: ..................................................................................................8
b. Mái che dạng xếp chồng: ............................................................................................. 9
c. Lựa chọn phương án mái che: ...................................................................................10
SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang ix


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

2.2.2 Phương án đóng mở rèm cửa: ..............................................................................10
a. Rèm cửa dạng lá dọc:.................................................................................................10

b. Rèm cửa dạng cuốn: ..................................................................................................12
c. Lựa chọn phương án rèm cửa: ...................................................................................13
2.2.3 Phương án cung cấp thức ăn: ..............................................................................14
a. Cung cấp thức ăn bằng tay:........................................................................................ 14
b. Cung cấp thức ăn dạng phễu: ....................................................................................15
c. Cơ cấu cung cấp thức ăn tự động: .............................................................................15
d. Lựa chọn phương án cấp thức ăn: .............................................................................17
CHƯƠNG 3:
THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC VÀ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MÔ HÌNH ..................18
3.1. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU MÁI CHE: ....................................................... 18

C
C

3.1.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu. ............................................................. 18
3.1.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................18

R
L
.
T

3.1.3. Nguyên lý hoạt động:........................................................................................... 18
3.2. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU RÈM CỬA: ..................................................... 19

U
D

3.2.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu: ............................................................. 19
3.2.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................19

3.2.3. Nguyên lý hoạt động:........................................................................................... 19
3.3. THIẾT KẾ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CẤP THỨC ĂN: .............................................20
3.3.1. Phân tích yêu cầu động học của cơ cấu: ............................................................. 20
3.3.2. Sơ đồ nguyên lý: ..................................................................................................20
3.3.3. Nguyên lý hoạt động:........................................................................................... 21
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT - THIẾT KẾ ĐỘNG
LỰC HỌC CHO CƠ CẤU ......................................................................................... 22
4.1. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU MÁI CHE: ...................................................... 22
4.1.1. Tính toán thiết kế kết cấu kim loại dầm chính: ...................................................22
4.1.2. Tính toán tải trọng: .............................................................................................. 24
4.1.3. Phân tích động lực học cơ cấu kéo mái che: ....................................................... 25
4.1.4. Tính chọn ray dẫn hướng: ...................................................................................26
4.1.5. Tính chọn bánh xe: .............................................................................................. 26
4.1.6. Tính chọn dây cáp: .............................................................................................. 27
4.1.7. Tính chọn tang quấn cáp: ....................................................................................28
SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang x


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

4.1.8. Chọn động cơ: .....................................................................................................29
4.1.9. Phân phối tỷ số truyền: ........................................................................................ 31
4.1.10. Thiết kế bộ truyền đai: ....................................................................................... 32
4.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐÓNG MỞ RÈM CỬA: .................................35

4.2.1. Tính toán tải trọng: ............................................................................................. 35
4.2.2. Phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm cửa: .............................................36
4.2.3. Tính chọn dây cáp: .............................................................................................. 37
4.2.4. Tính chọn tang quấn cáp: ....................................................................................38
4.2.5. Chọn động cơ: .....................................................................................................39
4.2.6. Phân phối tỷ số truyền:........................................................................................ 40
4.2.7. Thiết kế bộ truyền xích: ....................................................................................... 41
4.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CUNG CẤP ĂN: ............................................44

C
C

4.3.1. Tính toán động học vít tải: ..................................................................................44
4.3.1.1. Tính toán thông số của vít tải: ..........................................................................44

R
L
.
T

4.3.1.2. Chọn động cơ, hộp giảm tốc:............................................................................46
4.3.1.3. Tính toán hộp giảm tốc (chọn hộp giảm tốc khai triển 2 cấp) ......................... 47

U
D

4.3.2. Tính toán thiết kế xích treo vận chuyển thức ăn: ................................................49
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC CƠ CẤU TRONG MÔ HÌNH ...53
5.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN: .....................................53
5.1.1 Phương án điều khiển bằng PLC: ........................................................................53

5.1.2 Điều khiển bằng vi điều khiển Arduino: ............................................................... 54
5.1.3 Sử dụng hệ thống điều khiển bằng điện khí nén: .................................................54
5.1.4 So sánh chọn phương án: ..................................................................................... 55
5.2 THIẾT LẬP CHƯƠNG TRÌNH: .............................................................................55
5.2.1 Xử lý tín hiệu từ các cảm biến, bộ điều khiển từ xa: ............................................55
5.2.2 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu đóng mở mái che: .......................................59
5.2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu đóng mở rèm cửa:.......................................61
5.2.4 Thiết kế hệ thống điều khiển cơ cấu cấp thức ăn: ................................................63
CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO MÔ HÌNH VÀ ĐÁNH GIÁ .............................................66
6.1. MÔ HÌNH THIẾT KẾ: ........................................................................................... 66
6.1.1. Mô hình cơ cấu đóng mở mái che: ......................................................................66
6.1.2. Chế tạo các chi tiết trong cơ cấu đóng mở mái che:...........................................66
SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang xi


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

6.2 ĐÁNH GIÁ TỔNG THỂ VỀ THIẾT KẾ:................................................................ 71
6.2 KẾT QUẢ CỦA NHÓM: ........................................................................................ 71
KẾT LUẬN ..................................................................................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 74

C
C

R
L
.
T

U
D

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang xii


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
BẢNG 4.1: Thông số hình học của sắt I150x125.
BẢNG 4.2: Bảng tra hệ số ma sát theo vật liệu.
BẢNG 4.3 Thông số kỹ thuật của ray P15.
BẢNG 4.4: Hệ số an toàn sử dụng cáp.
BẢNG 4.5: Thông số cáp được chọn cho cơ cấu đóng mở mái che.
BẢNG 4.6: Quan hệ tương ứng giữa chế độ làm việc và hệ số đường kính e.
BẢNG 4.7: Thông số động cơ kéo mái che.
BẢNG 4.8: Quan hệ giữa vận tốc nâng và chế độ làm việc tương ứng.
BẢNG 4.9: Thông số cáp được chọn cho cơ cấu kéo rèm.

BẢNG 4.10: Quan hệ giữa chế độ làm việc và giá trị hệ số đường kính e tương ứng.
BẢNG 4.11: Thông số động cơ kéo rèm được chọn.

C
C

BẢNG 4.12: Thông số xích được chọn cho cơ cấu kéo rèm.

BẢNG 4.13: Thông số động cơ được chọn cho vít tải chuyển thức ăn.

R
L
.
T

BẢNG 4.14: Bảng đặc tính của hộp giảm tốc.
HÌNH 1.1: Trang trại nuôi gà hiện nay.

U
D

HÌNH 1.2: Trang trại nuôi gà thực tế.

HÌNH 1.3: Sơ đồ các bộ phận của mô hình.
HÌNH 1.4: Cảm biến nhiệt độ LM35.
HÌNH 1.5: Cảm biến độ ẩm.
HÌNH 1.6: Bơm phun sương.
HÌNH 1.7: Bộ điều khiển RF.

HÌNH 1.8: Cung cấp đủ ánh sáng cho gà ban đêm.

HÌNH 2.1: Mái che dạng bạt xếp.
HÌNH 2.2: Mái che xếp chồng trong nhà xưởng.
HÌNH 2.3: Rèm cửa dạng lá dọc.
HÌNH 2.4: Mô hình 3D rèm cửa dạng lá dọc.
HÌNH 2.5: Rèm cửa dạng cuốn.
HÌNH 2.6: Rèm Roman.
HÌNH 2.7: Cho gà ăn bằng tay.
HÌNH 2.8: Sử dụng các phễu gia cầm để cho gà ăn.
HÌNH 2.9: Vận chuyển thức ăn lên bồn chứa chứa thức ăn bằng vít tải.
SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang xiii


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

HÌNH 2.10: Vận chuyển thức ăn đến các phễu.
HÌNH 2.11: Tổng thể mô hình cung cấp thức ăn tự động.
HÌNH 3.1: Sơ đồ nguyên lý đóng mở mái che.
HÌNH 3.2: Sơ đồ nguyên lý đóng mở rèm cửa.
HÌNH 3.3: Sơ đồ vận chuyển thức ăn bằng vít tải.
HÌNH 3.4: Cơ cấu xích tải treo.
HÌNH 3.5: Sơ đồ nguyên lý cơ cấu cấp thức ăn.
HÌNH 4.1: Các thông số mặt cắt ngang của dầm chính mái che.
HÌNH 4.2: Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở mái che.
HÌNH 4.3: Hình dáng và kích thước ray chuyên dùng.

HÌNH 4.4: Mặt cắt ngang của đai.
HÌNH 4.5: Sơ đồ phân tích động lực học cơ cấu đóng mở rèm.

C
C

HÌNH 4.6: Minh họa cánh vít tải.

HÌNH 4.7: Sơ đồ phân tích động học cơ cấu vít tải gạo.

R
L
.
T

HÌNH 4.8: Hộp giảm tốc bánh răng 2 cấp.

HÌNH 4.9a: Xích tải treo được áp dụng trong thực tế.

U
D

HÌNH 4.9b: Kích thước mặt cắt ngang của ray xích tải treo.
HÌNH 4.10: Kích thước xích tải treo.

HÌNH 4.11: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ray và xích tải treo.
HÌNH 5.1: Sơ đồ điều khiển bằng PLC.
HÌNH 5.2: Vi điều khiển Arduino.
HÌNH 5.3: Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ kéo mái che.
HÌNH 5.4: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ mái che I.

HÌNH 5.5: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ mái che II.
HÌNH 5.6: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa.
HÌNH 5.7: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa I.
HÌNH 5.8: Sơ đồ đấu nối mạch điều khiển động cơ kéo rèm cửa II.
HÌNH 5.9: Sơ đồ khối điều khiển cơ cấu cho ăn.
HÌNH 5.10: Sơ đồ đấu nối PLC của cơ cấu cấp thức ăn.
HÌNH 5.11: Chương trình ngôn ngữ Ladder điều khiển cơ cấu cấp thức ăn.
HÌNH 6.1: Bản vẽ lắp cơ cấu đóng mở mái che.
HÌNH 6.2: Bánh xe dẫn động mái che.
SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang xiv


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

HÌNH 6.3: Mặt cắt ngang của ray P15.
HÌNH 6.4: Kích thước tang quấn cáp kéo mái che.
HÌNH 6.5: Bản vẽ lắp cơ cấu đóng mở rèm.
HÌNH 6.6: Kích thước trục tang quấn cáp.
HÌNH 6.7: Kích thước tang quấn cáp kéo rèm.
HÌNH 6.8: Bản vẽ lắp hệ thống cung cấp thức ăn.
HÌNH 6.9: Kích thước trục lắp nhông.
HÌNH 6.10: Kích thước phễu chứa thức ăn.
HÌNH 6.11: Kích thước lõi cơ cấu cấp phôi tự động.
HÌNH 6.12: Kích thước vỏ cơ cấu cấp phôi tự động.

C
C

R
L
.
T

U
D

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang xv


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHĂN NUÔI GÀ HIỆN NAY.

1.1. Tổng quan về quá trình chăn nuôi gà hiện nay:
1.1.1. Đặt vấn đề:
 Chăn nuôi gà đang là một trong những nghề sản xuất truyền thống lâu đời và
mang lại hiệu quả thu nhập cao đối với người nông dân Việt Nam hiện nay. Hàng năm

lượng gà thịt được cung cấp lên đến 450 nghìn tấn và khoảng 3,5 tỷ quả trứng, mặc dù
tình trạng chăn nuôi gà trong nước còn đang ở mức nhỏ, phân tán và còn tương đối lạc
hậu, năng xuất không cao.

C
C

 Thị trường chăn nuôi và tiêu thụ gà thịt tại Việt Nam cũng không ngừng phát
triển, lượng thịt gà hàng năm trong chăn nuôi chiếm khoảng 14- 15% trong tổng khối

R
L
.
T

lượng thịt hơi các loại (thịt lợn chiếm 75-76%). Theo số liệu của Tổng Cục thống kê,
năm 2019 sản lượng thịt, trứng gà đạt cao nhất; khối lượng thịt gà là 471,7 ngàn tấn và

U
D

số lượng trứng là 3,5 tỷ quả. Những điều này cho thấy khả năng phát triển và chăn
nuôi gà là rất tốt.

Hình 1.1 – Trang trại nuôi gà hiện nay

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 1


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

 Tuy nhiên, hiện nay phần lớn nguồn cung đến từ các trang trại kinh doanh hộ gia
đình với hình thức chăn nuôi còn khá thủ công, quy mô nhỏ năng suất không cao và
còn nhiều bất cập như:
 Dễ bị dịch bệnh.
 Khí hậu không ổn định ảnh hưởng đến chất lượng gà nuôi.
 Cần nhiều nhân công nếu tăng quy mô lớn.
 Khó kiểm soát được dịch bệnh.
 Cần nhiều thời gian để chăm sóc.
Trong đó vấn đề về khí hậu và môi trường xung quanh là yếu đồ ảnh hưởng lớn
nhất đến chất lượng chăn nuôi. Để khắc phục những hạn chế này cũng như góp phần
nâng cao năng suất, chất lượng chăn nuôi tụi em đưa ra ý tưởng là áp dụng kỹ thuật để
cân bằng môi trường xung quanh chuồng nuôi ở một điều kiện tốt cho sinh lý gà, giúp
chúng phát triển tốt hơn và giảm khả năng dịch bệnh.

C
C

R
L
.
T

U

D

Hình 1.2 - Trang trại nuôi gà thực tế.

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 2


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

1.1.2. Mục tiêu đề tài, ý nghĩa thực tiễn:
Mục tiêu:
Giữ được điều kiện phát triển tốt cho gà.
Giảm sự tiếp xúc của con người (đây là một trong những nguyên do lây bệnh cho gà).
Có các cơ cấu tự động giảm được nhân công.
Có thể điều khiển từ xa, tránh tiếp xúc gây stress cho gà.
Ý nghĩa về mặt khoa học:
Thiết kế máy thành công giúp người nuôi gà bớt mệt nhọc trong công việc và tạo điều
kiện thuận lợi nhất để gà phát triển.
Ý nghĩa về mặt thực tiễn:
Nâng cao năng suất cho các trang trại gà nuôi lấy trứng, lấy thịt cho thị trường.

C
C

1.2. Tổng quan mô hình trang trại gà thông minh:
1.2.1. Phương án giải quyết:

R
L
.
T

 Sử dụng các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến mưa để lấy dữ liệu từ môi
trường.

U
D

 Thông qua dữ liệu nhận được từ cảm biến để điều khiển các cơ cấu chấp hành như
đèn sưởi ấm, quạt làm mát, rèm chắn, cơ cấu phun sương, mái che.
 Dùng ác cơ cấu điều khiển từ xa để kéo rèm cửa thông thoáng, đóng mở mái che.
 Dùng phương pháp điều khiển tự động để điều khiển hệ thống cho ăn theo chu
trình.
1.2.2. Các bộ phận của mô hình:

Hình 1.3 – Sơ đồ các bộ phận của mô hình
SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 3

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

1.2.3. Các thiết bị điện tử chính được sử dụng:
a. Cảm biến nhiệt độ LM35:

Hình 1.4 – Cảm biến nhiệt độ LM35
LM35 có độ chuẩn xác hơn kém 0,4°C ở nhiệt độ phòng bình thường và hơn kém
0,8°C trong khoảng 0°C đến +100°C. Một đặc tính quan trọng hơn của cảm biến này
là nó chỉ thu được 60 microamps từ nguồn cung ứng và có khả năng tự sưởi ấm thấp.
Một số tính chất của cảm biến LM35:

C
C

+ Đầu ra của cảm biến này thay đổi diễn tả tuyến tính.

R
L
.
T

+ Điện áp ra của cảm biến IC này tỉ lệ với nhiệt độ Celsius.
+ Điện áp hoạt động từ -55˚ đến + 150˚C.

U
D

+ Được vận hành dưới 4 tới 30V.

+ Xử lý tín hiệu LM35 bằng mạch điện tử để đưa vào bộ điều khiển.
b. Cảm biến độ ẩm không khí:
Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp hoạt động: 3.5 ~ 5.5V.
+ Dòng điện tối đa khi sử dụng: 10mA.
+ Đọc độ ẩm từ 0-100% sai số 2%.
+ Nhiệt độ: -20 ~ 800C sai số 0,10C.
+ Kích thước: đường kính 16mm, dài 98mm.
+ 4 dây tín hiệu dài 20 inch.
+ Khối lượng: 82,64g.
+ Địa chỉ I2C: 05C.

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

Hình 1.5 – Cảm biến độ ẩm

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 4


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

c. Cảm biến mưa:
 Thông số kỹ thuật:
+ Điện áp sử dụng:

5VDC.

+ Kích thước tấm cảm biến mưa:

54 x 40mm.

+ Kích thước board PCB:

30 x 16mm.

+ Tín hiệu đầu ra: Digital TTL (0VDC / 5VDC) và đầu ra Analog A0 trả giá trị điện áp
tuyến tính theo lượng nước tiếp xúc với cảm biến.
+ Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra.
+ Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp.
+ LED sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt.
 Chế độ kết nối:
+ VCC: Nguồn; GND: Đất
+ D0: Đầu ra tín hiệu TTL chuyển đổi.

R
L
.
T

+ A0: Đầu ra tín hiệu Analog.
d. Bơm phun sương:

U
D

 Thông số kỹ thuật dự kiến:

24VDC.

 Áp suất hoạt động:

1,5 bar - 4,0 bar.

 Lưu lượng nước:

C
C

 Tầm phun (bán kính):

20 - 40 l/h.
1,0 - 1,2m.

 Nên sử dụng ở mức áp 1,75 bar để phát huy tối đa hiệu quả.
 Khoảng cách gắn đầu phun: 1,2 - 1,5m (hoặc mỗi cây gắn 1 đầu phun)
 Vật liệu: nhựa cao cấp.

Hình 1.6 – Bơm phun sương.
SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 5

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

e. Bộ điều khiển từ xa RF:
 Thông số kỹ thuật:
- Bộ thu/phát tín hiệu RF 1 kênh.
- Nguồn cấp:

12V DC/AC.

- Dòng cấp:

450 - 1A.

- Công suất:

750W.

Hình 1.7 – Bộ điều khiển RF.

- Tần số hoạt động: 315MHz.
- Tầm hoạt động:

50m xuyên vật cản (tùy thuộc môi trường sóng điện từ).

1.2.4. Nguyên lý hoạt động:
Các cảm biến sẽ nhận tín hiệu từ môi trường thông qua bộ xử lý để điều khiển các
cơ cấu chấp hành.
Khi nhiệt độ xuống thấp hơn ngưỡng cho phép bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu bật
đèn để sưởi ấm, kéo rèm che chắn lại.

C
C

R
L
.
T

Khi nhiệt độ cao hơn ngưỡng cho phép, bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu bật quạt làm
mát để giảm nhiệt độ.

U
D

Khi độ ẩm không khí xuống thấp, bộ điều khiển sẽ phát tín hiệu để bộ phun sương
hoạt động.

Ngoài ra còn có thể điều khiển một số cơ cấu cho ăn hay đóng cửa, đóng rèm
thông qua bộ điều khiển từ xa nhằm tránh tiếp xúc với gà, giảm khả năng lây bệnh.

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 6

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

1.3. Phương hướng phát triển của hệ thống:
Trên thị trường Việt Nam hiện nay, đa số các trang trại gà còn theo hình thức bán
tự động. Nhiều khâu vẫn còn do con người thực hiện. Do đó, hướng hướng triển của
mô hình là tự động hóa hoàn toàn, từ việc đảm bảo dinh dưỡng, đảm bảo độ sáng, độ
ẩm, định hình giờ giấc sinh hoạt phù hợp nhất để gà phát triển tốt nhất.
Ngoài ra, đề tài còn có thể ứng dụng cho các mô hình chăn nuôi gia súc, gia cầm
khác.

C
C

R
L
.
T

U
D

Hình 1.8 - Cung cấp đủ ánh sáng cho gà ban đêm.

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 7

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

CHƯƠNG 2:
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 Yêu cầu của đề tài và thông số thiết kế:
2.1.1 Yêu cầu của đề tài:
- Giảm thiểu sức lao động của con người.
- Phân tích và lựa chọn các cơ cấu làm việc của chuồng.
- Phân tích và lựa chọn hệ thống điều khiển.
- Tính toán và thiết kế bộ truyền.
- Tính toán và mái che tự động.
- Tính toán và thiết kế rèm cửa tự động.
- Tính toán và thiết kế cơ cấu cho ăn tự động.

C
C

- Chế tạo mô hình trang trại.
2.1.2 Thông số thiết kế

R
L
.
T

- Kích thước của mô hình đồ án:

1500 x 700 x 800 mm.

- Kích thước tính toán thực tế áp dụng: 15 x 7 x 4 m.

U
D

- Loại hình nuôi gà: Nuôi gà sinh sản và hứng trứng.
- Số lượng gà trên 1 đơn vị diện tích:

5-7 con /m2.

- Chu kỳ 1 lứa gà thu hoạch:

4-5 tháng.

- Tuổi thọ của mô hình:

5 năm.

2.2 Các phương án và giải pháp thực hiện:
2.2.1 Phương án đóng mở mái che:
Trên thực tế, có 2 hình thức nuôi gà là nuôi gà thả vườn và nuôi gà nhốt chuồng
Ta có các phương án mái che sau đây:
a. Mái che dạng bạt xếp:
Hiện nay, tại hầu hết các nhà phố, quán ăn, quán nhậu, hồ bơi, quán cafe, khu vui
chơi giải trí ngoài trời, hiên nhà hay sân thượng,... đều sử dụng dòng sản phẩm mái bạt
xếp, mái xếp di động giá rẻ để che mưa nắng, với nhiều hơn so với chức năng của
mình, dòng bạt che nắng cũng được ưa chuộng bởi vẻ đẹp duyên dáng và hiện đại,
không quá cầu kì nhưng luôn hữu ích.

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 8


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

 Ưu điểm:
Đơn giản, dễ chế tạo, che nắng tốt.

 Nhược điểm:
Chủ yếu để che nắng, hạn chế trong việc che mưa.
Không chắn gió được.

C
C

R
L
.
T

Hình 2.1 - Mái che dạng bạt xếp.
b. Mái che dạng xếp chồng:

U

D

Các nhà xưởng thường được đáp ứng yêu cầu không gian mở rộng, với ít cột kết
cấu bên trong, do đó mang lại sự linh hoạt tối đa trong sử dụng và tự do cho các hoạt
động liên quan đến việc di chuyển bên trong. Những yêu cầu này thường đạt được
bằng cách sử dụng một khung kết cấu thép tương đối nhẹ được bao phủ bởi các tấm
lợp bao che. Thiết kế của khung kết cấu và tấm lợp gắn liền với nhau.

Hình 2.2 - Mái che xếp chồng trong nhà xưởng.
SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 9


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

 Ưu điểm:
+ Đây là một dạng ứng dụng của cầu trục sử dụng cơ cấu dẫn hướng là bánh xe và
ray để di chuyển.
+ Kết cấu giàn/dầm kiên cố chắc chắn.
+ Không gian bên trong đảm bảo độ kín nhất định nên có thể che mưa, che gió tốt.

 Nhược điểm:
+ Khó chế tạo, lắp ráp.
+ Giá thành mắc hơn các phương án khác.
+ Khối lượng lớn hơn nên cần phải tính toán lựa chọn động cơ phù hợp.

+ Cơ cấu sử dụng cách thức mái này chồng lên máy kia, đòi hỏi bánh xe và ray nằm
trên mái, nên cần phải tính toán dầm chịu lực phù hợp.
c. Lựa chọn phương án mái che:

C
C

Từ những gì đã phân tích ở trên cùng việc đi thực tế ở các cơ sở nuôi gà thực tế,

R
L
.
T

cũng như một số máy đã được thiết kế.

Ở đây 2 phương án, “Mái che dạng xếp chồng” có khả thi hơn các phương án

U
D

còn lại và được thiết kế và đưa vào sử dụng một cách hiệu quả. Nhóm thực hiên chúng
em đã mạnh dạn chọn phương án này để tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu thử
nghiệm và phát triển thêm sáng tạo mới dựa vào phương án này.
2.2.2 Phương án đóng mở rèm cửa:
a. Rèm cửa dạng lá dọc:
Rèm lá dọc là giải pháp hay và thiết thực cho việc kiểm soát ánh sáng cũng như
cung cấp khả năng cách nhiệt tuyệt vời cho bất kỳ không gian nào. Rèm lá dọc được
thiết kế với khả năng phản chiếu ánh sáng mặt trời và tiết kiệm chi phí điều hòa bằng
cách giảm tỉ lệ truyền nhiệt qua cửa sổ. Rèm lá dọc được sản xuất dưới nhiều hình

thức bao gồm rèm nhựa, rèm đục lỗ, hoặc kết cấu giống như các loại rèm vải khâu
thông thường.

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 10


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH TRANG TRẠI GÀ THÔNG MINH

C
C

Hình 2.3 - Rèm cửa dạng lá dọc.

R
L
.
T

Rèm lá dọc cũng được coi như lựa chọn tối ưu cho các cửa sổ rộng, và cửa kính
trượt. Chúng cũng có một tính năng tuyệt vời là giúp cửa trông nhỏ hơn khi được đóng
lại. Với cơ chế hoạt động đơn giản chỉ bằng một sợi dây điều khiển hoặc điều khiển từ

U
D

xa, ta có thể khiến rèm mở hoàn toàn, mở nửa khép hoặc khép hoàn toàn một cách dễ
dàng. Việc đóng mở như thế nào hoàn toàn phụ thuộc vào sở thích cũng như lượng ánh
sáng cần chiếu vào trong nhà trong từng thời điểm khác nhau. Nhiều người nhận xét
rằng rèm lá dọc hoạt động dễ dàng, tiện lợi và hiệu quả hơn một số loại rèm khác.

 Ưu điểm:
Các lá có thể làm bằng chất liệu dày (vd: nhựa, gỗ,..) giúp tăng khả năng cách nhiệt.
Cơ chế hoạt động đơn giản.
Có thể khiến rèm mở hoàn toàn, mở nửa khép hoặc khép hoàn toàn.
Có thể điều tiết lượng ánh sáng chiếu vào tùy theo ý muốn.

 Nhược điểm:
Giá thành cao hơn các loại rèm khác.
Khả năng chắn gió không cao.
Chỉ thích hợp cho các không gian văn phòng.

SVTH: Nguyễn Phước Huy
- 15C1A
Nguyễn Xuân Thương - 15C1C

GVHD: TS. Tào Quang Bảng

Trang 11